Unidad
VI
Redes
Opticas
Redes
SONET/SDH
Orígenes
El uso de sistemas de
transmisión de fibra óptica ha crecido en los últimos años,en lo que se refiere
a aplicaciones de corta y larga distancia, lo cual depende en gran medida de la
implementación de la red. Conforme han ido creciendo Internet y sus aplicaciones,
también lo han hecho la demanda de conectividad y velocidades más rápidas, por
ello surgieron estándares como SONET y SDH, las cuales continúan
creciendo hoy en día.
Antes que SONET, la primera
generación de los sistemas de fibra óptica para redes de telefonía pública, utilizaban
arquitecturas, equipo, líneas de código, formas de multiplexación y
procedimientos de mantenimiento propios.
Con el paso del tiempo fueron
surgiendo distinto estándares estrechamente relacionados con la creación de
redes de fibra ópticas, como son:
SDH o Jerarquía Digital
Síncrona desarrollado por la ITU y documentada en la norma G.707 y su extensión
G.708
SONET o Red
de Fibra Óptica Síncrona que fue definido a partir de la norma T1.105 del ITU.
El estándar de red SONET fue
desarrollado para satisfacer las exigencias de los nuevos servicios de
comunicación según el modelo americano, mientras que SDH también fue
desarrollado para el resto del mundo. Por tanto podemos decir que no es
correcto pensar en SDH o SONET como protocolos de comunicación en
sí, sino más bien como medios para el traslado de los contenedores que
trasportan tanto datos como voz.
Estructura de SONET / Señales SDH
SONET Y SDH suelen utilizar términos diferentes para
describir idénticas características o funciones, por lo que a veces esto lleva
a la confusión. Con pocas excepciones, se puede decir que SONET es un
subconjunto de SDH. Las dos principales diferencias entre ambos son:
SONET puede utilizar una de las dos unidades básicas
disponibles para crear los frames mientras que SDH sólo pueden utilizar uno.
SDH ha mapeado las opciones adicionales que no están
disponibles en SONET.
La unidad básica de transmisión que utiliza SDH es STM-1 o Módulo de Transporte Síncrono de Nivel 1,
que opera a 155,52 Mbps. SONET se referirá a esta
unidad básica como STS-3c o
Señal Síncrona de Transporte Nivel 3 Concatenada, coincidiendo su
funcionalidad, tamaño y velocidad binaria con los de STM-1. SONET ofrece otra
unidad básica de transmisión denominada STS-1, la cual tiene una
velocidad de 51.84 Mbps, exactamente un tercio de la velocidad que tiene STM-1 /
STS-3c.
Framing
En los paquetes orientados a
la transmisión de datos, tales como Ethernet, un frame, por lo
general, consiste en una cabecera y una sección de datos o payload. En el caso de un STS-1, el frame tiene un
tamaño de 810 octetos, mientras que en un STM-1 o STS-3c, es de 2430 octetos.
Para STS-1, cada frame se transmite de la siguiente manera, 3 octetos de
cabecera seguidos de 84 octetos pertenecientes a la carga útil, repitiéndose
este proceso hasta que los 810 octetos son trasmitidos por completo. La
cabecera es un número que indica en cada línea STS-1 el byte de inicio de los
datos de trama, en
consecuencia el puntero no estará vinculado a la estructura de trama, sino que
“flota” respecto a la trama.
Frame SDH
Frame. Las primeras 9 columnas
contienen la cabecera y los punteros. Para simplificar, el frame se muestra
como una estructura rectangular de 270 columnas y 9 filas.]]
la figura
muestra una estructura rectangular de 270 columnas y 9 filas. Las 3 primeras
filas y 9 columnas contienen el RSOH, y las últimas 5 filas y 9 columnas
contienen el MSOH. Las 4 filas de la parte superior contiene los punteros.
El STM-1 es el frame básico para construir las tramas SDH, que
constituyen el primer nivel de la Jerarquía Digital Síncrona SDH.
