exposicion sdh fundamentos
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Presentado por:
Héctor Rodríguez Coo 2011-0116
Juan Sosa Lockward 2011-0008
Javier E. Fernández 2010-1117
Jerarquía Digital Síncrona
(SDH)
Las tramas contienen información de cada uno de los componentes de la red: trayecto, línea y sección, además de la información de usuario. Los datos son encapsulados en contenedores específicos para cada tipo de señal tributaria.A estos contenedores se les añade una información adicional denominada "tara de trayecto" (Path overhead), que consiste en una serie de bytes utilizados con fines de mantenimiento de red, y que dan lugar a la formación de los denominados contenedores virtuales (VC).
El resultado de la multiplexación es una trama formada por 9 filas de 270 octetos cada una (270 columnas de 9 octetos). La transmisión se realiza bit a bit en el sentido de izquierda a derecha y de arriba abajo. La trama se transmite a razón de 8000 veces por segundo (cada trama se transmite en 125 μs).
Estructura de la trama STM-1
STM-1 = 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 155 Mbit/sSTM-4 = 4 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 622 Mbit/sSTM-16 = 16 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 2.5 Gbit/sSTM-64 = 64 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 10 Gbit/sSTM-256 = 256 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 40 Gbit/s
Régimen Binario para cada nivel de la trama STM-1
El SOH (Section Over-Head) se divide en dos partes: El R-SOH y el M-SOH. El primero de ellos(R-SOH) es utilizado
para aplicaciones entre repetidores, los cuales están comprendidos por los bytes
de las filas 1 a 3, en tanto que para el uso entre terminales de multiplexación
(M-SOH) corresponden a los bytes de las filas 5 a 9.
Section Overhead (SOH)
Funciones de los bytes que componen el SOHa) Señal de
alineamiento de trama A1, A2:A1 y A2 son patrones fijos de sincronización de trama. A1 está dispuesto en 11110110 y A2 en 00101000.
b) Traza de sección de regenerador J0:El uso de J0 está aún bajo estudio.
c) Monitoreo de errores B1, B2:'Los errores de transmisión son monitoreados en las secciones de regenerador y multiplexor. B1 es para la sección de regenerador y B2 para la de multiplexor.
Funciones de los bytes que componen el SOHd) Canal de servicio
para Ingeniería E1, E2:El E1 es accesible en regeneradores y multiplexores, el E2 sólo en multiplexores. Cada circuito posee una capacidad de 64Kb/s.e) Canal de usuario F1:Este es un canal de datos de 64 Kb/s que puede utilizar cualquier operador de red para sus propósitos.f) Canal de comunicación de datos D1-3, D4-12:Estos bytes son asignados como canales de comunicación de datos para transmitir información hacia multiplexores y regeneradores y viceversa.
Funciones de los bytes que componen el SOH
g) Señalización de conmutación de protección automática K1, K2:El intercambio de información entre dos extremos en una sección de multiplexor se lleva a cabo a través de los bytes K1 y K2. Parte de K2 también se utiliza para enviar MS-RDI (indicación de defectos remotos en la sección de multiplexor) y MS-AIS (señal de indicación de alarmas en la sección de multiplexor).
Funciones de los bytes que componen el SOH
i) Z1 y Z2 son bytes de reserva.
j) M1 Byte de indicacion de Error en la Sección de multiplexación Remota.
El POH (Path OverHead) tiene como misión monitorear la calidad e indicar el tipo de
contenedor virtual que se tiene. Está compuesto por el VC (Contenedor Virtual) que
es la entidad de carga útil que viaja sin cambios a lo largo de la red, además de
algunos bytes que se agregan y se desempaquetan en los distintos puntos terminación del servicio de transporte.
POH (Path Overhead)
En la siguiente tabla se muestra los bytes correspondientes al
Higher-order Path Layer.
El segundo tipo de bytes que se agregan son los del tipo Lower-
order Path Layer que corresponden a los VC-12. En la siguiente tabla se muestra el funcionamiento de
cada uno de ellos.
Para considerarse un estándar internacional, las diversas
interfaces de tasas de bit PDH existentes deben ser acomodadas en la estructura SDH. Esto se hace permitiendo diferentes interfaces para ser mapeadas en la trama
SDH.
