La tecnología de transporte SDH
Autor:
Ramón Jesús Millán Tejedor
Publicado en Windows NT/2000 Actual nº 16, Prensa Técnica S.A., 1999
Introducción
Las redes troncales de telecomunicaciones transportan tráfico de diferentes fuentes mediante la compartición de los sistemas de transmisión y de conmutación entre los distintos usuarios. La capacidad de los enlaces entre centrales de conmutación varía, desde las tasas mínimas, correspondientes a centrales locales, periferia de la red troncal, etc.; hasta las tasas más altas, requeridas, por ejemplo, por los enlaces entre grandes centrales de conmutación y de tránsito.
En los primeros años de la telefonía analógica se utilizaba multiplexación por división en frecuencia o FDM (Frecuency Division Multiplexing) para transportar un largo número de canales telefónicos sobre un único cable coaxial. La idea era modular cada canal telefónico en una frecuencia portadora distinta para desplazar las señales a rangos de frecuencia distintos.
El primer estándar de transmisión digital fue PDH, pero sus limitaciones resultaron en el desarrollo de SONET y SDH. Las dos tecnologías se basan en multiplexores digitales que, mediante técnicas de multiplexación por división en el tiempo o TDM permiten combinar varias señales digitales (denominadas señales de jerarquía inferior o señales tributarias) en una señal digital de velocidad superior.
Concepto de PDH
El primer estándar de transmisión digital fue PDH (Plesicronus Digital Hierarchy) o JDP (Jerarquía Digital Plesiócrona), aparecido durante la década de los sesenta y primeros de los setenta. Los equipos PDH han copado el volumen del mercado, aún a principio de los noventa, estando actualmente en pleno declive frente a SDH y DWDM.
| Tasa de bit (en Kbps) | Señales multiplexadas del nivel inferior |
| 64 | |
| 2.048 | 30 |
| 8.448 | 4 |
| 34.368 | 4 |
| 139.264 | 4 |
| Tasa de bit (en Kbps) | Señales multiplexadas del nivel inferior |
| 64 | |
| 1.544 | 24 |
| 6.312 | 4 |
| 44.736 | 7 |
| 139.264 | 3 |
La tasa de bit de transmisión mínima o primaria utilizada era de 2 Mbps en Europa y 1,5 Mbps en USA y Japón, lo cual corresponde a 30 y 24 circuitos telefónicos, respectivamente. También eran posibles tasas de bit superiores multiplexando esas señales, como se muestra, por ejemplo, en la Tabla 1 para el caso de la norma europea. Las tasas de bit en cada una de las normas no coinciden, y las superiores a 139.264 Mbps, por ejemplo los 564.992 Mbps, son en todas ellas propietarias, es decir, no han sido estandarizadas. En la Tabla 2 se presenta el caso de la norma norteamericana.
Generalmente, las señales que son multiplexadas proceden de fuentes distintas, pudiendo haber ligeras diferencias entre la velocidad real de los distintos flujos de información debidas a variaciones en los tiempos de propagación, falta de sincronización entre las fuentes, etc. Este tipo de señales no sincronizadas reciben el nombre de plesiócronas.
Durante los años 80 en que tuvo lugar la digitalización de las grandes redes públicas, los equipos PDH se instalaron masivamente por todo el mundo. No obstante, pronto se encontraron serias limitaciones:
- La rigidez de las estructuras plesiócronas de multiplexación hacían necesaria la demultiplexación sucesiva de todas las señales de jerarquía inferior para poder extraer un canal de 64 Kbps. La baja eficiencia de este proceso, suponía baja flexibilidad en la asignación del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos.
- La información de gestión que puede transportarse en las tramas PDH es muy reducida, lo cual dificulta la supervisión, control y explotación del sistema.
- La falta de compatibilidad entre los distintos sistemas PDH y la adopción de estándares propietarios por parte de los fabricantes, dificultaba la interconexión entre redes de incluso un mismo operador.
- Los grandes avances del hardware y software, así como la entrada de la fibra óptica como medio de transmisión, no eran aprovechados por los sistemas PDH.
