SDH y Redes Opticas

Universidad InteramericanaUniversidad InteramericanaLic en Ing Electronica y Lic en Ing Electronica y

ComunicacionesComunicacionesAdquisicion de DatosAdquisicion de Datos



LA FIBRA el ESLABON de LA FIBRA el ESLABON de COMUNICACIONES de DATOS ÓPTICOSCOMUNICACIONES de DATOS ÓPTICOS

Figure1: Modelo de "simple" fibra el eslabón de los datos óptico

Todos éstos son componentes de la fibra simple el eslabón de los datos óptico



Puntos para transmitir la información



Definición:Definición:Fibra ÓpticaFibra Óptica

1. La fibra óptica es un fino hilo conductor de vidrio o plástico, que permite transportar la luz (generalmente infrarroja). Dicha luz, modulada

correctamente, permite transmitir señales inteligentes entre 2 puntos.



Partes de un cable de fibra ópticaPartes de un cable de fibra óptica

Chaqueta exteriorChaqueta exterior

Elemento de refuerzoElemento de refuerzo

Nucleo Nucleo

Revestimiento Revestimiento

RecubrimientoRecubrimiento



Tipos de fibras ópticasTipos de fibras ópticas



Tipos de empalmes de fibra óptica:

Mecanico

Fusion



Conexión de las fibras

3 tipos de conexión:

• Fusión o empalme térmico (permanente)

• Fusión o empalme mecánico (semipermanente)

• Conector (desmontable)



Tipos de conexión• Empalme térmico consiste en calentar

hasta el punto de fusión las puntas preparadas de las dos fibras

• Empalme mecánico une las fibras preparadas en un tubo ajustado de forma semipermanente

• conector permite repetir la conexión y desconexión sin degradación de la transmisión



Proceso de empalme por fusión



Proceso de empalme por fusion:Preparacion y limpieza



Proceso de empalme por fusion:Alineacion



Proceso de empalme por fusion:Alineacion



Proceso de empalme por fusion:Fusion



Ventajas• Gran ancho de banda que implica una elevada

capacidad de transmisión • Estabilidad frente a variaciones de temperatura • Al no conducir electricidad no existe riesgo de

incendios por arcos eléctricos • No puede captarse información desde el exterior

de la fibra • El Dióxido de Silicio, materia prima para la

fabricación de F.O., es uno de los recursos más abundantes del planeta.



Desventajas

• Para obtener, desde la arena de cuarzo, el Dióxido de silicio purificado es necesaria mayor cantidad de energía que para los cables metálicos.

• Las fibras opticas son hebras muy delicadas lo cual requiere un tratamiento especial durante el tendido de cables.

• Corta vida de los emisores lasers.



El transmisor / El ReceptorEl transmisor / El Receptor

2. El transmisor: Es decir, la unidad que debe generar los rayos de luz, que puede ser conectada y desconectada muy rápidamente y modulada por algún tipo de señales que representen información.

3. El elemento receptor: Debe reconvertir esos rayos de luz en voltajes y corrientes analógicas o digitales de forma que la estación del usuario pueda separar y utilizar las señales de información que se habían transmitido.



El transmisor / El ReceptorEl transmisor / El Receptor

• Transmisión simplex: la comunicación bidireccional requiere dos fibras

• Dos tipos de diodos: – LED (Light Emitting Diode) de luz normal (no coherente):

corto alcance y bajo costo– Semiconductor Láser (luz coherente): largo alcance y costo

elevado

• Dos tipos de fibras:– Multimodo (luz normal): 62,5/125 m o 50/125 m – Monomodo (luz láser): 9/125 m



PCM (Pulse Code Modulation)PCM (Pulse Code Modulation)

PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear una señal completamente digital. Para hacerlo, PCM, en primer lugar, cuantifica los pulsos de PAM.

La cuantificación es un método de asignación de los valores íntegros a un rango específico para mostrar los ejemplos. Los resultados de la cuantificación están representados en la



FUENTE DE

MENSAJE

fo

RELOJ

fs=2fo

SEÑAL P.A.M.

MUESTREO



SEÑAL CUANTIFICADA

CODIFICADOR

SEÑAL CODIFICADA

CODIFICACIÓN



CUANTIFICACIONCUANTIFICACION PCM ó MIC}Modulación de Impulsos Codificados

CODIFICACIONCODIFICACION

+

+

MUESTREMUESTREOO

RESUMEN DEL PROCESO



¿Qué significa E1?

Es un formato de transmisión digital europeo, ideado por por el ITU-TS, y es el equivalente al formato norteamericano denominado T1. El nombre E1 le fue dado por la Conferencia del CEPT.

E2 hasta E5 son las portadoras para incrementar los múltiples del formato E1.



¿Por qué se dice: “una señal de 2 megas”?