Multiplexación SDH
Esta multiplexación parte de la unidad básica de PDH que es el E1 (2 Mbit/s) para formar un STM-1. Se pueden transportar 63 señales PDH
de 2 Mbit/s. A continuación se detallan los pasos para el mapeo
de un STM-1 mediante un E1.
Multiplexación SDH - 2Mbps (E1)
Para realizar esta multiplexación se ejecutan los pasos anteriores de forma similar. Se
pueden transmitir hasta 3 señales de 34Mbit/s.
• Se adapta la frecuencia mediante byte interleaving (C-3).
• Se añaden 9 bytes overhead (VC-3).
• Se agrega el puntero (TUG-3).
• Tres (TUG-3) son multiplexados a través de (AU-4) y (AUG) para formar una trama
STM-1.
Multiplexación SDH - 34Mbps (E3)
Para multiplexar señales PDH es necesario primero adaptarlas a la velocidad SDH. Los
pasos para realizar dicha multiplexación se dan en forma similar a los desarrollados en los
puntos anteriores.
• Se debe incrementar la frecuencia de 140 Mbit/s a 149.76 Mbit/s mediante justificación
de bits (C- 4).
• Añadir una columna de 9 overhead bytes (VC-4).
• Agregar el puntero (AU-4).
Multiplexación SDH - 140Mbps (E4)
Un sistema síncrono se basa en el hecho de que cada reloj está en fase y frecuencia de
sincronismo con el siguiente. En la práctica esto es imposible de lograr, por lo tanto, las
desviaciones de fase y frecuencia ocurrirán. Dentro de una red la frecuencia del reloj se extrae de la señal de línea, sin embargo, las variaciones de fase pueden ocurrir a partir de la acumulación del jitter sobre la red. Las variaciones de interfaz de frecuencia en la red pueden ocurrir. La forma
en que SDH supera este problema es usando punteros para apuntar a la dirección del principio
del contenedor virtual dentro de la trama.
Punteros SDH
Una justificación positiva del puntero se da cuando la frecuencia
de entrada es menor que la de salida, por lo tanto se insertan
bytes de relleno que no afectan la data. Los bytes de justificación
siempre se insertan en la misma ubicación dentro de la trama.
Justificación positiva del puntero
Una justificación negativa del puntero se da cuando la frecuencia
de entrada es mayor que la de salida, los bytes H# pueden llevar
información real del VC4 sin afectar la data del payload. Demasiado
ajuste de punteros puede llegar a generar el jitter.
Justificación negativa del puntero
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.
Sincronización en SDH
Interfaces Ópticas
para equipos y
sistemas
relacionados con
SDH
Esta Recomendación especifica los parámetros de las interfaces ópticas para equipos y sistemas basados en la jerarquía digital síncrona para permitir la compatibilidad transversal en secciones de cable elementales.También se pretende que estas especificaciones estén conformes con la Rec. UIT-T G.955 compatibilidad longitudinal de equipos de nivel jerárquico y aplicación comparables. La Recomendación se basa en el uso de una fibra óptica para cada dirección.
Mediante la adecuada combinación de transmisores y receptores pueden obtenerse balances de potencia para los sistemas de línea de fibra óptica optimizados, en términos de atenuación/dispersión y costes con respecto a las diversas aplicaciones. Sin embargo, para simplificar el desarrollo de los sistemas con compatibilidad transversal, conviene limitar el número de categorías de aplicaciones y los correspondientes conjuntos de especificaciones de interfaces ópticas para la normalización. Se contemplan tres amplias categorías de aplicación:
Clasificación de las Interfaces Ópticas
Intracentrales: Correspondiente a distancias de interconexiones inferiores a 2 km aproximadamente.
Intercentrales: A corta distancia, correspondiente a distancias de interconexión de 15 km aproximadamente.
Intercentrales: A larga distancia, correspondiente a distancias de interconexión de 40 km aproximadamente en la ventana de 1310 nm y de 80 km aproximadamente en la ventana de 1550 nm.
Para proporcionar flexibilidad en la implementación de sistemas con compatibilidad transversal y hacer posible una futura utilización de multiplexación por división en longitud de onda (WDM, wavelength-division multiplexing), conviene admitir una gama lo más amplia posible de longitudes de onda de funcionamiento del sistema. La especificación de las gamas de longitud de onda de funcionamiento es afectada por las siguientes consideraciones generales:
Tipo de fibra, las características de la fuente, la gama de atenuación del sistema y la dispersión del trayecto óptico.
