capitulo-3-red-telefónica-de-conmutación-pública (1)

7/30/2019 Capitulo-3-Red-Telefnica-de-Conmutacin-Pblica (1)

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Red Telefnica de Conmutacin Pblica PSTN

Antecedente y Conceptos

Las telecomunicaciones hacen posible la

comunicacin elctrica a distancia. El

servicio puede ser privado o publico. Elgrueso de la industria de

telecomunicaciones esta dedicado a la red

telefnica y tradicionalmente estasdividida en tres parte: planta externa

(tendido de la red cableada), conmutacin

y transmisin. La transmisin se ocupadel transporte de una seal elctrica

desde el punto X hasta el puno Y. Porsu parte la conmutacin se ocupa de

conectar X con Y y no con Z.

Introduccin a las redes publica,

PSTN.

Orgenes, En 1876, Alejandro Graham

Bell presenta el telfono como inversinde la telefona que consiste de un

microtelfono y su base con un

dispositivo de sealizacin que incluye undisco para marcar o un teclado, el

microtelfono contiene dos traductores

electroacstico, el audfono o receptor elmicrfono o transmisor . Contiene

tambin un crcuito de efecto local que

permite retroalimentar hacia el receptor

parte de la energa que se transmite. En1877 se estableci la compaa

Telefnica Bell. La red telefnica bsica

se cre para permitir las comunicaciones

de voz a distancia. En los aos 1.876 -1.890, Con el sistema telefnico, solo se

podran establecer la comunicacin entredos personas creando unos enlaces entre

los usuarios de punto a punto, por medio

de un par de cobre (en un principio unnico hilo, de hierro y despus de cobre,

con el retorno por tierra) entre cada pareja

de usuarios. Cundo cada abonado se

conectaba con todos y cada uno de losdems, se obtiene una conexin de

topologa de red telefnica

completamente mallada, tal y como semuestra en la Figura 1-1: La Conexin

mediante una red completamente mallada

el tendido entre usuario es de unadistancia de 30 Km.

Figura 1-1: Conexin mediante una red

completamente mallada

Si se hacen las cuentas, esta solucin se

ve que es claramente inviable. Si se

quiere dar servicio a una poblacin de Nusuarios, con este modelo completamente

mallado, haran falta Nx(N - 1)/2 enlaces.

Por esa razn se evolucion hacia elmodelo en el que cada usuario, por medio

de un par de cobre se conecta a un punto

de interconexin (central local) que lepermite la comunicacin con el resto.

Figura 1-2: Conexin mediante una red

en estrella


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Base para la configuracin de

redes.

Se puede definir una red en

telecomunicaciones como el mtodo para

conectar centrales, de tal manera que unabonado a la red pueda conmutarse con

cualquier otro. Se tiene tres mtodos de

conexin telefnica convencional: 1) enmalla, 2) en estrella y 3) en estrella doble

o de alto orden. Las conexiones en malla

es aquella en que cada central estaconectada con cada una de las dems

mediante troncales (o enlances). En la

conexin en estrella se utilaza una centralllamada central tndem de tal forma que

todas las centrales de la red quedeninterconectada va esta central tndem

nica. La configuracin de doble estrellaes aquella en la que varios grupo de redes

en estrella se interconectan va centrales

tndem de mas alto orden.Como regla general, se pueden decir que

las conexiones en malla se utilizan

cuando existen niveles de trficocomparativamente altos entre las

centrales, como sucede en las redes

metropolitanas. Por otro lado, se utilizarauna red en estrella con niveles de trfico

relativamente bajo.

Las redes jerrquicas se desarrollaron

para ordenar o sistematizar la aplicacinreduciendo los grupos troncales de un

conmutador a una cantidad razonable,

permitiendo el manejo de altasintensidades de trafico en cierta rutas en

donde sea necesario y permite tener

trafico de desbordamiento.

Esta red tiene tres niveles asociados a losrdenes de importancia de las centrales

que constituyen la red y ciertas

restricciones con relacin al flujo detrfico. Hoy en da existen dos tipos de

redes jerrquicas, cada una atendiendo

cerca del 50% de los telfonos delmundo. Estas redes son los tipos ATT,

que se usa generalmente en Norteamrica,

y la red CCITT, que se utiliza en Europa.En lo que se refiere al enrutamiento, la

diferencia esta en los niveles o rango de

estructura entre centrales tndem y

centrales de transito. Como se muestra enla figura del tipo CCITT. Aunque ambas

tipos de centrales realizan la misma

funcin. Es decir, la conmutacin detroncales, una central tndem que atiende

rea locales, una central de transito

realiza la funcin de conmutacin detroncales en rea interurbanas o de larga

distancia. En la terminologa CCITT, las

troncales son las conexiones en os

rdenes mas alto. Los centro primario soncentrales que renen el trafico para

interconectarlo con la red de larga

distancia. El termino centro se puederelacionar con central que significa un

nodo de conmutacin, generalmente de

orden mas alto.

