Jerarquía digital síncrona (SDH)

Trabajo a cargo de los alumnos:

Ronald Fernando Loredo Lucas, Sergio Meruvia Hopp

Jerarquía digital síncrona (SDH)

Introducción

Es necesario entender algunos conceptos básicos antes de entrar al tema de SDH si bien es un proceso el cuál fue evolucionando hasta el término se requieren saber conceptos básicos:

En primer lugar tenemos que tomar en cuenta que una red de transporte se compone de enlaces y equipos  que habilitan tráfico para ser transportado entre 2 nodos. Los elementos de red  son equipos MUX ( o routers) localizados en los nodos que multiplexan o enrutan el tráfico telefónico.

Un poco de historia: en 1970 aparencen los primeros sistemas TDM (Multiplexación por división de tiempo) basados en PCM (Modulación por pulsos codificados), los cuales digitalizan la señal telefónica con una frecuencia de muestreo de 8 [khz] y 8 bits/muestra para obtener una señal digital de 64 kbps (unidad básica de conmutación en redes telefónicas).

Partiendo de este sistema en 1980, es establece una jerarquía para la obtención de tramas de mayor capacidad, a partir de la multiplexación de tramas de nivel inferior, denominada PDH (Jerarquía digital presiócrona) que el último término significa casi síncrono, en PDH las señales son eléctricas y los medios físicos son cables coaxiales y enlaces de radio.

SDH que por sus siglas en inglés (Synchronous Digital Hierarchy) que traducido al español significa “Jerarquía Digital Síncrona” llega a ser un dispositivo digital que trabaja realizando multiplexación en el tiempo en los cuales realiza un proceso de tomar ranura de tiempo y las ubica en forma ordenada en una ranura de tiempo más grande, la sucesión de estas ranuras se conoce como “Trama”. En la trama es donde se halla la información que ingresa por los puertos más un relleno que sirve para demultiplexar la trama en el otro extremo.

Nota: SDH no nace para reemplazar PDH, más al contrario, para ser usado en conjunto como medio de transporte en los enlaces que requieren mayor capacidad. Por ello, se ha previsto una forma estándar para transportar las tramas PDH dentro de tramas SDH (Hasta 3 E3 en una STM-1).

Figura n° 1: ejemplo de transmisión SDH.

Fuente: Schmidberg, E. (Introducción a la tecnología SDH, IEEE)

Dato: La trama básica de SDH es el STM-1 con una velocidad de 155 Mbit/s (primera jerarquía de velocidad sincrónica, módulo de transporte sincrónico).

El proceso engloba un conjunto de protocolos de transmisión de datos respectivamente con tecnología de fibra óptica el cual soporta niveles de ancho de banda elevados. Usando el modelo OSI, el SDH es visto como protocolo de nivel 1 que actúa como el portador físico de aplicaciones de nivel 2 a 4.

En simples palabras: “Las transmisiones SDH  son como tuberías que portan tráfico en forma de paquetes de información. Estos paquetes son de aplicaciones de E1, PDH, ATM o IP. El papel de SDH es gestionar la transmisión eficiente a través de la red óptica, con mecanismos internos de protección. (Coimbra, 2011)

 Figura n°2: Sistema SDH

Fuente: Coimbra, E. (Jerarquía digital síncrona SDH,2011)

A diferencia del PDH, en SDH las señales tributarias se multiplexan byte a byte de forma síncrona (las señales de un reloj se extraen de una referencia común), lo cual permite acceder de forma directa y simple a las señales multiplexadas, sin tener que “deshacer” todas las etapas de multiplexación.

La ITU-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones) la cuál es el organismo encargado de regularizar las telecomunicaciones internacionalmente entre diversas empresas operadoras normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva.

Marco técnico:

Figura n°3: Sistema de tramas SDH.

Fuente: Schmidberg, E. (Introducción a la tecnología SDH, IEEE)

A cada trama entrante como es de esperarse se le asigna un tiempo para ser leída, luego se combina en una única trama más grande y se envía al destino donde queremos leer los datos. Cabe recalcar lo importante que es el tiempo de sincronismo (reloj), de no ser así la trama del extremo distante sería imposible.

Con todo este proceso teóricamente y prácticamente no se debería de tener problemas con la alineación de trama, en esta parte surge el SDH el cual deberá tener incorporado placas y configuraciones que permitan que siempre se hayan sincronizados.

Elementos de una red SDH:

Figura nº4: Red sencilla SDH

Fuente: Coimbra, E. (Jerarquía digital síncrona SDH,2011)

Descripción:

Todas las señales analógicas alimentan un multiplexor ADM donde se combinan en una señal óptica. El ADM proporciona la interfaz entra una red tributaria eléctrica y la red óptica.

La señal óptica se transmite hasta un repetidor que toma la señal, la demodula en eléctrica y la regenera para eliminar el ruido que adquiere en el trayecto, posteriormente la vuelve a modular.

La señal regenerada llega al multiplexor de inserción/ estracción ADM, el cual inserta señales que llegan de distintas fuentes en una ruta dada o extrae  una señal de una ruta  y la redirige a otra sin demultiplexar toda la señal.

La señal multiplexada llega a otro repetidor y posteriormente al multiplexor de destino ADM, donde se modula a señal eléctrica, se demultiplexa y se convierte a un formato utilizable por los equipos receptores.

El medio de transmisión es la fibra óptica pasando por todos los procesos de regeneración de la señal.

Características de SHD

•         Altas tasa de transmisión

•         Potentes capacidades de multiplexación

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

•          Utilización de punteros, para identificar las tramas de los tributários y para adaptación de velocidad (justificación)

•         Canales de servicio y supervisión de gran capacidad

Redes SDH en anillo:

Los anillos en SDH se usan en configuración uni o bidireccional. Los anillos se pueden ir añadiendo para hacer que la red tenga un autodiagnóstico y sea capaz de recuperarse pos si misma de una falla de la línea.

Figura nº5: Redes en anillo SDH

Fuente: Coimbra, E. (Jerarquía digital síncrona SDH,2011)

Figura nº6: Resumen características de una red SDH

Fuente: Coimbra, E. (Jerarquía digital síncrona SDH,2011).

Ventajas y desventajas de SDH:

Ventajas:

·         Reducción del costo de los equipos

·         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.

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

·         Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equipos de los distintos proveedores gracias a los estándares internacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos. (Compatibilidad entre equipos de diferentes marcas).

·         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.

Desventajas:

·         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.

Aplicaciones:

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)

Bibliografía:

• Attoum, C., & Vásquez, M. (2009). Jerarquía Digital Sincrónica SDH. Retrieved September 19, 2014, from http://www.oocities.org/es/charlieattoum/redes/trabajo1.html

•  Coimbra, E. (2011). 9.5 jerarquia digital sincrona sdh. Retrieved September 19, 2014, from http://es.slideshare.net/edisoncoimbra/95-jerarquia-digital-sincrona-sdh

•  Schmidberg, E. (n.d.). Introducción a la Tecnología SDH. Retrieved September 19, 2014, from http://www.ieee.org.ar/downloads/sdh-intro.pdf

•      Stamatios V. Kartalopoulos. Generation SONET/SDH. 1 Ed. 2010