La gama de longitudes de onda de funcionamiento es la gama admisible máxima de longitudes de onda de la fuente. En esta gama, las longitudes de onda de la fuente pueden seleccionarse para diferentes degradaciones relacionadas con la fibra. El receptor debe tener la gama mínima de longitudes de onda de funcionamiento que corresponda a la gama máxima admisible de longitudes de onda de la fuente.
Longitudes de Onda de funcionamiento
Para las redes SDH que utilizan amplificadores de fibra óptica, podría ser necesario limitar la gama de longitudes de onda de funcionamiento.
Las regiones de longitud de onda que permiten el funcionamiento del sistema son parcialmente determinadas por los valores de longitud de onda de corte de la fibra o del cable de fibra. Para las fibras G.652 y G.653 estos valores se han elegido de tal forma que permitan el funcionamiento monomodo del cable de fibra para longitudes de onda de 1270 nm y superiores, si bien algunas administraciones permiten valores tan bajos como 1260 nm. Para los cables de fibra G.654, se han aceptado los valores de longitud de onda de corte para el funcionamiento monomodo en 1530 nm y superior.
Los dispositivos transmisores son:
- Los diodos fotoemisores (LED, light emitting diode)
- Los láseres de modo multilongitudinal (MLM, multi-longitudinal mode)
- Los láseres de modo monolongitudinal (SLM, single-longitudinal mode).
Transmisores
- Para los LED y los láseres MLM, la anchura espectral viene especificada por el valor cuadrático medio (RMS, root-mean-square) máximo de la anchura en condiciones de funcionamiento normalizado.
- Para láseres SLM, la anchura espectral máxima viene especificada por la anchura total máxima de la cresta de la longitud de onda central, medida 20 dB por debajo de la amplitud máxima de la longitud de onda central en condiciones de funcionamiento normalizado. En el caso de redes de SDH que utilizan amplificadores ópticos, es necesario disponer de un transmisor con características espectrales apropiadas para alcanzar distancias objetivas que superen las definidas para aplicaciones de larga distancia.
Características Espectrales
La potencia inyectada media en el punto de referencia S es la potencia media de una secuencia de datos seudoaleatorios acoplada a la fibra mediante el transmisor. Se expresa como una gama para permitir una cierta optimización de los costes y tener en cuenta los márgenes de explotación en condiciones de funcionamiento normalizadas, las degradaciones del conector del transmisor, las tolerancias en las mediciones y los efectos de envejecimiento. Estos valores permiten determinar los valores de sensibilidad y el punto de sobrecarga para el receptor en el punto de referencia R.
El convenio adoptado para el nivel lógico óptico es el siguiente:
- La emisión de luz se representa por un "1" lógico.
- La ausencia de emisión se representa por un "0" lógico.
Potencia Inyectada media
El funcionamiento adecuado del sistema requiere la especificación de la sensibilidad mínima del receptor y del nivel de potencia de sobrecarga mínimo.
Para potenciar el sistema existen dos posibilidades:
- Puede ser conveniente potenciar el sistema del método plesiócrono existente al método de SDH (por ejemplo, pasar de un sistema a 139 264 kbit/s compatible con las especificaciones de la Rec. UIT-T G.955 a un sistema STM-1 basado en la presente Recomendación).
- Puede ser conveniente potenciar el sistema de un nivel de la SDH a otro (por ejemplo, de STM-1 a STM-4).
Receptor
Consideraciones para potenciar el sistema
Arquitectura de las Redes de Transporte basada en
SDHLas 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
La supervisión de la conexión se realiza a través de:
Supervisión Intrínseca:Las conexiones de capa de trayecto pueden supervisarse de forma indirecta utilizando los datos disponibles intrínsecamente de la sección múltiplex o las capas del servidor del trayecto de orden superior, y calculando el estado aproximado de la conexión de trayecto del cliente a partir de los datos disponibles.
Supervisión no intrusiva:La conexión puede supervisarse directamente mediante la información de tara pertinente en la sección de regeneración, la sección múltiplex, el trayecto de orden superior o el trayecto de orden inferior, calculándose a continuación el estado aproximado de la conexión a partir de la diferencia entre los estados supervisados en cada extremo de la conexión.