Norteamericano CCITT

Clases 1

Clases 2Clases 3

Clases 4

Clases 5

Centro regional

Centro de la seccinCentro primario

Centro interurbano

Oficina Terminal

Centro

cuaternarioCentro terciario

Centro secundario

Centro primarioCentro local


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RED DE TELEFONIA BASICA

Bsicamente la red de telefona bsicaest conformada por tres grandes

mdulos:

Mdulo de Acceso

Mdulo de

Conmutacin

Mdulo Troncal

El Mdulo de Acceso est integrado por

segmentos de red en cable de cobre o defibra ptica:

Segmento de Red Primaria

Segmento de Red Secundaria

Segmento de Dispersin

El Mdulo de Conmutacin puede estar

integrado por una sola central telefnica

de conmutacin o por ms de una. Laconfiguracin mnima de red permite la

interconexin con las dems redes

telefnicas adyacentes y/o

complementarias. Este mdulo est

integrado por:

Etapa de

abonado

Matriz deConmutacin

Etapa Troncal

Procesamientoy control

Sealizacin

Sincronismo

Gestin

Al Mdulo Troncal pertenecen todos losequipos e infraestructura necesarios para

la conexin entre las diferentes centralestelefnicas de conmutacin, cuando hayms de una central en la red, y para la

interconexin de la red con las dems

redes telefnicas adyacentes y/ocomplementarias, mediante fibra ptica

con tecnologa SDH.

Figura: Diagrama Esquemtico de RedTelefnica Bsica Fija.

1. Mdulo de AccesoComo consideracin preliminar se debe

indicar que para efectos de diseo y

clculo de costos se ha tomado como rea

de cobertura de una central telefnica deconmutacin un cuadriltero de 36 km2,

atendiendo a consideraciones tcnicas del

par de cobre como medio de acceso y lacalidad mnima de los niveles de voz

exigida y recomendada. El centro

telefnico se ubica en el centro de este


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cuadriltero garantizando un cubrimiento

homogneo del rea de cobertura.

En la Figura se muestran los segmentosde red primaria, secundaria y de

dispersin que conforman la red de

acceso.

1.1 segmento de red primariaEste segmento est comprendido entre los

puntos de conexin (lado calle) de las

regletas del Distribuidor General (MainDistribution Frame, MDF) y los puntos de

conexin en las regletas del armario

telefnico.El rea de cobertura se subdivide en

segmentos rectangulares de 80.000 m2

denominados reas de distrito. Cadadistrito corresponde a un armario de 300

pares primarios.

Figura: Segmento Primario de la Red de

Acceso en Cobre.

Con estas consideraciones tenemos los

siguientes datos:

Central Telefnica: rea de cobertura de36 km2

Armario: rea de distrito de80.000 m2

Dentro de un rea de cobertura, seproyectan 450 distritos, con un armario de

300 pares primarios en cada uno. Si cada


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distrito atiende hipotticamente 8

manzanas con 36 casas cada una y unalnea telefnica por cada casa, se tienen

288 lneas por distrito. Es decir que la

central telefnica proyectada atiende:

CANTIDAD DE LINEAS = 288 *

450 = 129.600

Se utilizan cables primarios de 2400

pares, los que van disminuyendo en

cantidad de pares a medida que se vanalimentando los armarios de 300 pares de

cada distrito. El nmero de cables (NC)

que salen del centro telefnico est dada

por la relacin entre el nmero de lneas ainstalar (N) y el nmero de pares por

cable primario:

NC = N / Cp = 129.600 / 2400 = 54

cables de 2400 pares

Se utilizan cables primarios de 2400,

1800, 1500, 1200, 900, 600 y 300 pares,

todos distribuidos mediante canalizacin

subterrnea. Las cmaras se ubican cada50 metros.

2 SEGMENTO DE REDSECUNDARIA

Este segmento est comprendido entre los

puntos de conexin del armario y los

puntos de conexin en las cajas dedispersin de 10 pares instaladas en los

postes.

Se utilizan armarios Krone de 1200 parescableados con 300 pares primarios y 400

pares secundarios. Considerando un

armario por cada distrito, se requieren

450 armarios para el rea de cobertura.

Figura: Segmento Secundario de la Red

de Acceso en Cobre.

Se utilizan cables de 200, 150, 100, 80,

30 y 20 pares para distribucin de la redsecundaria en cada distrito. De armario

salen dos cables de 200 pares.

En cuanto al criterio utilizado para la

ubicacin de los postes, estos se instalan

cada 50 metros, por lo que para cada rea

de distrito se proyectan 40 postes.

3 SEGMENTO DE DISPERSINEste segmento est comprendido entre lacaja de distribucin localizada en el poste

y el punto de conexin en la caja mural

(strip telefnico) en el lado del cliente. La

utilizacin de la caja es del 80%, es decir,8 pares por caja de 10 pares, con

acometidas de no ms de 60 metros.


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Figura: Segmento de Dispersin de laRed de Acceso en Cobre.

Adems, para el caso de clientes conrequerimientos en cantidad de lneas que

superen las 10 en un mismo punto de

conexin, se definen los segmentos

primario y secundario directo en cobre,que hacen referencia a la distribucin

directa desde la central al strip telefnico

del cliente.

