ARTICULOS | lovillano

PROTOCOLOS CAPA DE

ENLACE DE DATOS

PROTOCOLO ETHERNET

Formato de trama:

Preámbulo: (8 bits) se utiliza para la sincronización; también contiene un delimitador para marcar el final de la información de tiempo.
Dirección de destino: (6 bits) Es un campo de 2 o 6 bytes que contiene la dirección del destinatario. Aunque la norma permite las dos longitudes para este campo, la utilizada en la red de 10 Mbps es la de 6 bytes. Esta dirección puede ser local o global. Es local cuando la dirección sólo tiene sentido dentro de la propia red, y suele estar asignada por el administrador de red.
Dirección de origen: (6 bits) Es semejante al campo de dirección de destino, pero codifica la dirección MAC de la estación que originó la trama, es decir, de la tarjeta de red de la estación emisora.
Tipo: (2 bits) valor que indica que protocolo de la capa superior recibirá los datos después de que el proceso Ethernet se haya completado.
Datos o contenido: (46-1,500 bits) es la PDU, por lo general un paquete IPv4, que se transporta a través de los medios.
Secuencia de verificación de trama (FCS): (4 bits) valor que se utiliza para controlar las tramas dañadas.

PROTOCOLO DE PUNTO A PUNTO

Formato de trama:

Señalización: (1 bit) un único bit que indica el comienzo y finalización de una trama. Este campo está formado por la secuencia binaria 01111110.
Dirección: (1 bit) un único bit que contiene la dirección de broadcast PPP estándar. PPP no asigna direcciones a estaciones individuales.
Control: (1 bit) un único bit formado por la secuencia binaria 00000011, que requiere la transmisión de datos del usuario en una trama no secuencial.
Protocolo: (2 bits) dos bits que indican el protocolo encapsulado en el campo de datos de la trama. Los valores más actualizados del campo Protocolo se especifican en la Solicitud de comentarios con números asignados (RFC) más reciente.
Datos: (variable) cero o más bits que contienen el datagrama para el protocolo especificado en el campo Protocolo.
Secuencia de verificación de trama (FCS): (2-4 bits) se utiliza para la detección de errores.

PROTOCOLO DE CONTROL DE ENLACE DE DATOS DE ALTO NIVEL:

Formato de trama:

Flag de inicio (F): (8 bits) Indica el principio de la trama. El primer flag sirve como referencia a todos los octetos que le siguen. La representación binaria para los flags de inicio y de fin es: “01111110” o en hexadecimal: 7E.
Campo de dirección (A): (1 ó más octetos) Identifica siempre a la estación secundaria que está enviando o que va a recibir una trama.
Campo de control (C): (8 ó 16 bits) Especifica el propósito de la trama.
Campo de información opcional (I): (longitud variable) Contiene los datos de información.
Campo de control de errores (FCS): (16 ó 32 bits) Permite al dispositivo receptor revisar la exactitud de la trama.
Flag de final (F): (8 bits) Que señaliza el fin de la trama.

ATM FRAME

· GFC(Generic Flow Control): (4bits) Permite identificar multimples estaciones que comparten una sola interfaz ATM, por tanto solo se utiliza para interfaz UNI. Mayormente se usa por defecto en 0, ya que pocas veces se utiliza.

· VPI (Virtual Path Identifier): (8bits) identifica donde sera retransmitida la celda ATM cuando pasa a través de una serie de switch ATM,

· VCI (Virtual Channel Identifier): (16bits) Identifica donde será retransmitida la celda ATM cuando pasa a través de una serie de switch ATM.

· PT (Payload Type): (3bits) El primer bit de este campo indica si la información transmitida es data (bit=0) o si es información de control (bit=1). El segundo bit indica si hay o no congestion, cero y uno respectivamente, y el tercer bit indica si es la ultima cell de una rama AAL5.

· CLP (Cell Loss Priority): (1bit) Se utiliza para saber si en caso de extrema congestion esta celda podría ser descartada de la red. Cuando el bit=1, sepuede eliminar.

· HEC (Header Error Control): (8bits) Contiene un código de detección de error que solo cubre la cabecera, y que permite detectar un buen numero de errores multiples y corregir errores simpes se calcula un checksum tomando cimplemente los primeros 4byte del header.

FRAME DELAY PROTOCOL

Delimitador: 1bit

Dirección: 2 bits

Datos: 0-8188 bits

Checksum: 2 bits

Delimitador: 1 bit

DLCI (Data Link Connection Identifier): este campo (que se encuentra dividido en dos partes) tiene una longitud total de 10 bits. Especifica por que circuito virtual debe circular la trama correspondiente.

C/R (Command/Response): el significado de este bit es específico de la aplicación y no se utiliza en el protocolo Frame Relay estándar.