Supervisión de Subcapa:Las conexiones pueden supervisarse de manera directa sobrescribiendo alguna parte de la capacidad de tara del camino original al comienzo de la conexión. En el caso de la SDH, la tara se ha definido a esos efect os en la capas de trayectos de orden superior e inferior. Cuando se aplica una conexión en cascada de la SDH, este método de supervisión se conoce como supervisión de la conexión en cascada.
Técnicas para mejorar la disponibilidad en la Red de
Transporte
Protección de la sección múltiplex 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).
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.
MS-DP Ring (Multiplex Section-Dedicated Protection Ring) :Cada sentido de una conexión bidireccional emplea un camino distinto siguiendo un sentido del anillo. El sentido contrario sería el backup. Un inconveniente es que cada conexión bidireccional consume BW en todo el anillo. Máximo 16 nodos (por limitaciones en señalización).
SNCP Ring (Subnetwork Connection Protection Ring) :Empleada en un anillo. Cada conexión unidireccional emplea ambos caminos en el anillo (es un 1+1). No tiene la limitación de 16 nodos. Soporta el fallo de un nodo.
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.
Regeneradores intermedios o IRs (Intermediate Regenerators)
Como su propio nombre indica regeneran la señal de reloj y la relación de amplitud de las señales digitales a su entrada, que han sido atenuadas y distorsionadas por la dispersión de la fibra óptica por la que viajan. Los regeneradores obtienen la señal de reloj a partir de la ristra de bits entrante.
Multiplexores terminales o TMs (Terminal Multiplexers)
Es un elemento que se utiliza en un enlace punto a punto. Implementara únicamente la terminación de línea y la función de multiplexar o desmutiplexar varios tributarios en una línea STM-N. En el elemento genérico de la Figura 8, el TM STM-4 dispondría de una única interfaz agregada óptica STM-4 (con transmisión y recepción) y, dependiendo de la configuración, de varias interfaces tributarias eléctricas (1,5 Mbit/s, 2 Mbit/s, 34 Mbit/s, 45 Mbit/s, 140 Mbit/s, STM-1) u ópticas (STM-1).
Multiplexores de Inserción y Extracción o ADMs (Add and Drop Multiplexers)
Se encargan de extraer o insertar señales tributarias plesiócronas o sícronas de cualquiera de las dos señales agregadas STM-N que recibe (una en cada sentido de transmisión), así como dejar paso a aquellas que se desee.
Distribuidores multiplexores o DXC (Digital Cross-Connect)
Permiten la interconexión sin bloqueo de señales a un nivel igual o inferior, entre cualquiera de sus puertos de entrada y de salida. Los DXCs admiten señales de acceso, tanto plesiócronas como sícronas, en diversos niveles.
Velocidades SONET/SDH
Las señales de niveles más altos están formadas por la multiplexación de diversas señales de nivel 1 (STM-1), creando una familia de señales STM-N, donde la N indica el número de señales de nivel 1 que la componen. En la Tabla 1 se indican las denominaciones de las señales eléctricas y portadoras ópticas, así como sus velocidades y los puntos de coincidencia con los de SONET.
Ventajas y desventajas de SDH
La SDH presenta una serie de ventajas respecto a la jerarquía digital plesiocrona (PDH). Algunas de estas ventajas son:
El proceso de multiplexación es mucho más directo. La utilización de punteros permite una localización sencilla y rápida de las señales tributarias de la información.
El procesamiento de la señal se lleva a cabo a nivel de STM-1. Las señales de velocidades superiores son síncronas entre sí y están en fase por ser generadas localmente por cada nodo de la red.
Las tramas tributarias de las señales de línea pueden ser subdivididas para acomodar cargas plesiócronas, tráfico ATM o unidades de menor orden. Esto supone mezclar tráfico de distinto tipo dando lugar a redes flexibles.
Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equipos de los distintos proveedores gracias a los estándares internacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos.
Un STM1 tiene la capacidad de agrupar varios E1 y T1 de forma multiplexada, es decir, se universaliza las velocidades ocupando los VC correspondientes, la capacidad del STM1 es suficiente.
En cuanto a las desventajas tenemos que:
Algunas redes PDH actuales presentan ya cierta flexibilidad y no son compatibles con SDH.
Necesidad de sincronismo entre los nodos de la red SDH, se requiere que todos los servicios trabajen bajo una misma referencia de temporización.
El principio de compatibilidad ha estado por encima de la optimización de ancho de banda. El número de Bytes destinados a la cabecera de sección es demasiado grande, lo que lleva a perder eficiencia.