4 SEGMENTO PRIMARIODIRECTO EN COBRE

Est comprendido entre los puntos de

conexin (lado calle) de las regletas delDistribuidor General (MDF) y el strip

telefnico en el lado del usuario, sin pasar

por el armario, postes no cajas dedispersin. Este segmento es totalmente

canalizado con cmaras cada 50 metros.

Se utiliza este tipo de acceso paraaquellos casos en que un mismo cliente

asociado a un mismo strip telefnico,

supere la demanda de 100 lneas.

Figura: Red de Acceso Directa en Cobre.

5 SEGMENTO SECUNDARIODIRECTO EN COBRE

Est comprendido entre los puntos de

conexin del armario y el strip telefnico

en el lado del usuario, sin pasar por lospostes ni cajas de dispersin. Este

segmento es totalmente canalizado con

cmaras cada 50 metros.Se utiliza este tipo de acceso para

aquellos casos en que un cliente asociado

a un mismo strip telefnico, tenga una


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demanda entre 10 y 100 lneas

telefnicas.Para el caso de clientes con red

secundaria directa, y para distancias que

no superen los 3 Km desde la central

telefnica, se puede implementar el usode tecnologas como la HDSL para

instalar 30 lneas utilizando uno o dos

pares de cobre

II MODULO DE CONMUTACION

La central telefnica de conmutacin es la

encargada de atender las solicitudes de

conexin proveniente de los abonados y/o

de otras centrales o redes telefnicas ymediante el anlisis del nmero marcado

por el usuario, encaminar el trfico haciasu destino, el cual puede terminar en la

misma central o ser enrutado hacia otras

centrales o redes.

Mtodos de Enrutamiento

En general, existen tres mtodos de

enrutamiento de llamadas desde el origen,

pasando por uno o varios nodos deconmutacin intermedio. Los tresmtodos son:1) enrutamiento de extremo

a extremo, 2) enrutamiento por secciones

y 3) enrutamiento controlado porconmutadores (con sealizacin de canal

comn).

Enrutamiento de extremo a extremo, lacentral de origen determina la ruta desde

la fuente hasta el destino. El uso de este

tipo es exclusivamente a reas locales.

El enrutamiento por secciones se permitecambio en el enrutamiento a medida que

la llamada progresa hacia su destino. Este

sistema es prcticamente adecuado pararedes de enrutamiento alterno y que

manifiesten cambio en los patrones de

enrutamiento segn las variaciones detrfico. En las redes telefnicas

convencionales, la informacin de

sealizacin de cada llamada se manejasobre la misma trayectoria que se usa para

la voz, llamada a menudo, trayectoria de

conversacin. La sealizacin, consiste en

la generacin y transmisin de lainformacin que sirve para establecer la

llamada, enrutamiento por la red hasta su

destino.En las redes modernas controladas por

computadora se usa a menudo una

trayectoria separada para levar lainformacin necesaria de sealizacin.

Esto es lo que se conoce como

enrutamiento controlado por computadora

o enrutamiento con sealizacin por canalcomn con seales adaptadas para el

manejo de la red.

Conmutacin en la red telefnica

Una red de telfonos consta de trayectoriaque conecta nodos de conmutacin, de

manera que cada telfono en la red se

puede conectar con cualquier otro al quela red proporciones servicio, en el diseo

de una red telefnica que consta de

conmutacin y transmisin. Latransmisin permite que dos abonadoscualquiera de la red se escuchen

satisfactoriamente. La conmutacin

permite que la red se construyaeconmicamente concentrado los recurso

de transmisin, esto recurso constituyen

las trayectoria que conectan los nodos deconmutacin. La conmutacin establece

una trayectoria entre dos terminales

especifica que, en telefona, se conoce

como abonado. Este trmino implica unared telefnica pblica en trmino

generales, un sistema de conmutacin

satisfaces los siguientes requisitos delusuario:

1. Cada usuario tiene la necesidad

de poder comunicarse concualquier otro usuario.


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2. La velocidad de conexin no es

crtica, pero en tiempo deconexin debe ser relativamente

corto comparado con el tiempo de

retencin o el tiempo de

conversacin.3. La calidad del servicio o la

probabilidad de completar una

llamada, tampoco es crtica, perodebe ser alta. El porcentaje

mnimo aceptable de llamada

lograda durante la hora pico (HP)puede bajar hasta un promedio de

95 %, sin embargo, la meta

general del grado de servicio

para el sistema debe ser de 99 %(p=0.1 por enlace en una

conexin internacional).

4. El abonado espera y supone uncarcter privado en su

conversacin, pero por lo comn

no la pide especficamente ni sele puede garantizar, excepto en

caso especiales.

5. La principal forma decomunicacin, para la mayora de

los usuario, ser la voz (o el canal

de voz)

Numeracin una de las base de la

conmutacin

Un abonado telefonito que observe hacia

el interior de una red telefnica vera una

especie de rbol con varias ramas, queconstituyen los enlaces. Para alcanzar a

ese abonado, se establece una conexin

utilizando una eleccin en cada punto de

ramificacin. Tambin se presentatrayectoria alterna. La llamada se

encamina a travs del nmero telefnico.