• Si cada canal se trasmite a 64Kbps y en total son 32 en E1, entonces:

(64,000 bits por segundo) (32) = 2,048,000 bps

• Se abrevian 2,048,000 en “2 megas”.

• ¿Cuantos dígitos binarios por segundo se se pueden transportar a través de un E1?

Respuesta: 2,048,000 de dígitos binarios por segundos, utilizándose ocho dígitos binarios para codificar la señal de un canal de 64Kbps



Formato de una trama E1 y T1

85Universidad de Valencia Rogelio Montañana

--0100313029282726252423222120191817161514131211100908070605040302010031--

Formato de una trama E1 y T1

Canales de información (intervalos

1-15 y 17-31)

7 bits de información

(56 Kb/s)

Bit de señalización

8 bits de datos (64 Kb/s)

--32124232221201918171615141312111009080706050403020124--

E1:1 trama = 125 s = 32 intervalos de 8 bits = 2.048 Mb/s

Alineamiento y sincronización

de la trama

Canal de señalización

T1:

Intervalos 6 y 12

Bit de entramado

8 bits de datos (64 Kb/s)

Canales de información (intervalos

1-5, 7-11 y 13-24)

1 trama = 125 s = 24 intervalos + 1 bit = 1.544 Mb/s



PDH





Jerarquía digital plesiocrónaPDH

Porque PDH:• multiplexación de varios canales digitales generados por

equipos diferentes, posiblemente cada uno con una velocidad de transmisión (reloj) diferente

• Idea de base PDH: llevar los canales a la misma velocidad binaria mediante inserción de bits de justificación.(USA: ‘stuffing’)• Bits de control para indicar si hay bits de justificación• En cada nivel (salvo nivel 1) se añaden bits de justificación



PDH



• Las velocidades más comunes en datos son:– 64 Kb/s

– n x 64 Kb/s (E1 o T1 fraccional, n = 1, 2, 3, 4, 6 y 8)

– 2,048 Mb/s (E1) en Europa y 1,544 Mb/s (T1) en América

– 34,368 Mb/s (E3) en Europa y 44,736 Mb/s (T3) en América

• En cada caso podemos calcular el tamaño de trama dividiendo la velocidad por 8.000. Así la trama de una línea E3 es de 537 Bytes. Ejemplos:– Trama E1: 2.048.000 / 8.000 = 256 bits = 32 bytes

– Trama E2: 8.448.000 / 8.000 = 1.056 bits = 132 bytes

– Trama E3: 34.368.000 / 8.000 = 4296 bits = 537 bytes

• Observar que E2 = 4 * E1 + 4 bytes

• Igualmente E3 = 4 * E2 + 9 bytes

Sistema Telefónico: multiplexación PDH



Nivel Canales Nombre Norteamérica Japón Resto Mundo

0 1 E0 0,064 0,064 0,064

1 24 T1 o DS1 1,544 1,544

1 30 E1 2,048

2 96 T2 o DS2 6,312 (4xT1) 6,312 (4xT1)

2 120 E2 8,448 (4xE1)

3 480 E3 32,064 (5xT2)

34,368 (4xE2)

3 672 T3 o DS3 44,736 (7xT2)

3 1440 J3 97,728 (3xE3)

4 1920 E4 139,264(4xE3)

4 2016 T4 o DS4 274,176(3xT3)

La frecuencia de muestreo es 8 KHz en todo el mundo

Niveles y caudales en la jerarquía PDH (en Mb/s)



JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA (PDH)











Sistema Telefónico: Multiplexación SONET/SDH

• En 1987 los laboratorios de investigación de las compañías telefónicas estadounidenses propusieron un nuevo sistema de multiplexado denominado SONET (Synchronous Optical NETwork) con cuatro objetivos:– Unificar velocidades a nivel intercontinental

– Aprovechar mejor la transmisión por fibras ópticas

– Llegar a velocidades superiores a las que conseguía PDH (140 Mb/s)

– Mejorar la posibilidad de gestión y tolerancia a fallos de la red

• El nuevo sistema pretendía extender ‘hacia arriba’ el PDH

• SONET no acoplaba bien con el sistema PDH internacional, por lo que la ITU desarrolló otro sistema parecido denominado SDH (Synchronous Digital Hierarchy)



JERARQUIA DIGITAL SINCRONÍA (SDH)

• SDH y el equivalente norteamericano SONET son las tecnologías dominantes en la capa física de transporte de las actuales redes de fibra óptica de banda ancha. Su misión es transportar y gestionar gran cantidad de tipos de tráfico diferentes sobre la infraestructura física.