FECN (Forward Explicit Congestion Notification): como su nombre indica este campo de un bit se emplea en el control de congestión del que hablaremos mas tarde.

o BECN (Backward Explicit Congestion Notification): lo veremos en el control de congestión.

DE (Discard Elegibility): este bit tiene una finalidad similar al CLP (Cell Loss Priority) de ATM, es decir, sirve para marcar las tramas de 'segunda clase', que son aquellas que el usuario ha metido en la red superando el caudal que tenía contratado.

TECNOLOGIAS PDH & SDH

TECNOLOGIA PDH

La jerarquía digital plesiócrona —abrevido como PDH, del inglés Plesiochronous Digital Hierarchy es una tecnología usada en telecomunicación tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas) usando técnicas de multiplexación por división de tiempoy equipos digitales de transmisión. También puede enviarse sobre fibra óptica, aunque no está diseñado para ello y a veces se suele usar en este caso SDH —Sinchronous Digital Hierarchy.

La jerarquía usada en Latinoamérica es la misma de Europa que agrupa 30+2 canales de 64Kb/s para obtener 2048 kbit/s (E1). Luego multiplexado por 4 sucesivamente se obtiene jerarquías de nivel superior con las velocidades de 8 Mbit/s (E2), 34 Mbit/s (E3) y 139 Mbit/s (E4).

El término plesiócrono se deriva del griego plesio, cercano y chronos, tiempo, y se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La tecnología PDH, por ello, permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente, están funcionando a la misma velocidad (bit rate), pero permitiendo una cierta variación alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se construyen las tramas. Un ejemplo clarifica el concepto: Tenemos dos relojes que, nominalmente, funcionan a la misma velocidad, señalando 60 segundos cada minuto. Sin embargo, al no existir enlace alguno entre los dos relojes que garantice que ambos van exactamente a la misma velocidad, es muy probable que uno de ellos vaya ligeramente más rápido que el otro.

PDH se basa en canales de 64 kbps. En cada nivel de multiplexación se van aumentando el número de canales sobre el medio físico. Es por eso que las tramas de distintos niveles tienen estructuras y duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo con el régimen binario.
Existen tres jerarquías PDH: la europea, la norteamericana y la japonesa. La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T mientras que la norteamericana y la japonesa se basan en la trama descrita en G.733. Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en este caso siempre se convertirá la trama al usado por la jerarquía europea.
En la tabla que sigue se muestran los distintos niveles de multiplexación PDH utilizados en Norteamérica (Estados Unidos y Canadá), Europa y Japón.

JERARQUIA EUROPEA

- Define un conjunto de 32 slots de tiempo de 8 bits, cada uno a una velocidad de 64kbit/s.
- Slot 0 y slot 16 reservados para administración y señalización del canal, esto se puede ver en la Fig. 2
- Cada trama tiene una duración de 125 us.
- Los primeros 8 bits (TS0) de cada trama es un encabezado H, el cual lleva el protocolo G.704.
- Los otros 248 bits pueden ser usados para la transmisión de datos. (datos de usuario), tienen una tasa de bits disponible de 1984 kbit/s ó 31*64 kbit/s.
- La ley de codificación utilizada es la ley A (alaw) especificada en la Recomendación G.711 que proporciona un flujo de datos de 64 kbit/s. G.711 es un estándar para representar señales de audio con frecuencias de la voz humana, con 256 niveles de cuantización y una tasa de muestreo de 8000 muestras por segundo.
- Se permite una variación, alrededor de la velocidad exacta de 2,048 Mbit/s, de ±50ppm (partes por millón). - Esto significa que dos flujos diferentes de 2 megas pueden estar funcionando a velocidades ligeramente diferentes uno de otro.

El uso de este orden fue en un principio para caminos digitales entre países.
La tasa de bit nominal debe ser de 8448 kbit/s.
La trama consiste en 848 bits, 4 subtramas de 212 bit. Cada subtrama se divide en 53 grupos de 4 bits.
Tiene 206 bits por cada tributario (E1) y se puede apreciar en la Fig. 4.
Entrelaza 4 tributarios de distinta velocidad (funcionamiento plesiócrono) dentro de la tolerancia de 50 ppm, asignando a cada afluente una capacidad levemente superior a la real y rellenar el exceso con bits de justificación (stuffing ) que se eliminan en el proceso de demultiplexación.
Entrelazado de 4 afluentes de entrada cuya velocidad puede no ser exactamente igual (funcionamiento plesiócrono) requiere entonces de la aplicación del proceso de Justificación Positiva. El mismo consiste en asignar a cada afluente una capacidad levemente superior a la real y rellenar el exceso con bits de justificación que se eliminan en el proceso de demultiplexación.

ORDENES JERARQUICOSUPERIORES

El tercer y cuarto orden jerárquico son una extensión del segundo orden, debido a la similitud de tramas.
Se disponen de palabras de alineamiento de trama al inicio de cada organización de iguales características. Se cuenta con una alarma para informar al terminal remoto de la falta de alineamiento local.