Este nmero es el que activa elconmutador o los conmutadores en los

puntos de ramificacin.

El nmero telefnico realiza dosoperaciones importante: 1) enruta la

llamada; y 2) activa los aparatos

necesario para el cargo correspondientede la llamada. A cada abonado se le

asigna un nmero definido en su central

telefnica local.

Si el abonado desea hacer una llamada,levanta su microtelfono y espera el tono

de invitacin a marcar que le indica el

conmutador que le atiende. El nmero deabonado es el nmero que se debe marcar

para alczar a un abonado en la misma

rea local.Si se tiene un conmutador con capacidad

para

100 lneas, se puede atender hasta

100 abonados y se puede asignarnumero telefnico de 00 a 99

Si se tiene un conmutador con capacidad

para1000 lneas, se puede atender

hasta 1000 abonados y se puede

asignar numero telefnico de 000a 999

Si se tiene un conmutador con capacidad

para10,000 lneas, se puede atender

hasta 10,000 abonados y se puede

asignar numero telefnico de 0000

a 9999Los puntos crticos se presenta cuando el

numero de abonado alcanza los valores de

100, 1000 y 10,000.Para analizar la conmutacin, se

considerarn centrales con nmeros de

abonados de siete dgitos, como: 278-3677, donde 278 identifica la central local

y 3677 identifica al abonado.

ConcentracinUna clave para el diseo de la

conmutacin y la red es la concentracin.La central de conmutacin local

concentra el trfico. La concentracin

reduce la cantidad de trayectoria de conconmutacin o enlace dentro de la central


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y el numero de troncales que se conectan

la central local con otras centrales. Elconmutador realiza tambin la funcin de

expansin para permitir que todos los

abonados atendidos por la central tengan

acceso a las troncales de entrada y a latrayectoria de conmutacin local

Funciones bsicas de la

conmutacin

En general una central local existen los

medios para conectar cada lnea deabonado con cualquier otro en la misma

central. En un conmutador o central

convencional hay ochos funciones

bsica:

Interconexin

Control

Alerta

Atencin

Recepcin de informacin

Transmisin de informacin

Prueba de ocupado

Supervisin

Todos los conmutadores telefnicostienen, como mnimos, tres elementosfuncionales: concentracin, distribucin y

expansin.

III. MODULO TRONCALEl segmento de red troncal interconecta

dos centrales de la misma red CMETo una central Tndem de la red

CMET con una central Tndem de

otra red adyacente.

Figura: Segmentos de Red: Troncal,Primaria, Secundaria y de Dispersin.

Esta red est implementada con cables de

fibra ptica de 12 hilos en configuracinde anillo usando tecnologa de

transmisin SDH.


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1. Red Jerarqua Digital Plesicrona(PDH)

En la dcada de los setenta empezaron a

aparecer los primeros sistemas digitalesde transmisin basados en PCM

(Modulacin por Impulsos Codificados).

Este sistema digitaliza la seal telefnica.

Los parmetros de digitalizacin son:

Frecuencia de muestreo:8000

Nmero de bits: 8

Ley A (Europa)

Ley (USA y Japn)

Una vez digitalizada se transmite por la

lnea junto con el resto de seales

utilizando tcnicas de multiplexacin por

divisin en el tiempo (TDM). La seal de4 KHz queda convertida en un flujo de

bits que se transmite a 64 Kbps. Esta

velocidad es la unidad de conmutacin

utilizada en las redes.

1.1 La trama bsica E1 de 2 Mbps

La trama bsica utilizada en los sistemas

europeos es la trama de 2 Mbps, tambin

denominada E1. En la RecomendacinG.703 queda definida su estructura

bsica, la trama de 2 Mbps (E1), como la

agrupacin de 30 canales de voz ms dos

canales adicionales: alineamiento ysealizacin con 8 bits cada una. Ver

figura 2.

Figura 2. Trama de 2 Mbps, E1.

Como puede apreciarse en la figura 2, la

trama de 2 Mbps est subdivida en 32

intervalos (slots) de tiempo, cada uno deello con 8 bits. Tiene por lo tanto una

longitud de 32 bytes 8 bits = 256 bits. La

trama tiene una frecuencia de muestreo de8000 veces por segundo, es decir se enva

una trama cada 125 s, por lo que el

rgimen binario es de 2048 Kbps.

La trama bsica de 2 Mbps representa un

buen ejemplo de multiplexacin

determinstica, (trama E1) se formamediante un proceso de multiplexacin de

30 canales tributarios, al que se le suma

una seal de cabecera e informacin desealizacin. El intervalo de tiempo cero

es utilizado para transportar la seal de

alineamiento de trama (FAS, FrameAlignment Signal), siendo transmitidacada dos tramas y alternndose con una

palabra de alarmas, denominada NFAS

(Not Frame Alignment Signal). Elintervalo de tiempo 16 se utiliza bien para

transportar la sealizacin asociada de los

canales tiles:

1. Sealizacin CAS (Channel Associated

Signaling).