• SONET es un estándar ANSI (americano), SDH es ITU-T (internacional). Ambos son compatibles

• Nivel base SONET: 51,84 Mb/s. – Interfaz eléctrico: STS-1 (Synchronous Transfer Signal – 1)

– Interfaz óptico: OC-1 (Optical Carrier – 1)

– Todas las demás velocidades son múltiplos exactos de esta,

ej: OC-12 = STS-12 = 622,08 Mb/s

• Nivel base SDH: 155,52 Mb/s (3 x 51,84) – Interfaz óptico: STM-1 (Sychronous Transfer Module – 1)

– Todas las demás velocidades son múltiplos exactos de esta, ej.: STM-4 = 622,08 Mb/s

SONET/SDH(Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy)



JERARQUIA DIGITAL SINCRONÍA (SDH)

• SDH es un protocolo de transporte (primera capa en el modelo OSI) basado en la existencia de una referencia temporal común (Reloj primario), que multiplexa diferentes señales dentro de una jerarquía común flexible, y gestiona su transmisión de forma eficiente a través de fibra óptica, con mecanismos internos de protección.



Las principales características

• Múltiplex ión digital

• Fibra óptica

• Esquemas de protección

• Topologías en anillo

• Gestión de red

• Sincronización:



Estructura de Multiplexación SDH



Estructura de la trama STM-N



Info.

Sección

Carga útilInfo. LíneaIn

fo. r

uta

1 c. 3 col. 86 columnas

9 filas

Se emiten 8000 tramas por segundo (una cada 125 s):90 x 9 = 810 bytes = 6480 bits; 6480 x 8000 = 51.840.000 bits/s

Carga útil: 86 x 9 = 774 bytes = 6192 bits = 49,536 Mb/s

Estructura de trama SONET STS-1 (OC-1



• STS-1 (SONET, ANSI):– Matriz de 90 filas x 9 columnas = 810 Bytes = 6480

bits; 6480 x 8000 tramas/s = 51,84 Mb/s

• STM-1 (SDH, ITU-T) = STS-3 = 3 x STS-1:– 90 x 9 x 3 = 2430 Bytes = 19440 bits = 155,52 Mbps – Overhead SDH: 10 filas (3+3+3+1) – Parte útil: 260 x 9 = 2340 Bytes = 18720 bits = 149,76

Mbps

• Los enlaces ATM a 155 Mb/s son siempre de 149,76 Mb/s (el resto es overhead de gestión de SDH).

Estructura de tramas STS-1y STM-1



Áreas de la trama STM-1



Formato de multiplexacion con TU-12/TUG-2



STM-1 sección Overhead



Comparación entre SONET y SDH.



SONET

Eléctrico

SONET

Óptico

SDH Caudal físico

(Mb/s)

STS-1 OC-1 STM-0 51,84

STS-3 OC-3 STM-1 155,52

STS-12 OC-12 STM-4 622,08

STS-48 OC-48 STM-16 2488,32

STS-192 OC-192 STM-64 9953,28

Caudales SONET/SDH



Funciones básicas en los equipos de transmisión SDH

• Multiplexión

• Terminación de línea

• cross-conexión.



Multiplexor



Terminación de línea



• La unión entre dos dispositivos cualesquiera es una sección; entre dos multiplexores contiguos es una línea y entre dos equipos finales una ruta.

ADM

Sección

Línea

Sección Sección Sección

Ruta

Línea

MultiplexorOrigen Multiplexor

MultiplexorDestinoRepetidor Repetidor

ADM ADM

ADM: Add-Drop Multiplexor

Sistema Telefónico: multiplexación SDH



• La capa física de SONET/SDH se divide en cuatro subcapas:– Subcapa fotónica: transmisión de la señal y las fibras

– Subcapa de sección: interconexión de equipos contiguos

– Subcapa de línea: multiplexación/desmultiplexacion de enlaces entre dos multiplexores

– Subcapa de rutas: problemas relacionados con la comunicación extremo a extremo

Subcapa

Ruta

Línea

Sección

Fotónica

ADMOrigen

Repetidor ADMIntermedio

ADMDestino

Sección Sección Sección

Línea

Ruta

Línea

Sistema Telefónico: multiplexación SDH



Comparación esquemática de la Jerarquía Digital Plesiocrona (PDH) y la Jerarquía Digital Sincrona (SDH).



Punto a punto

Punto a multipunto

Arquitecturamallada

ADM ADMREP

ADM ADMADMREP REP

ADM

ADM

ADM

MUX

DCSREP

REP

REP

REP

ADM: Add-Drop MultiplexorREP: RepetidorDCS: Digital Cross-Connect

Diversas topologías habituales en redes SDH



ADM

ADM

ADMADM

Anillo SDH



Tráfico de usuario

Reserva

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

Tráficode usuario

Tráfico de usuario

Funcionamiento normal

Avería

Corte enla fibra

Bucle realizadopor el ADM

Funcionamiento de un anillo SDH en situación normal y en caso de avería



Diagrama a bloque de sincronía



Sincronía SDH



Sincronía SDH



Gestión por Telemetría de la Red SDH



Gestión por Telemetría de la Red SDH



PREGUNTAS

?



GRACIAS

Date post:	15-Oct-2014
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