En resumen:

Equipo Múltiplex digital plesiócrono de 2/8 Mbit/s: Equipo que en transmisión combina 4 señales tributarias a 2,048 Mbit/s, de forma que a la salida se obtiene una señal múltiplex de 8,448 Mbit/s. En recepción lleva a cabo la función complementaria.
Equipo Múltiplex digital plesiócrono de 8/34 Mbit/s: Equipo que en transmisión combina 4 tributarios de 8,448 Mbit/s, de forma que a la salida se obtiene una señal múltiplex de 34,368 Mbit/s. En recepción lleva a cabo la función complementaria.
Equipo Múltiplex digital plesiócrono de 34/140 Mbit/s: Equipo que en transmisión combina 4 tributarios de 34,368 Mbit/s, de forma que a la salida se obtiene una señal múltiplex de 139,264 Mbit/s. En recepción lleva a cabo la función complementaria.
Equipo Múltiplex digital plesiócrono de 140/565 Mbit/s: Equipo que en transmisión combina 4 tributarios de 139,264 Mbit/s, de forma que a la salida se obtiene una señal múltiplex de 564,992 Mbit/s. En recepción lleva a cabo la función complementaria. No está normalizado por la ITU-T. También se denomina múltiplex digital 4 x 140 Mbit/s

DETECCION DE ERRORES

La detección de errores se ejecuta sobre la secuencia de alineamiento de trama (TS0 de las tramas pares), de forma que el receptor que ejecuta la medida compara la secuencia recibida en este octeto con el patrón.

Este método es poco exhaustivo, pues testea únicamente 8 bits de cada 512, pero es el que se utiliza en ausencia de implementación de CRC.

La CRC por sus siglas en ingles, es un método de control de errores y una de sus finalidades es el monitoreo de errores, donde controla el BER de un enlace digital de extremo a extremo, el código CRC se coloca al crear la trama y se mantiene con ella hasta el final donde el receptor la analiza para ver si ocurrió un error. El CRC no es más que un conjunto de bits de paridad usados para el control de la tasa de error.

PERDIDA DE TRAMA (LOS)

La alarma en PDH denominada LOS (Lost of frame), se dispara cuando el nivel de la señal se encuentra por debajo de un BER de 1 en 10³, esto puede ocurrir cuando se corta el cable de transmisión o existe mucha atenuación en la señal. La alarma será retirada cuando se detecten dos tramas PDH y no nuevas señales de LOS.
Algunos criterios para la detección y desaparición de la señal de LOS según la norma G.775 son:

Se detecta una señal de LOS en una interfaz de 64 kbps cuando se tiene una ausencia de señal por un periodo de 31 us a 30 ms.
Se detecta una señal de LOS en una interfaz de 2048 Kbps cuando se tiene una ausencia de señal por un periodo de 5 us a 1 ms.
Se detecta una señal de LOS en una interfaz de 8448 Kbps cuando se tiene una ausencia de señal por un periodo de 1.2us a 1 ms.
Se detecta una señal de LOS en una interfaz de 34368 Kbps cuando se tiene una ausencia de señal por un periodo de 0.3us a 1 ms.
Se detecta una señal de LOS en una interfaz de 139264 Kbps cuando se tiene una ausencia de señal por un periodo de 36ns a 1 ms.

En todos los casos la alarma desaparecerá cuando se detecte la transmisión de señales, el término de las alarmas debe ser comunicado casi en el mismo periodo señalado en la aparición de la alarma.

ALARMA (AIS)

La alarma denominada AIS (Alarm Indication Signal) es una señal de información característica que poseen todas las jerarquías SDH. Es generada para remplazar el tráfico normal cuando este contiene una condición defectuosa para poder prevenir fallos.
Algunos criterios para la detección y desaparición de la señal de AIS según la norma G.775 son:

Dos criterios diferentes para la detección de AIS en una interfaz de 64 kbps:
- La señal de 64 kbps contiene 5 o menos ceros en una secuencia de 128 unos.
- La señal de 64 kbps de unos sin trama con una duración de 15.6 ms no debe contener más de 0.2±0.1% ceros.
Dos criterios diferentes para la detección de AIS en una interfaz de 2048 kbps:
- La señal de 2048 kbps contiene 2 o menos ceros en una secuencia de 512 bits (250 us).
- La señal de 64 kbps de unos sin trama con una duración de 0.5 ms no debe contener más de 0.2±0.1% ceros.
- La señal de entrada tiene 1 o menos ceros en cada una de dos periodos de tramas consecutivas (512 bits por doble trama).

En todos los casos la alarma desaparece cuando dos o menos zeros son detectados en una secuencia de 3156 bits.