2. Sealizacin Canal D del accesoprimario de la RDSI.

3. Sealizacin y control del protocolo de

acceso V.5

Con la introduccin de la sealizacin por

canal comn (SS7), el intervalo de tiempo16 pasa a utilizarse para transporte de un


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canal til adicional de datos o voz. La

sealizacin de todos los canales tiles devarias tramas es transportada en un canal

til (de una de las tramas) designado para

ello pero de manera no asociada

forzosamente a los canales de su propiatrama.

1.2 Alineamiento de la trama E1

El intervalo de tiempo o canal 0 se utiliza

para transmitir la cabecera de la trama dela trama de acuerdo con el siguiente

esquema:

1. La palabra de alineamiento de trama

(FAS) se transmite en las tramas pares 0,2, 4, 6 y contiene la secuencia binaria Sj 0

0 1 1 0 1 1. El primer bit Sj est

reservado para uso internacional. Suele

tener el valor 1 o se utiliza para albergarun cdigo CRC-4, el cual ser tratado

ms adelante.

2. En las tramas impares se utiliza el

canal 0 para transmitir informacin deservicio.

La secuencia Sj 1 A A X X X X. El

primer bit Sj est reservado para usonacional o para albergar informacin de

alineamiento. El segundo bit se fija a 1

para evitar la simulacin de la palabra dealineamiento de trama. El siguiente bit,

primer bit A (ms significativo) se utiliza

para enviar informacin de alarmas

urgentes. El siguiente tambin es un bitde alarma pero no urgentes. Los bits X se

reservan para uso nacional.

Figura 3. Alineamiento de la trama de 2Mbps

1.3 Sealizacin CAS de la trama E1

Una de las aplicaciones del canal 16 era el

transporte de la sealizacin CAS, la

informacin necesaria para conmutar yencaminar los 30 canales (cdigos de

sealizacin y estado). Para enviar la

sealizacin correspondiente a un canalse utiliza 4 bits. Los otros 4 bits del

intervalo de tiempo 16 se utilizan para

enviar la sealizacin de otro canal. Estoquiere decir que por trama se sealizan 2

canales. Para sealizar los 30 canales es

necesario enviar 15 tramas. La manera desealizar ser en la trama i, se sealizarn

los canales i y canal i+16, ver tabla 1.

Debido a que se necesita 15 tramas parasealizar los 30 canales se necesita crear

una multitrama de sealizacin la cual

debe contener informacin de

alineamiento de multitrama.Esta informacin se enva en el intervalo

de tiempo 16 de la trama 0, y en las 15

tramas siguientes la informacin desealizacin.

Trama Canal 16 de 4 bits

0 0000 1011


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1 Canal 1 Canal 17

2 Canal 2 Canal 18

3 Canal 3 Canal 19

4 Canal 7 Canal 20

---- ------------- --------------

13 Canal 13 Canal 2914 Canal 14 Canal 30

15 Canal 15 Canal 31

Tabla 1. Sealizacin en intervalo de

tiempo 16

1.4 Jerarquas de orden superior E2,

E3 y E4

La trama de 2 Mbps (E1) se puede

combinar para dar lugar a niveles

superiores: 8Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps y565 Mbps.

Figura 5. Agregados de orden superior dela Jerarqua Digital Plesicrona.

Las seales agregadas de orden superiorse multiplexan con 4 seales de entrada.

La trama de 2 Mbps se obtiene como

resultado de multiplexar 30 canales ms 2

canales, uno de alineamiento y otro desealizacin. El siguiente orden de

multiplexacin se formara a partir de

multiplexar 4 tramas de 2 Mbps dandocomo resultado la trama de 8 Mbps o

trama E2. El siguiente orden se obtiene al

multiplexar 4 tramas E2, dando lugar a latrama E3 o trama de 34 Mbps. La trama

de 140 Mbps o trama E4 se obtiene como

resultado de multiplexar 4 tramas de 34

Mbps o tramas E3. Sealar que la tramaE1 se forma a partir de la multiplexacin

a nivel de bytes de los canales de

informacin y que las tramas E2, E3 y E4se forman a partir de la multiplexacin a

nivel de bits. Indicar que esto supone un

problema a la hora de extraer la

informacin de un canal, ya que sedemultiplexar todos los niveles.

Otro de los problemas que aparecen al

multiplexar es la diferencia de velocidadque presentan las distintas lneas de

entrada al transmisor, producidas por las

imprecisiones de los relojes de los

transmisores. Unas seales irn msrpido que otras, esto ocasiona:

- Si el rgimen binario de una lnea es

mayor del debido, el multiplexor notendr tiempo de llegar a leer todos los

bits en cada una de sus vueltas.

- Si el rgimen binario de una lnea esmenor del debido el multiplexor puede

que lea el mismo bit dos veces seguidas.

Para resolver este problema se utiliza un

mecanismo denominado justificacin debits o relleno de bits positivo o negativo.

