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SDH y OTN                                                                                                                    

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Conjuntamente con VCAT se usa LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) para ajustar dinámicamente el ancho de banda suministrado por la concatenación virtual sin pérdida de datos.

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Se observa claramente un aumento en la eficiencia al introducir la concatenación virtual en SONET

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La capa óptica es el medio de transmisión para las nuevas redes ópticas. Como se disponen de muchos protocolos y capas que pueden ubicarse sobre la capa física, es necesario analizar las diferentes alternativa a fin de seleccionar la mejor opción en cada caso. Sobre la capa óptica podemos tener IP, SDH/SONET, Ethernet. En este caso SDH/SONET es la capa común. Todos los otros protocolos son encapsulados en SDH, quedando este último como protocolo común.

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En este modelo la capa IP está en el tope de la capa óptica. IP realiza las funciones de capa 3 del modelo OSI, pero con la llegada de MPLS la capa IP también incluye funciones de la capa 2. El entramado SDH puede hacerse directamente en el router IP, en cuyo caso el mismo puede conectarse directamente a la capa óptica.

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La diferencia entre las diferentes arquitecturas está en la manera como se procesa el tráfico en los diferentes nodos y la flexibilidad suministrado por la capa óptica en cada caso. La figura (a) muestra la arquitectura más sencilla de llevar IP sobre DWDM. El router IP se conecta directamente al OLT y tanto el tráfico transparente como aquel que se queda en los nodos es manejado por el router IP. En este caso los costos son elevados ya que tot el tráfico en los nodos intermediarios debe ser manejado por los routers IP. La figura (b) es similar a la (a), salvo que el tráfico passthrough pasa directamente entre los dos MUX/DEMUX a través de un patch cord en la capa óptica. óptica Esta opción es de muy bajo costo ya que el tráfico passthrough se gestiona sin equipos adiciones ni puertos IP adicionales. Sin embargo, es una arquitectura inflexible ya que los ligthpaths no pueden administrarse en forma dinámica. La opción de la figura (c) es la más flexible, todo el tráfico es manejado por el OXC y se puede multiplexar o demultiplexar cierto tráfico en los nodos intermediarios. Representa un costo intermedio entre las opciones (a) y (b). Es la opción preferida para IP over DWDM.

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El estándar IEEE 802.3 conocido como Ethernet, es un protocolo de acceso a un medio compartido usando multiplexaje estadístico. Durante muchos años su ámbito de aplicación estuvo limitado al ámbito local de las redes LAN. De esta forme se conoció más como un protocolo para acceso, pero típicamente asociado con IP.

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Las grandes capacidades de la fibra óptica hacen posible la transmisión a altas velocidades, llevando incluso información de otras tecnologías. Sin embargo, al mismo tiempo, fue necesario el desarrollo de estándares para garantizar un crecimiento armónico y globalizado. El caso de PDH, es justamente un ejemplo a no seguir, donde como hemos visto no hay compatibilidad en ninguno de los niveles jerárquicos. En el caso de una jerarquía óptica los dos estándares que se desarrollaron son muy similares y totalmente compatibles. Por un lado tenemos el estándar desarrollado por Bellcore SONET (Synchronous Optical network) y SDH (Synchronous Digital Hierarchy) tal como lo denominó la ITU. SONET y SDH son totalmente compatibles. Sin embargo, la capacidad más baja de SONET es de 51.84 Mbps STS‐1y la de SDH es de 155.52 Mbps STM‐1. Esto crea una diferencia, pero que no afecta en realidad la compatibilidad, la capacidad de un STM‐1 es exactamente tres veces la de un STS‐1. Dado que en un STS‐1 hay 783 bytes en la zona de carga útil, el máximo valor del puntero debe ser 782, lo que garantiza que al menos un byte del VC estará dentro del STM‐N.