ALARMA RDI

La alarma denominada RDI (RemoteDefectIndication) es una señal que se envía al equipo transmisor cuando se detectan alarmas como Lost of Frame, Lost of Signal o AIS. Algunos criterios para la detección y desaparición de la señal de RDI según la norma G.775 son:
- Criterio para la detección de una alarma RDI en un nivel TS-16:

La alarma se activa con un solo bit “y” se configura como un 1 binario durante un período de muestreo de 5ms. La alarma desaparece cuando el bit “y” se configura como un binario 0 durante un periodo de muestreo de 5 ms.

- Criterio para la detección de una alarma RDI en una interfaz de 2048 kbps:

La alarma se activa con un solo bit “A” se configura como un 1 binario durante un periodo de muestreo de 5 ms. La alarma desaparece cuando el bit “A” se configura como un binario 0 durante un periodo de muestreo de 5 ms.

LIMITACIONES DEL PDH

El proceso de justificación por una parte, y por otra el hecho de que la temporización vaya ligada a cada nivel jerárquico, hacen que en la práctica sea imposible identificar una señal de orden inferior dentro de un flujo de orden superior sin demultiplexar completamente la señal de línea.

Uno de los mayores inconvenientes de la demultiplexación plesiócrona es que una vez formada la señal múltiplex, no es posible extraer un tributario concreto sin demultiplexar completamente la señal.

Supongamos por ejemplo que tenemos un flujo de 140 Mbit/s, y que en un punto intermedio deseamos extraer un canal a 2 Mbit/s; es necesario para ello recurrir a las voluminosas y rígidas cadenas de multiplexación.
Las diferentes jerarquías plesiócronas existentes: Americana, Europea y Japonesa, hacen muy difícil el interfuncionamiento. La escasa normalización ha conducido a que los códigos de línea, la modulación o las funciones de supervisión, sean específicas de cada suministrador, de forma que equipos de diferentes fabricantes son incompatibles entre sí.

TECNOLOGIA SDH

La jerarquía digital síncrona abrevido como SDH, del inglés Synchronous Digital Hierarchy es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.

Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el proceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico se implantaría paulatinamente y debía convivir con la jerarquía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que la ITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbit/s.

Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, después de un proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura STM-1. Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel de byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4,STM-16, STM-64 y STM-256.

TRAMA STM1

Las tramas contienen información de cada uno de los componentes de la red: trayecto,línea y sección, además de la información de usuario. Los datos son encapsulados en contenedores específicos para cada tipo de señal tributaria.
A estos contenedores se les añade una información adicional denominada "tara de trayecto" (Path overhead), que consiste en una serie de bytes utilizados con fines de mantenimiento de red, y que dan lugar a la formación de los denominadoscontenedores virtuales (VC). El resultado de la multiplexación es una trama formada por 9 filas de 270 octetos cada una (270 columnas de 9 octetos). La transmisión se realizabit a bit en el sentido de izquierda a derecha y de arriba abajo. La trama se transmite a razón de 8000 veces por segundo (cada trama se transmite en 125 μs). Por lo tanto, el régimen binario (Rb) para cada uno de los niveles es:

STM-1 = 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 155 Mbit/s
STM-4 = 4 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 622 Mbit/s
STM-16 = 16 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 2.5 Gbit/s
STM-64 = 64 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 10 Gbit/s
STM-256 = 256 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 40 Gbit/s

De las 270 columnas que forman la trama STM-1, las 9 primeras forman la denominada "tara o cabecera" (overhead), independiente de la tara de trayecto de los contenedores virtuales antes mencionados, mientras que las 261 restantes constituyen la carga útil (Payload).

SECCION OVERHEAD

El SOH (Section Overhead) se divide en dos partes: El R-SOH y el M-SOH. El primero de ellos(R-SOH) es utilizado para aplicaciones entre repetidores, los cuales están comprendidos por los bytes de las filas 1 a 3, en tanto que para el uso entre terminales de multiplexación (M-SOH) corresponden a los bytes de las filas 5 a 9. A continuación se detalla las funciones de cada uno de los bytes que componen el SOH.