TABLA I. Tasas binarias PDH en

Europa y Norteamrica.

Nivel Tasa binaria Nmero de


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nominal (Mbit/s) canales de voz

E-1 2048 30

E-2 8,448 4 x 30 = 120

E-3 34,368 4 x 120 = 480

E-4 139,264 4 x 480 = 1920

E-5 564,992 4 x 1920 = 7680

T-1 1,544 24

T-2 6,312 4 x 24 = 96

T-3 44,736 7 x 96 = 672

T-4 274,176 6 x 672 = 4032

2. Red Jerarqua Digital Sncrona(SDH)

La jerarqua digital sncrona (SDH) se

puede considerar como la evolucin de

los sistemas de transmisin, como

consecuencia de la utilizacin la fibraptica como medio de transmisin y

como necesidad de sistemas ms flexibles

y que soporten anchos de banda grandes.La jerarqua SDH se desarroll en EE.UU

bajo el nombre de SONET (SynchronousOptical NETwork) y posteriormente elCCITT (actualmente la ITU-T) en 1989

public una serie de recomendaciones

donde quedaba definida esta jerarqua conel nombre de SDH. En la tabla 1 aparece

la correspondencia entre SONET y SDH.

Uno de los objetivos de esta jerarqua

estaba en el proceso de adaptacin del

sistema PDH, ya que el nuevo sistema de

jerarqua se implantara paulatinamente ydeba convivir con la jerarqua

plesicrona instalada. Esta es la razn por

la que la ITU-T normaliz el proceso de

transportar las antiguas tramas en lanueva. La trama bsica en SDH es STM-1

(Synchronous Transport Module), con

una velocidad de 155.52 Mbps (ver tabla1).

TABLA II. Jerarquas SONET/SDH.

NivelSONET

Nivel SDHITU-T

Tasa de lnea(Mbit/s)

STS-1/

OC-1- 51,84

STS-3/OC-3

STM-1 155,52

STS-12/OC-12

STM-4 622,08

STS-18/OC-18

STM-6 933,12

STS-24/OC-24

STM-8 1244,16

STS-36/OC-36 STM-12 1866,24

STS-48/OC-48

STM-16 2488,32

STS-192

/OC-192STM-64 9953,28

Tabla 1. Jerarqua Digital Sncrona,

(SDH)


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Cada trama va encapsulada en un tipo

especial de estructura denominadacontenedor.

Una vez se ha encapsulado se aadecabeceras de control que identifican el

contenido de la estructura y el conjunto 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-14 y STM-64.

2.1 Modelo de Referencia

Se define trayecto como el tramo

comprendido entre puntos de ensamblado

y desensamblado de contenedoresvirtuales, es decir aquellos puntos donde

se inserta o extrae la carga de transporte.

Hay dos tipos fundamentales de trayecto:1. Alto orden (HOP, High Order Path): es

aquel en el que varias cargas viajan

juntas, separndose en algn punto

(terminacin del trayecto de alto orden) yunindose con otras en su viaje por la red.

2. Bajo orden (LOP, Low Order Path):

estn asociados a cargas individuales quecirculan por la red, desde que entran hasta

que salen por la red.

La seccin de multiplexacin o de lnea

est compuesta por elementos que puedeninsertar o extraer carga de la seal de

transporte, as como asociar varias seales

de transporte a una jerarqua mayor

(ejemplo: multiplexor SMT-1, STM-16,ADM (Add & Drop Mux, multiplexor de

insercin y extraccin)).La seccin de regeneradores estconstituida por enlaces comprendidos

entre elementos que no extraen o insertan

carga. Su funcin es nicamente la deregenerar la seal para que alcance el otro

extremo en perfectas condiciones.

Entre dos nodos multiplexores siempreexiste una seccin de regeneracin,

aunque no existan fsicamente, los nodos

multiplexores asumen la tarea de

regeneracin.


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Figura 3. Arquitectura de red SDH

2.2 Estructura de la Trama STM-1

Las tramas contienen informacin de

control de cada uno de los niveles de la

red: trayecto, lnea y seccin; adems dela informacin de usuario. Los datos son

encapsulados en contenedores especficos

para cada tipo de seal tributaria.

Figura 4. Estructura de la trama STM-1

La transmisin se realiza bit a bit en el

sentido de izquierda a derecha y de arribaabajo. La trama se transmite a razn de

8000 veces por segundo. Por tanto elrgimen binario es:

Rb(STM-1) = 8000 (270 octectos 8bits

9 filas) = 155.52 Mbps

Para los siguientes niveles el rgimen

binario es:

Rb(STM-4) = 4 8000 (270 octectos

8bits 9 filas) = 622 Mbps

Rb(STM-16) = 16 8000 (270 octectos 8bits 9 filas) = 2.5 Gbps

2.2.1 Estructura de la cabecera de

seccin

Las nueve primeras columnas de la tramaSTM-1 contienen la informacin de

control de seccin y de lnea y recibe el


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nombre de cabecera de seccin, ver figura

4.1. La cabecera de seccin de regeneracin

est formada por las tres primeras filas.