La trama básica SDH consiste
en una matriz de bytes de 8 bits organizados dentro de 270 columnas y 9 filas.
Como ya hemos dicho, la duración de cada trama de este tipo es de 125
microsegundos, y constan de tres áreas importantes: una sección de cabecera
extra SOH, un puntero AU y la carga útil.
La señal básica de SONET es un
STS-1 que consiste en una serie de frames, que disponen de 810 bytes
organizados en 9 filas de 90 bytes. Este conjunto es transmitido cada 125
microsegundos, que es la velocidad del canal telefónico básico de 64 Kbps. El
STM es constante y se trasmite en serie, es decir, byte a byte y fila a fila.
Cada uno de ellos está formado por:
Contenido total = 9 x 270 bytes = 2430 bytes
General = 9 filas x 9 bytes
Carga útil= 9 filas x 261 bytes
Periodo = 125 microsegundos
Capacidad de carga útil = 150336 Mbps (2349 x 8 bits x 8000
frames / s)
La transmisión de la trama se
hace fila por fila, partiendo de la esquina superior derecha.
Elementos de la red SONET
Multiplexor terminal: su función es combinar las señales de
entrada plesiócronas y terminales síncronas en el caso de señales STM-N de
mayor velocidad. Dos multiplexores terminales unidos por una fibra con o sin un
regenerador intermedio conforman el más simple de los enlaces de SONET.
Regeneradores: como su propio nombre indica, los
regeneradores se encargan de regenerar el reloj y la amplitud de las señales de
datos entrantes que han sido atenuadas y distorsionadas por la dispersión y
otros factores.
Multiplexores Add/Drop(ADM): permiten insertar o extraer
señales pleisócronas y síncronas de menor velocidad binaria en el flujo de
datos SDH de alta velocidad. Gracias a esta característica es posible
configurar estructuras en anillo, que ofrecen la posibilidad de conmutar automáticamente
a un trayecto de reserva en caso de fallo por parte de algún elemento del
trayecto.
Trasponedores digitales: este elemento de la red es el que
más funciones tiene, ya que permite mapear las señales tributarias PDH en
conectores virtuales, así como conmutar múltiples conectores, hasta VC-4
inclusive.
Características
SONET se diseñó para cumplir
con cuatro objetivos principales:
Permitir la interconexión de redes de diferentes operadores,
por lo que fue necesario fijar un estándar de señalización común con respecto a
la longitud de onda, la temporización y la estructura de los marcos o frames empleados.
Unificar los sistemas digitales estadounidense, europeo y
japonés, que se basan en modulaciones por modificación de pulsos codificados
PCM de 64 Kbps incompatibles entre sí.
Garantizar la correcta multiplexación de varios canales
digitales en portadoras de gran velocidad
Proporcionas apoyo a la operación, la administración y el
mantenimiento de la red, cuestiones que no habían sido abordadas en estándares
anteriores
ntroducción
En los años 80s las tecnologías de alta velocidad dominantes eran las llamadas jerarquías digitales no-síncronas ─referidas por el término PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)]─ tales como E1/E3 o T1/T3 [ver tabla 1]. En aquellos tiempos, el tráfico de voz era el reinante en las redes de telecomunicaciones. Sin embargo, con el pasar de los años siguió un crecimiento explosivo del tráfico de información a través de las redes, debido a gran parte a la red Internet, lo que ocasionó una gran demanda de comunicación a altas velocidades. Los patrones de tráfico en los años 90s cambiaron drásticamente, ahora los datos superaban al tráfico de voz.
En los años 80s las tecnologías de alta velocidad dominantes eran las llamadas jerarquías digitales no-síncronas ─referidas por el término PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)]─ tales como E1/E3 o T1/T3 [ver tabla 1]. En aquellos tiempos, el tráfico de voz era el reinante en las redes de telecomunicaciones. Sin embargo, con el pasar de los años siguió un crecimiento explosivo del tráfico de información a través de las redes, debido a gran parte a la red Internet, lo que ocasionó una gran demanda de comunicación a altas velocidades. Los patrones de tráfico en los años 90s cambiaron drásticamente, ahora los datos superaban al tráfico de voz.