a) Señal de alineamiento de trama A1, A2:
A1 y A2 son patrones fijos de sincronización de trama. A1 está dispuesto en 11110110 y A2 en 00101000.
b) Traza de sección de regenerador J0:
El uso de J0 está aún bajo estudio.
c) Monitoreo de errores B1, B2:'
Los errores de transmisión son monitoreados en las secciones de regenerador y multiplexor. B1 es para la sección de regenerador y B2 para la de multiplexor.
d) Canal de servicio para Ingeniería E1, E2:
El E1 es accesible en regeneradores y multiplexores, el E2 sólo en multiplexores. Cada circuito posee una capacidad de 64Kb/s.
e) Canal de usuario F1:
Este es un canal de datos de 64 Kb/s que puede utilizar cualquier operador de red para sus propósitos.
f) Canal de comunicación de datos D1-3, D4-12:
Estos bytes son asignados como canales de comunicación de datos para transmitir información hacia multiplexores y regeneradores y viceversa.
g) Señalización de conmutación de protección automática K1, K2:
El intercambio de información entre dos extremos en una sección de multiplexor se lleva a cabo a través de los bytes K1 y K2. Parte de K2 también se utiliza para enviar MS-RDI (indicación de defectos remotos en la sección de multiplexor) y MS-AIS (señal de indicación de alarmas en la sección de multiplexor).
h) Estado de sincronización S1:
El byte S1 comunica a la siguiente estación la calidad de la fuente de referencia de sincronización utilizada por el equipo.
Los bitios 1 al 4 del byte S1 están reservados para la calidad usada por operadores individuales. Los bitios 5 al 8 pueden tomar los siguientes valores:
0000 Calidad desconocida (red de sincronización existente)
0001 Reservados
0010 Señal generada por un equipo que está sincronizado a un reloj según la Rec. ITU-T G.811
0011 Reservados
0100 Señal generada por un equipo que está sincronizado a un reloj del tipo SSU-A
0101 Reservados
0110 Reservados
0111 Reservados
1000 Señal generada por un equipo que está sincronizado a un reloj del tipo SSU-B
1001 Reservados
1010 Reservados
1011 Señal generada por un equipo que está sincronizado a un reloj según la Rec. ITU-T G.813 Option I (SEC)
1100 Reservados
1101 Reservados
1110 Reservados
1111 No utilizar la sincronización de esta señal
i) Z1 y Z2 son bytes de reserva.
j) M1 Byte de indicación de Error en la Sección de multiplexación Remota.

PATH OVERHEAD

El POH (Path OverHead) tiene como misión monitorizar la calidad e indicar el tipo de contenedor virtual que se tiene. Está compuesto por el VC (Contenedor Virtual) que es la entidad de carga útil que viaja sin cambios a lo largo de la red, además de algunos bytes que se agregan y se desempaquetan en los distintos puntos terminación del servicio de transporte. Los bytes que se agregan dependerán del tipo de contenedor virtual y se dividen en dos tipos Higher-order Path Layer yLower-order Path Layer. En la siguiente tabla se muestra los bytes correspondientes al Higher-order Path Layer.

MULTIPLEXACION SDH 2MBPS E1

Esta multiplexación parte de la unidad básica de PDH que es el E1 (2 Mbit/s) para formar un STM-1. Se pueden transportar 63 señales PDH de 2 Mbit/s. A continuación se detallan los pasos para el mapeo de un STM-1 mediante un E1.

Se considera el mapeo de una señal de 2 Mbit/s en la trama SDH, la señal original PDH será 2048 kbit/s, con una variación de 50 ppm. Esto es insertado en un contenedor (C-12), donde la justificación se lleva a cabo utilizando técnicas tradicionales de stuffing (relleno de bits). Esto se hace para compensar las variaciones de frecuencia permitidas en tasas de bits para PDH y SDH.
El contenedor se coloca en un contenedor virtual (VC-12) donde el path overhead se añade. Este overhead es llevado con la señal a lo largo de la red, incluso cuando se conectan en forma cruzada en diferentes tramas SDH. Esto permite el mantenimiento y la supervisión de la señal a través de la red. Incluye la detección de errores, indicaciones de alarma, y una etiqueta de señal.
Un puntero se agrega al contenedor virtual para formar una unidad tributaria (TU-12). Esto permite que el sistema SDH compense las diferencias de fase a través de la red o entre las redes.
Tres TU-12 son multiplexados en un grupo de unidad tributaria (TUG-2).
Siete TUG-2 están multiplexados en un TUG-3. Esta es la unidad del mismo tamaño que sería usada para el mapeo, por ejemplo, una señal E3 en una trama SDH.
Tres TUG-3 son multiplexados a través de una unidad administrativa (AU-4) y en un grupo de unidad administrativa (AUG) para formar una trama STM-1.

MULTIPLEXACION SDH 34MBPS E3

Para realizar esta multiplexación se ejecutan los pasos anteriores de forma similar. Se pueden transmitir hasta 3 señales de 34Mbit/s.

Se adapta la frecuencia mediante byte interleaving (C-3).
Se añaden 9 bytes overhead (VC-3).
Se agrega el puntero (TUG-3).
Tres (TUG-3) son multiplexados a través de (AU-4) y (AUG) para formar una trama STM-1.

MULTIPLEXACION 140MBS E4

Para multiplexar señales PDH es necesario primero adaptarlas a la velocidad SDH. Los pasos para realizar dicha multiplexación se dan en forma similar a los desarrollados en los puntos anteriores.

Se debe incrementar la frecuencia de 140 Mbit/s a 149.76 Mbit/s mediante justificación de bits (C- 4).
Añadir una columna de 9 overhead bytes (VC-4).
Agregar el puntero (AU-4).