La informacin de esta cabecera es

procesada en cada repetidor de lnea. Enla figura 5 aparece el contenido de esta

cabecera y el significado de uso de estos

bytes.2. La cabecera de seccin de

multiplexacin est formada por las cinco

ltimas filas. Se procesa en los

multiplexores (interfaz de lnea) donde se

extraen y combinan las seales dediferentes tramas. En la figura 5 aparece

el contenido de esta cabecera y el

significado de uso de estos bytes.

3. El rea de punteros, ver figura 5,contiene informacin sobre la posicin

exacta de la informacin de usuario

dentro de la trama; esta posicin se indicamediante punteros.

Figura 5. Estructura de las cabeceras de

lnea y de seccin

2.2.2 Estructura de la cabecera de

trayecto

La parte de datos de usuario est formada

por una cabecera de control que ocupa

una columna, denominada cabecera detrayecto y por los datos de usuario, ver

figura 4. En la figura 6 aparece el

contenido de esta cabecera y elsignificado de uso de estos bytes.

J1 Canal de retorno

B3 Paridad para la deteccin de

errores

C2 Identificar la informacin (ej:

00010011 ATM)

G1 Errores en el trayecto

F2 Canal de usuario a 64 kbps

H4 Identificador de multitrama

Z3

Z4 Reservado para uso de cada pais

Z5

Figura 6. Estructura de la cabecera de

trayecto

2.3 Definiciones

Para entender cmo se multiplexan lasdistintas tramas es necesario previamente

definir y entender una serie de conceptos:


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Contenedor (C-n) (n=1, 2, 3, 4 ): es la

informacin propiamente dicha. Cadacontenedor se define por niveles, n,

dependiendo de la trama que sea 2Mbps,

34 Mbps, 140Mbps, etc. Por ejemplo una

trama de 2 Mbps se almacena en uncontenedor C-12.

- Contenedor Virtual (VC-n). Un

contenedor virtual es la estructura paratransportar la informacin a nivel de

trayecto. En definitiva es un contenedor

con una cabecera de trayecto. Haydefinidas dos estructuras:

1. VC-n de bajo nivel (n=1, 2)

2. VC-n de alto nivel (n=3, 4)

- Unidad tributaria-n (TU-n) es laestructura que permite adaptar la capa de

bajo nivel y la alto nivel. Est formada

por un contenedor virtual de orden 1, 2, 3 y por un puntero que indica la posicin

del VC dentro de la entidad superior que

lo acoge.- Grupo de Unidad Tributaria (TUG-

n). Est formado por varias unidades

tributarias TU, ocupando posiciones fijasy definidas en la carga de VC-n de alto

nivel (n=3, 4).

Hay definidas dos estructuras:

1. TUG-2: est formado por varios TU-1

o un TU-2.2. TUG-3: est formado por varios TUG-

2 o un TUG-3

- Unidad Administrativa (AU).

Proporciona la adaptacin entre la capa detrayecto de alto nivel y la capa de lnea.

Est formada por un contenedor virtual

(VC) de alto nivel n=3, 4 y por unpuntero que indica la posicin del VC

dentro de la entidad superior que lo

acoge.- Grupo de Unidad Administrativa

(AUG). Est formada por varias unidades

administrativas ocupando posiciones fijas

en el rea de datos de una trama STM-N.Puede estar formada por:

1. Tres AU-3

2. Un solo AU.- STM-N (Synchronous transport Module

Level N). Es la estructura de informacin

utilizada para transmitir informacin anivel de seccin. Est formada por una

cabecera de seccin (SOH) y por los

datos de usuario. El campo de datos estformada por N grupos administrativos

(AUG) situados en posiciones fijas y

definidas.

En la figura 7 aparece un esquema de lasdistintas maneras que los diferentes

tributarios son organizados dentro de unatrama STM-N.


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2.3 Trama STM-N

Para multiplexar las seales en una tramahay que considerar que la trama STM-1

es la unidad bsica. Todas las seales, ver

figura 7, se encapsulan en un contenedor

con su cabecera, se combinan con otrasseales hasta completar una trama STM-

1. Cada tributario tiene su contenedor

especfico.

2.3.1 La Trama STM-4 y STM-16

La trama bsica es la STM-1 a 155.52

Mbps. La siguiente trama en la jerarqua

SDH es la trama STM-4, la cual presenta

una velocidad de 622 Mbps y es elproceso de multiplexacin byte a byte de

cuatro tramas STM-1, ver figura 8.

Figura 8. Multiplexacin de la trama

STM-4

En SDH las posibles desviaciones de reloj

se puede asimilar mediante cambios en

los valores de los punteros asociados.

2.4 Ventajas de SDH

La Jerarqua Digital Sncrona (SDH)

presenta una serie de ventajas respecto a

la Jerearquca Digital Plesicrona (PDH).Algunas de estas ventajas son:

1. El proceso de multiplexacin es mucho

ms directo. La utilizacin de punterospermite una localizacin sencilla y rpida

de las seales tributarias de la

informacin.