Las redes de alta velocidad de hoy en día son ópticas y están
basadas principalmente en dos estándares conocidos como SDH y SONET, los cuales
consisten de anillos de fibra óptica en los cuales la información es
intercambiada electrónicamente en los nodos. Tanto SDH como SONET son las
tecnologías de transporte dominantes en las redes metropolitanas de los
proveedores de servicios de telecomunicaciones (carriers) en la actualidad.
|
Tabla
1. Jerarquías digitales no-sincronas
|
|
ANSI
|
ITU
|
|
Señal
|
Tasa de bits
|
Canales
|
Señal
|
Tasa de bits
|
Canales
|
|
DS0
|
64 Kbps
|
1 DS0
|
E0
|
64 Kbps
|
64 Kbps
|
|
DS1
|
1.544 Mbps
|
24 DS0
|
E1
|
2.048 Mbps
|
32 E0
|
|
DS2
|
6.312 Mbps
|
96 DS0
|
E2
|
8.448 Mbps
|
128 E0
|
|
DS3
|
44.736 Mbps
|
28 DS1
|
E3
|
34.368 Mbps
|
16 E1
|
|
|
No definido
|
|
E4
|
139.264 Mbps
|
64 E1
|
|
Qué es SONET/SDH
SONET y SDH son un conjunto de estándares para la transmisión o transporte de datos síncronos a través de redes de fibra óptica. SONET significa por sus siglas en inglés, Synchronous Optical NETwork; SDH viene de Synchronous Digital Hierarchy. Aunque ambas tecnologías sirven para lo mismo, tienen pequeñas diferencias técnicas, de manera semejante con el T1 y el E1. SONET, por su parte, es utilizada en Estados Unidos, Canadá, Corea, Taiwan y Hong Kong; mientras que SDH es utilizada en el resto del mundo. Los estándares de SONET están definidos por la ANSI (American Nacional Standards Institute) y los SDH por la ITU-T (International Telecommunicatios Union). En la tabla 2 se muestra la equivalencia entre SDH y SONET en cuestión de velocidades o tasas de bits. |
|
Tabla
2. Equivalencia en Jerarquías Digitales SDH y SONET
|
|
SONET
Nivel óptico Nivel eléctrico |
SDH
Equivalencia |
Tasa
de bits(Mbps)
|
|
OC-1
|
STS-1
|
STM-0
|
51.84
|
|
OC-3
|
STS-3
|
STM-1
|
155.52
|
|
OC-12
|
STS-12
|
STM-4
|
622.08
|
|
OC-48
|
STS-48
|
STM-16
|
2488.32
|
|
OC-192
|
STS-192
|
STM-64
|
9953.28
|
|
OC-768
|
STS-768
|
STM-256
|
39812.12
|
|
STM:
Synchronous Transport Module (ITU-T)
STS: Synchronous Transport Signal (ANSI) OC: Optical Carrier (ANSI) |
La tasa de bits se refiere a la velocidad de información que es
transportada a través de la fibra óptica. Una porción de estos bits sobre la
línea son designados como overhead.
El overhead transporta información que provee
capacidades de tales como ensamblado de tramas, multicanalización, estatus de
la red, rastreo, monitoreo de desempeño y funciones conocidas como OAM&P
(Operations, Administration, Maintenance and Provisioning). Los bits restantes
es la carga útil, es decir el ancho de banda disponible para transportar los
datos de los usuarios tales como paquetes o celdas ATM (Asynchronous Transfer
Mode) o cualquier otro tipo de información.
Tanto SONET como SDH convergen en el nivel base de SDH de 155
Mbps, definido como STM-1. El nivel base para SONET es STS-1 (OC-1) y es
equivalente a 51.84 Mbps. Así, STM-1 de SDH es equivalente a STS-3 de SONET (3
x 51.84 Mbps = 155.52 Mbps) y así sucesivamente.