Concepto de SDH
El principal objetivo era la adopción de una verdadera norma mundial. Este estándar especifica velocidades de transmisión, formato de las señales (tramas de 125 ms), estructura de multiplexación, codificación de línea, parámetros ópticos, etc.; así como normas de funcionamiento de los equipos y de gestión de red.
El estándar SDH parte de una señal de 155,520 Mbps denominada módulo de transporte síncrono de primer nivel o STM-1. La compatibilidad con PDH es garantizada mediante distintos contenedores: C-11 para señales de 1,5 Mbps, C-12 para 2 Mbps, C-2 para 6,3 y 8 Mbps, etc; como se muestra en la Figura 1. Los restantes STM-N se obtienen mediante el entrelazado de bytes de varias señales STM-1. En la actualidad se encuentran normalizados los valores de: STM-4 (622,08 Mbps), STM-16 (2.488,32 Mbps) y STM-64 (9.953,28 Mbps). En SONET, que puede considerarse un subconjunto de SDH, se parte de una velocidad de transmisión de 51,840 Mbps.
Frente a las
estructuras malladas de las redes PDH, SDH apuesta por arquitecturas en anillo,
constituidas por multiplexores de extracción e inserción de señales o ADMs (Add and Drop Multiplexers), unidos por 2
o 4 fibras ópticas. Los anillos permiten conseguir redes muy flexibles,
pudiendo extraer señales tributarias del tráfico agregado en cualquiera de los
nodos que conforman el anillo.
Dadas las
altas velocidades transmitidas, la seguridad es un requisito a tener muy en
cuenta en las redes de transporte. Se ha comprobado que se produce un corte
anualmente por cada 300 Km de fibra
instalados. La solución de protección 1+1 da lugar a los denominados anillos
híbridos autoregenerables, en los cuales el tráfico se encamina simultáneamente
por dos caminos, siendo recogido en el nodo destinatario. En caso de la caída
de algún equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario
conmutará al otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms.
Puesto
que las tramas SDH incorporan
información de gestión de los equipos, es posible tanto la gestión local como
la centralizada de sus redes. Esta gestión se realiza a través de las
interfaces Q definidas por el ITU. La gestión
local atiende a un control descentrado de los distintos nodos, mediante
sistemas de operación local. La centralizada, adecuada para entornos SDH puros
sin PDH, se basa en el control de todos los nodos mediante un único sistema de
operaciones central.
La
flexibilidad en el transporte de señales digitales de todo tipo permite la
provisión de todo tipo de servicios sobre una única red SDH: servicio de
telefonía, provisión de redes alquiladas a usuarios privados, creación de redes
MAN y WAN, servicio de videoconferencia, distribución de televisión por cable,
etc.
En estos
momentos los operadores de telecomunicaciones, tras varias pruebas piloto
durante los primeros años de los noventa, están introduciendo masivamente
sistemas SDH en sus redes.
Ventajas e inconvenientes de SDH
Aunque los
usuarios finales se beneficiarán de SDH de forma indirecta, puesto que ésta
potenciará el desarrollo e implantación de sistemas de banda ancha de alta
calidad y fiabilidad, sus beneficios directos recaerán sobre los explotadores
de redes:
- Reducción de coste de los equipos de transmisión. Las razones principales son la posibilidad de integrar las funciones de transmisión, multiplexación e interconexión en un solo equipo; y la alta competencia entre proveedores de equipos debida a la alta estandarización de SDH.
- El acceso directo a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles.
- La sencilla explotación debida a la incorporación de información de gestión adicional en las tramas de información de datos lo cual permite el mantenimiento centralizado, rápida y exacta localización de averías, el reencaminamiento automático, la monitorización permanente de la calidad del circuito, etc.
- La amplia gama de anchos de banda de transmisión y la posibilidad de acceder directamente a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles inferiores, permiten la creación de una infraestructura de red muy flexible y uniforme.
- La compatibilidad multifabricante a nivel de interfaces de transporte y de explotación, lo cual garantizará la integración de las redes de los distintos operadores.
- La convergencia con ATM e IP, y la capacidad de interfuncionamiento simultáneo con PDH.