2. El procesamiento de la seal se lleva acabo a nivel de STM-1. Las seales de

velocidades superiores son sncronas

entre s y estn en fase por ser generadaslocalmente en cada nodo de red.

3. Las tramas tributarias de las seales de

lnea, denominadas contenedores virtuales

(VC) pueden ser subdividas para

acomodar cargas plesicronas, trfico

ATM o unidades de menor orden. Estosupone mezclar trfico de distinto tipo

dando lugar redes flexibles.

4. Compatibilidad de elctrica y ptica

entre los equipos de los distintossuministradores gracias a los estndares

internacionales.

2.5 Desventajas de SDH

A pesar de las ventajas que ofrece laJerarqua Digital Sncrona, presenta

algunas desventajas:

1. Algunas redes PDH actuales presentanya cierta flexibilidad y no son

compatibles con SDH.

2. Necesidad de sincronismo entre los

nodos de la red SDH, se requiere quetodos los servicios trabajen bajo una

misma referencia de temporizacin.

3. El principio de compatibilidad haestado por encima de la optimizacin de

ancho de banda. El nmero de bytes


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destinados a la cabecera de seccin es

muy grande, perdindose eficiencia.

2.6 Arquitectura de red SONET/SDH

Los elementos bsicos de una red ptica

SONET/SDH son: sistemas pticos delnea, multiplexores terminales, add-drop

multiplexers (ADMs) y digital cross-

connects (DXCs). Los sistemas pticos delnea estn formados por fibras pticas,

amplificadores y regeneradores, entre

otros, y proporcionan la capacidad detransmisin de la red SONET/SDH. Por

otro lado, los multiplexores terminales se

encargan de multiplexar el trfico de los

diferentes servicios a travs de interfacesnormalizados. Los ADMs ofrecen las

mismas funcionalidades que los

multiplexores terminales, si bien permitenadems acceder a una porcin del trfico

que los atraviesa para realizar labores de

insercin/extraccin (add/drop) decanales. Por ltimo, los DXCs se

encargan de realizar funciones de

conmutacin. As, un DXC permiteconexiones sin bloqueo entre cualesquiera

de sus puertos de entrada y de salida. Por

lo tanto, los DXCs son los elementos que

permiten la mayor flexibilidad en relacincon la gestin de red.

La forma de conexionar entre s los

anteriores elementos de red proporciona

la topologa de la red SONET/SDH, lacual puede ser muy variada. De este

modo, se pueden tener topologas en

anillo, malla, estrella o rbol-rama. De

entre todas ellas, las ms comunes son elanillo y la malla, las cuales se representan

en la figura 3. En el caso de la malla, cadanodo de red puede conectarse concualquier otro por medio de DXCs. Esta

topologa permite gran nmero de rutas

alternativas en caso de cada de algnelemento de red o de corte de alguna

fibra. Suele utilizarse en el ncleo de la

red. Por otro lado, el anillo consiste en

una concatenacin de ADMs, cada uno de

los cuales se encarga de insertar/extraertrfico en/de el anillo desde/hacia una

determinada rea. Suele utilizarse como

red de acceso y dispone de mecanismos

de gestin de ancho de banda y deproteccin frente a cortes de fibra o fallos

de los equipos. En el siguiente artculo se

describirn en detalle las principalesarquitecturas de anillo utilizadas en las

redes SONET/SDH, as como sus

mecanismos de proteccin.

Fig. 3. Topologas de malla y anillo enSONET/SDH.

Todas estas topologas de red puedencombinarse y enlazarse entre s para

formar arquitecturas de red ms

complejas. As, por ejemplo, variosanillos pueden enlazarse entre s por

medio de un anillo mayor utilizando

DXCs para enrutar el trfico en los puntos

de unin de dos de los anillos. En lafigura 4 se muestra una posible

arquitectura de red. Varios anillos

SONET/SDH se encargan de recoger eltrfico de diferentes usuarios (Customer

Premises Equipment, CPE) por medio de

ADMs y encaminarlo por medio de

DXCs hacia una o varias redesmetropolitanas. Asimismo, estas redes

metropolitanas disponen de enlaces conredes de largo alcance (backbone)

basadas en DWDM y que suelen tener

una estructura de malla. Estas redes deben

caracterizarse por una buena escalabilidadpara poder acomodar los incrementos de


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ancho de banda de las redes

metropolitanas.

Fig. 4. Arquitectura de red ptica

SONET/SDH.Arquitectura de una Red de

Transmisin de dato con SDH ySTM-1 hacia las centrales deconmutacin

RaLiC

RadioLinkD

RadioLinkD

RadioLink

A

RadioLinkA

RaLi

ST

STM-1

STM-1

STM-1 ST

STM-1

CBX500

CBX500

CB

X500

11 GHzNon Protected

SDH

11 GHzNon Protected

SDHN

Wave guide

Wave guide

Wave guide

Wave guide

Link D

Link A

F.O.

F.O.

F.O.

F.O.InterfaceSTM-1


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