Equipos SONET OC-48 marca Fujitsu de SBC
Según la opinión de Julio A. Garibay, Administrador técnico de la red (Network Technical Manager) del carrier estadounidense SBC (http://www.sbc.com/) en
San Diego, California. SONET
mas que una dorsal, es un sistema nervioso de una red de comunicaciones. SBC y
otros proveedores de servicios de Internet tienen la capacidad de satisfacer
los requerimientos de las redes de empresas grandes y pequeñas, debido a que
SONET es compatible con aplicaciones existentes del tipo DS1/DS3, como con
tecnologías avanzadas de paquetes de datos (e.g. Frame Relay y ATM). El carrier SBC
tiene una red de más de 16,000 nodos SONET conectada a través de 7.7 millones
de millas de fibra óptica. Algunos de los fabricantes de equipos SONET con los
que cuenta SBC destacan Alcatel, Lucent Technologies y Fujitsu. SBC ofrece
básicamente dos tipos de servicios: Servicio OC-N (desde OC-3 hasta OC-192) y
servicios dedicados tipos anillo.
Estándares SDH/SONET
Los estándares son una parte bien importante es las telecomunicaciones. Como se menciono anteriormente. ANSI coordina y aprueba los estándares de SONET mientras que los estándares de SDH son desarrollados por la ITU-T.
Estándares ANSI de SONET
Los estándares de SONET son actualmente desarrollados por el comité T1 el cual es patrocinado por la ANSI y por la ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions).
A continuación en la tabla 3 se muestra algunos de los estándares más importantes de SONET, para ver la lista completa hay que visitar la página de la ANSI (http://www.ansi.org/).
Los estándares son una parte bien importante es las telecomunicaciones. Como se menciono anteriormente. ANSI coordina y aprueba los estándares de SONET mientras que los estándares de SDH son desarrollados por la ITU-T.
Estándares ANSI de SONET
Los estándares de SONET son actualmente desarrollados por el comité T1 el cual es patrocinado por la ANSI y por la ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions).
A continuación en la tabla 3 se muestra algunos de los estándares más importantes de SONET, para ver la lista completa hay que visitar la página de la ANSI (http://www.ansi.org/).
|
Tabla
3. Estándares ANSI de SONET
|
|
Estándar
|
Descripción
|
|
ANSI T1.105: SONET
|
Descripción básica incluyendo estructura de
multicanalización, tasas y formatos
|
|
ANSI T1.105.01:SONET
|
Protección automática de Conmutación
|
|
ANSI T1.105.02:SONET
|
Mapeos de la carga útil
|
|
ANSI T1.105.03:SONET
|
En las interfaces de red
|
|
ANSI T1.105.04:SONET
|
Protocolos y arquitecturas del canal de comunicaciones de
datos
|
|
ANSI T1.105.05:SONET
|
Mantenimiento de conexión en cascada
|
|
ANSI T1.105.06:SONET
|
Especificaciones de la capa física
|
|
ANSI T1.105.07:SONET
|
Especificación de formatos e tasas de interfaz sub-STS
|
|
ANSI T1.105.09:SONET
|
Elementos de sincronización de la red
|
|
ANSI T1.119:SONET
|
Comunicaciones - OAM&P
|
Estándares
SDH de la ITU-T
El sector de telecomunicaciones de la ITU (ITU-T) es el encargado de coordinar y desarrollar los estándares de SDH para el mundo. A continuación en la tabla 4 se listan los estándares más importantes de SDH, la lista completa se puede obtener en el sitio de la ITU (http://www.itu.int/).
