SDH y Redes Opticas
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ComunicacionesComunicacionesAdquisicion de DatosAdquisicion de Datos
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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
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Puntos para transmitir la información
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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.
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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
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Tipos de fibras ópticasTipos de fibras ópticas
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Tipos de empalmes de fibra óptica:
Mecanico
Fusion
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Conexión de las fibras
3 tipos de conexión:
• Fusión o empalme térmico (permanente)
• Fusión o empalme mecánico (semipermanente)
• Conector (desmontable)
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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
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Proceso de empalme por fusión
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Proceso de empalme por fusion:Preparacion y limpieza
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Proceso de empalme por fusion:Alineacion
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Proceso de empalme por fusion:Alineacion
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Proceso de empalme por fusion:Fusion
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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FUENTE DE
MENSAJE
fo
RELOJ
fs=2fo
SEÑAL P.A.M.
MUESTREO
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SEÑAL CUANTIFICADA
CODIFICADOR
SEÑAL CODIFICADA
CODIFICACIÓN
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CUANTIFICACIONCUANTIFICACION PCM ó MIC}Modulación de Impulsos Codificados
CODIFICACIONCODIFICACION
+
+
MUESTREMUESTREOO
RESUMEN DEL PROCESO
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¿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.
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¿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
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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
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PDH
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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
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PDH
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• 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
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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)
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JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA (PDH)
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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)
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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.
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• 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)
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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.
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Las principales características
• Múltiplex ión digital
• Fibra óptica
• Esquemas de protección
• Topologías en anillo
• Gestión de red
• Sincronización:
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Estructura de Multiplexación SDH
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Estructura de la trama STM-N
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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
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• 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
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Áreas de la trama STM-1
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Formato de multiplexacion con TU-12/TUG-2
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STM-1 sección Overhead
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Comparación entre SONET y SDH.
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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
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Funciones básicas en los equipos de transmisión SDH
• Multiplexión
• Terminación de línea
• cross-conexión.
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Multiplexor
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Terminación de línea
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• 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
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• 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
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Comparación esquemática de la Jerarquía Digital Plesiocrona (PDH) y la Jerarquía Digital Sincrona (SDH).
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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
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ADM
ADM
ADMADM
Anillo SDH
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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
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Diagrama a bloque de sincronía
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Sincronía SDH
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Sincronía SDH
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Gestión por Telemetría de la Red SDH
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Gestión por Telemetría de la Red SDH
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PREGUNTAS
?
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GRACIAS