PUNTEROS SDH

Un sistema síncrono se basa en el hecho de que cada reloj está en fase y frecuencia de sincronismo con el siguiente. En la práctica esto es imposible de lograr, por lo tanto, las desviaciones de fase y frecuencia ocurrirán. Dentro de una red la frecuencia del reloj se extrae de la señal de línea, sin embargo, las variaciones de fase pueden ocurrir a partir de la acumulación del jitter sobre la red. Las variaciones de interfaz de frecuencia en la red pueden ocurrir. La forma en que SDH supera este problema es usando punteros para apuntar a la dirección del principio del contenedor virtual dentro de la trama. El valor del puntero inicial corresponde a la diferencia de fase entre llegada de la unidad tributaria y la unidad tributaria vacía dentro de la trama en el momento que el tributario es mapeado en el contenedor virtual. Si la fase varía entre los relojes de lectura y escritura de tal manera que los buffers de entrada de flujo de terminación digital muestran una tendencia de desbordamiento o de ejecutar vacío, un puntero de ajuste se producirá. En la siguiente tabla se hace una breve descripción de los punteros utilizados para el mapeo de tramas STM-N.

MAPEO DE CELDAS

Las celdas ATM se asignan a los contenedores en diferentes velocidades de bits. Estas celdas ATM son mapeadas mediante la alineación de cada celda con la estructura de los contenedores virtuales o concatenados. Dado que la capacidad no pueda ser un múltiple integrador del largo de las celdas ATM (53 bytes), una celda se le permite cruzar el límite del contenedor de la trama. El campo de información de la celda ATM (48 bytes) está codificada antes de ser mapeada, para garantizar la delineación. Un flujo de celdas ATM con una velocidad de datos que puede ser mapeado es igual a la capacidad del payload del VC. Desafortunadamente ATM no fue aceptado por el mercado como la solución para llevar a datos sobre los protocolos de SDH / SONET. Su inherente ineficiencia de ancho de banda, altos costos y la complejidad empujó a ATM a nichos de mercado específicos, tales como el transporte Frame Relay, acceso xDSL y a algunas aplicaciones militares y científicas.

MAPEO DE SEÑALES EN TRAMA

Señales en tramas HDLC son mapeadas mediante la alineación de la estructura de los bytes de cada trama con la estructura byte del VC. El rango va desde 1,5Mbit/s hasta varios Gbit/s utilizando las técnicas de concatenación. Las banderas (flags) 7EX HDLC se utilizan entre tramas para llenar el buffer, debido a la llegada discontinua de las señales de tramas HDLC. Las tramas HDLC son de longitud variable, una trama puede cruzar el límite del contenedor.

SINCRONIZACION SDH

Para la sincronización en SDH se toman en cuenta las normas G.803 (Arquitectura de redes de transporte basadas en la jerarquía digital síncrona) y G.811 (Características de temporización de los relojes de referencia primarios) entre otras como la G.822, G.812, etc. Sincronizar se refiere a que dos o más elementos, eventos u operaciones sean programados para que ocurran en un momento predefinido de tiempo o lugar. En ingeniería electrónica, en lógica digital y en transferencia de datos, la sincronización implica que el dispositivo utiliza una señal de reloj.

La red de sincronización es la red que es responsable de distribuir la información de sincronización a elementos de red que tiene que funcionar síncronamente para satisfacer los requisitos de característica de deslizamiento de octetos de la Recomendación UIT-T G.822.
El funcionamiento síncrono de los tipos de elementos de red, suele estar ordenado en una determinada zona geográfica, en la cual todos estos elementos están sincronizados con un "reloj maestro". La zona en la cual todos los elementos de red pertinentes (en funcionamiento normal) están sincronizados con un reloj maestro se denomina una "zona de sincronización”.
El reloj maestro de una zona de sincronización debe cumplir los requisitos descritos en la Recomendación UIT-T G.811.

CARACTERISTICAS DE LOS RELOJES SDH

En la norma ITU-T G.803, se hace hincapié en la necesidad de que los relojes de SDH se ajusten al reloj de referencia primario (PRC, primary reference clock) y posean una buena característica de estabilidad a corto plazo, a fin de ajustarse a los objetivos de tasa genérica de deslizamientos de la Recomendación UIT-T G.822.
Se señala además que, siempre que el reloj de SDH cumpla la plantilla de estabilidad a corto plazo, no existen limitaciones prácticas al número de elementos de tratamiento de punteros que pueden conectarse en cascada en una red SDH, para cumplir los requisitos de fluctuación de fase de salida de la cabida útil en una frontera SDH/PDH.
“Los relojes de referencia primarios necesitan una fiabilidad muy alta y es probable que incluyan equipo repetido, a fin de asegurar la continuidad de salida. Sin embargo, toda discontinuidad de fase debida a operaciones internas en el reloj, no deberá producir más que un alargamiento o acortamiento de la anchura del intervalo de la señal de temporización y no provocar, en la salida del reloj, una discontinuidad de fase superior a 1/8 de UI a la salida del reloj”. ello se señala en ITU-T G.811.
La calidad de funcionamiento del PRC no se especifica, por tanto, en puntos de referencia internos sino más bien en la interfaz externa del equipo. Las interfaces de salida especificadas para el equipo en el que puede estar contenido el PRC son:

Interfaces a 2048 kHz de acuerdo con la cláusula 10/G.703 con los requisitos adicionales de fluctuación de fase y fluctuación lenta de fase.
Interfaces a 1544 kbit/s de acuerdo con la cláusula 2/G.703 con los requisitos adicionales de fluctuación de fase y fluctuación lenta de fase.
Interfaces a 2048 kbit/s de acuerdo con la cláusula 6/G.703 con los requisitos adicionales de fluctuación de fase y fluctuación lenta de fase.
Otras interfaces (tales como las de 8 kHz a 5 mhz de ondas sinusoidales)quedan en estudio.

La distribución de la señal de reloj se manifiesta a través de líneas de transmisión ordinarias como, en este caso, un sistema de transmisión SDH. Los elementos de red “intermedios”, tales como regeneradores, multiplexores de inserción y extracción, etc., son operados por medio de un “modo esclavo”, el cual utiliza un componente de señal de reloj extraído de la señal STM-N recibida.
El deterioro en la señal de reloj, como la fluctuación acumulada durante la transmisión a través de una cadena de elementos de red y línea de transporte, se reduce con un equipo de reloj esclavo de alto rendimiento según especifica la recomendación G.812 para nodo de tránsito y para nodo local.
Un elemento de red SDH tiene la capacidad de enviar una señal de reloj externa dirigida hacia el BITS (fuente integrada de temporización de construcción) para reducir el deterioro en la señal de reloj. El elemento de red intermedio utiliza directamente la señal de reloj extraída por sí mismo.
Las señales de reloj necesarias para la operación del NE (Elemento de red) son producidas por un circuito de reloj que corre principalmente bajo el modo esclavo. Las fuentes de referencia disponibles son:
- Entrada externa
En este puerto normalmente se conecta o una señal de reloj externa proveniente de un reloj de referencia primario (G.811), o BITS (G.812 tránsito o local), o el reloj de un sistema de conmutación.
- Señal de línea STM-N
El componente de la señal de reloj extraída de una señal de línea puede ser utilizado como fuente de referencia, estando éste conectado hacia el este, hacia el oeste o hacia una dirección tributaria. Entonces, el byte S1 del SOH muestra el nivel de calidad del componente de reloj. Este, en cambio, muestra la señal de reloj que originalmente generó la señal de línea STM- N, siempre y cuando la señal STM-N pueda ser encontrada desde G.811 o G.812 T, L, u otro.
- Señal PDH de 2 Mb/s en el tributario
Dos de las señales tributarias de 2 Mbit/s pueden ser seleccionadas como fuentes de referencia. Este sería el caso si, por ejemplo, el sistema SDH fuese instalado en un área aislada con el reloj síncrono comunicado a través de una señal de 2 Mbit/s generada por un PRC, o cuando el sistema SDH es sincronizado a un reloj ESS (sistema de conmutación) en vez de PRC.

Aparte de ser utilizado en modo de operación esclavo, el circuito de reloj del NE también puede funcionar como una fuente de reloj independiente, para la cual existen dos modos de operación:

- Modo de retención
Mientras el circuito de reloj opera en modo esclavo, todos los parámetros como frecuencia, fase, etc. son memorizados. Cuando el circuito pierde contacto con la fuente de referencia, por alguna falla en la línea por ejemplo, esta información almacenada facilita el flujo de operación continua ininterrumpidamente. De este modo, se pueden evitar perturbaciones de transmisión causadas por cambios abruptos de frecuencia y de fase.

- Modo de operación libre
El circuito de reloj que es básicamente un VCXO (oscilador controlado por voltaje), opera libremente sin fuente de referencia. Este es una excelente opción para un área donde no haya una fuente de referencia de reloj disponible, y donde el sistema SDH se utilice de manera semejante al PDH.

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. La naturaleza plesiócrona de las señales requería de técnicas de relleno, consistentes en la reserva de una capacidad de transmisión superior a la requerida, para eliminar la falta de sincronismo.

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.

- See more at: http://www.ramonmillan.com/tutoriales/sdh.php#sthash.4FfQXolw.dpufARQUITECTURA DE LAS REDES BASADAS EN SDH

Las funciones principales de las redes SDH las podemos integrar en dos grandes grupos:

Transporte de la información entre 2 puntos de forma eficiente y segura.
Gestión total de los servicios. (configuración, mantenimiento, evaluación de la performance, etc.).