El sector de telecomunicaciones de la ITU (ITU-T) es el encargado de coordinar y desarrollar los estándares de SDH para el mundo. A continuación en la tabla 4 se listan los estándares más importantes de SDH, la lista completa se puede obtener en el sitio de la ITU (http://www.itu.int/).
|
Tabla
4. Estándares SDH de la ITU-T
|
|
Estándar
|
Descripción
|
|
ITU-T G.707
|
Interface del nodo de red para SDH
|
|
ITU-T G.781
|
Estructura de recomendaciones para SDH
|
|
ITU-T G.782
|
Características y tipos de equipos para SDH
|
|
ITU-T G.783
|
Características de bloques funcionales de SDH
|
|
ITU-T G.803
|
Arquitectura de redes de transporte basadas en SDH
|
Otros estándares
importantes son el ITU-T I.432 donde se específica la capa física Interface de
red-usuario de B-ISDN (ISDN de banda ancha) o mejor conocido como ATM sobre
SONET. El IETF (Internet Engineering Task Force) también ha liberado algunos
RFCs (Request for Comments) que describen el protocolo punto a punto para
transferir tráfico nativo IP sobre SONET o SDH, tales como:
· IETF RFC2615: PPP sobre SONET/SDH
· IETF RFC1661: PPP (Point to
Point Protocol)
·
IETF RFC1662: PP en tramas HDLC (High Level Data Link Control)
|
Tendencias
Según Julio Garibay de SBC, Las redes de alta capacidad están evolucionando constantemente hacia IPv6, Gigabit Ethernet Multicast, Photonic switching, etc., utilizadas por infraestructura de telecomunicaciones del tipo LEC (Local Exchange Carriers), IXC (IntereXchange Carriers), proveedores de servicios de Internet, compañías de cable, fabricantes de equipo y otros organismos como las comisiones de electricidad. Las mismas compañías y organizaciones tienen que adaptarse, adquirir o unirse con otras para satisfacer las demandas y expectativas de sistemas de información de los negocios y clientes en todo el mundo. Los servicios dedicados de SONET que ofrece SBC son servicios de acceso que continuaran siendo recursos que los proveedores e inversionistas ven como una fuente de ingresos en el mercado de las telecomunicaciones. |
Según la firma Probe Research, Inc.
(http://www.proberesearch.com/) el mercado
global de SDH, SONET y WDM seguirá creciendo, a pesar de las crisis reciente de
las telecomunicaciones. En el 2006, el total de ganancias se espera que
alcancen los $38,500 millones de dólares si continúa la tasa compuesta de
crecimiento anual de 10.4% del 2001 al 2006.
Segmento de mercado en redes metropolitanas
En el mercado de las redes
metropolitanas a nivel mundial, las ventas en equipos de redes de alta
velocidad se doblarán de $24 mil millones de dólares en el 2000 a $41 mil
millones de dólares para el 2005 según cifras de Alcatel (http://www.alcatel.com/).
Las tecnologías involucradas en este mercado son principalmente conmutadores
de paquetes (switches) ATM y Ethernet, enrutadores IP, Multicanalizadores de
inserción remoción (ADM, Add Drop Multiplexers)Â Â SDH/SONET, equipos digitales
de conexión cruzada (DCS, Digital Cross Connect), equipos WDM (Wavelengh
Division Multiplexing) y equipos DSL (Digital Subscriber Line). La creciente
demanda para equipos de datos, declara Alcatel, es una consecuencia de la
estable proliferación de datos, multimedia y otras aplicaciones en línea. Esta
evolución está generando una gran necesidad de equipos SDH/SONET, siendo estos
la piedra angular de las modernas redes de transmisión.
Otras tendencias tecnológicas en
redes de alta velocidad que utilizaran SDH/SONET como su plataforma de
transporte serán: Ethernet sobre SONET/SDH, IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching),
RPR (Resilient Packet Ring), etc.
Los constantes avances en WDM
permitirán el incremento en las capacidades de las redes ópticas de alta
velocidad del futuro hasta en 40 Gbps. Las redes de alta velocidad basadas en
SDH/SONET están teniendo una gran importancia en el suministro de nuevos servicios
basados en el protocolo de Internet (IP) y en Ethernet. SDH/SONET como una red
metropolitana estará cada vez más cerca de los usuarios finales y estará
disponible en una variedad de formatos e interfaces.