Una red de transporte basada en la tecnología SDH puede descomponerse en redes de capa de transporte independientes con una asociación cliente servidor.

Las capas de circuitos son las portadoras del servicio.
Las capas de trayecto brindan la conexión entre nodos de red.
Las capas de transmisión brindan soporte físico.

La arquitectura de la red de transporte estaba basada en los conceptos de estratificación y subdivisión dentro de cada capa.
La arquitectura de las redes SDH está definida por la Recomendación G.803, en esta recomendación se define un modelo tridimensional.
La capa de red son un conjunto de puntos de acceso similares y que pueden estar asociados para transferir información.
La función de adaptación es el proceso mediante el cual se adapta una información de capa para ser transportada por la red de la capa servidora. La adaptación intercapas cuenta con los siguientes procesos:

Codificación
Modificación de la velocidad
Alineación
Justificación
Multiplexación

La supervisión de la conexión se realiza a través de:
Supervisión Intrínseca:
Las conexiones de capa de trayecto pueden supervisarse de forma indirecta utilizando los datos disponibles intrínsecamente de la sección múltiplex o las capas del servidor del trayecto de orden superior, y calculando el estado aproximado de la conexión de trayecto del cliente a partir de los datos disponibles.

Supervisión no intrusiva:
La conexión puede supervisarse directamente mediante la información de tara pertinente en la sección de regeneración, la sección múltiplex, el trayecto de orden superior o el trayecto de orden inferior, calculándose a continuación el estado aproximado de la conexión a partir de la diferencia entre los estados supervisados en cada extremo de la conexión.
Supervisión de Subcapa:
Las conexiones pueden supervisarse de manera directa sobrescribiendo alguna parte de la capacidad de tara del camino original al comienzo de la conexión. En el caso de la SDH, la tara se ha definido a esos efect os en la capas de trayectos de orden superior e inferior. Cuando se aplica una conexión en cascada de la SDH, este método de supervisión se conoce como supervisión de la conexión en cascada.

Las redes SDH actuales están construidas, básicamente, a partir de cuatro tipos distintos de equipos o elementos de red (ITU-T G.782): Regeneradores, Multiplexores Terminales, Multiplexores de Inserción y Extracción, y Distribuidores Multiplexores. Estos equipos pueden soportar una gran variedad de configuraciones en la red, incluso, un mismo equipo puede funcionar indistintamente en diversos modos, dependiendo de la funcionalidad requerida en el nodo donde se ubica. En la Figura 6 se muestra un diagrama de bloques de un elemento SDH genérico, sin considerar amplificadores o boosters opcionales

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE RED SDH

La SDH presenta una serie de ventajas respecto a la jerarquía digital plesiócrona (PDH).

Algunas de estas ventajas son:

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.
Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equipos de los distintos proveedores gracias a los estándares internacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos.
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.

En cuanto a las desventajas tenemos que:

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.

ANILLOS DE PROTECCION SDH

MS-SP Ring (Multiplex Section-Shared Protection Ring):
Se emplea solo la mitad de la capacidad en cada sección de multiplexación para cursar tráfico. Máximo 16 nodos. Distancia máxima total de la estructura de 1200 Km. Tiempos de conmutación inferiores a 50ms.
Ante un fallo:
– Los Nodos adyacentes detectan el fallo realizan una operación de Bridge&Switch.
– El resto de nodos realizan una operación de Full Pass-Through.
– En situación de conmutación el tráfico circula siempre pasando por todos los nodos del anillo MS-SPRING.

MS-DP Ring (Multiplex Section-Dedicated Protection Ring) :
Cada sentido de una conexión bidireccional emplea un camino distinto siguiendo un sentido del anillo. El sentido contrario sería el backup. Un inconveniente es que cada conexión bidireccional consume BW en todo el anillo. Máximo 16 nodos (por limitaciones en señalización).

SNCP Ring (Subnetwork Connection Protection Ring) :
Empleada en un anillo. Cada conexión unidireccional emplea ambos caminos en el anillo (es un 1+1). No tiene la limitación de 16 nodos. Soporta el fallo de un nodo.

OTROS DATOS SOBRE PDH

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.

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.

LO VILLANO

1-829-572-4554

PROTOCOLOS CAPA DE

ENLACE DE DATOS

ORDENES JERARQUICOSUPERIORES

Se disponen de palabras de alineamiento de trama al inicio de cada organización de iguales características. Se cuenta con una alarma para informar al terminal remoto de la falta de alineamiento local.

​1-829-572-4554​​​

PROTOCOLOS CAPA DE

ENLACE DE DATOS

ORDENES JERARQUICOSUPERIORES

Se disponen de palabras de alineamiento de trama al inicio de cada organización de iguales características. Se cuenta con una alarma para informar al terminal remoto de la falta de alineamiento local.

1-829-572-4554