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Los sistemas PDH, previos a SDH, necesitaban demultiplexar toda la trama multiplexada para acceder a un tributario. Para extraer un tributario en un nodo de la red, es necesario demultiplexar los tributarios en tránsito, extraer el tributario de interés y luego multiplexar de nuevo para enviarlo a la red. Así que cada vez que se necesite extraer un tributario se debe hacer un demultiplexaje y multiplexaje completo. Los multiplexores de inserción/extracción (Add and Drop Multiplxers) propios de SDH permiten insertar y extraer tributarios sin perturbar los que siguen tránsito Esto se hace gracias a un conjunto de punteros que indican la localización tránsito. de cada tributario en la tarma SDH.

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SONET/SDH es una red sincrona, un sólo reloj es usado para manejar las transmisiones a través de la toda la red. Contiene recomendaciones para la estandarización de dispositivos ópticos de diferentes fabricantes. Las especificaciones físicas y el diseño de las tramas, le permiten a SONET/SDH llevar tráfico de PDH. SDH es la evolución natural de las redes de transporte, que nació debido al acelerado crecimiento de las redes de transmisión a finales de los años 80, demanda de nuevos servicios y aparición de nuevos operadores de red

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Los primeros trabajos sobre la SDH se llevaron a cabo en el grupo de trabajo XVII en junio de 1986, el objetivo fue desarrollar un estándar universal síncrono que permitiera a los operadores una transmisión más flexible y económica. SDH apareció primero como SONET en USA desarrollado por Bellcore. Luego la ITU‐T hace algunas adaptaciones de SONET y surge SDH, ambos estándares surgieron entre 1988 y 1992.

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La comunicación siempre es de una capa del origen a otra capa del destino. Por ejemplo la capa de transporte del origen con la de transporte del destino. Pero como puede verse no hay un camino directo entre las capas de trasporte de ambas entidades; así que para llevar a cabo la comunicación las capas superiores le solicitan servicios a las capas inferiores y es así como las dos entidades logran comunicarse. La comunicación horizontal entre capas iguales se basa en el uso de protocolos, mientras que entre capas diferentes se basa en la solicitud y prestación de servicios. servicios SDH se situó en las dos primeras capas del modelo OSI, es decir SDH es una red cuyos servicios están en las capas físicas y de enlace de OSI.

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Las primeras tres columnas de cada trama se reservan para gestión del sistema. De éstas, las primeras 3 filas contienen el section overhead y las seis restantes el line overhead. Las 87 columnas restantes forman el SPE (Synchronous Payload Enveloped) es decir, la carga útil. La primera columna del SPE es el path overhead, esta carga útil no siempre se inicia en la columna 4, de hecho puede iniciarse en cualquier parte. La primera fila del line overhead contiene un apuntador que indica donde se inicia la carga útil. La carga útil del usuario está integrada por las 86 columnas restantes (payload). (payload) El SPE ocupa las 87 columnas restantes, para una tasa de 87*9*8*800=50.112 Mbps, pero dado que la primera columna del SPE se usa para el Path Overhead, los datos del usuario irán a una tasa de 86*9*8*8000=49.536 Mbps. El section, line and path overhead contiene información para gestión, control y mantenimiento del sistema. Dado que cada byte se repite cada 125 seg. es decir, se repite 8000 veces por seg., estos pueden interpretarse como canales PCM, de hecho 3 de los canales son usados para enviar voz para el personal de mantenimeinto. Otros canales son usados para sincronización, reloj, corrección de errores., etc.

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SDH es un estándar internacional de la ITU‐T para redes de sincronas de transporte de alta velocidad. Anterior a las redes SDH se usaban redes de transmisión digital que no son exactamente sincronas por lo que se denominaron Plesiocronas o PDH, que quiere decir casi sincronas, la tecnología en aquel entonces no permitía el desarrollo de redes como las actuales. Adicionalmente las redes PDH no eran estándares únicos, lo que hacia difícil la compatibilidad de equipos y se reducían los beneficios a los usuarios finales. finales En ese sentido, al ser SDH un estándar universal presenta una gran ventaja en cuanto a compatibilidad entre equipos de diferentes fabricantes lo que redunda en una reducción de precios debido al gran volumen de equipos. Otra ventaja de la SDH es el incremento en velocidades mucho mayores a las ofrecidas por las redes PDH. Antes de la SDH, la mayoría de los sistemas estaban basados en enlaces punto a punto y la gestión y mantenimiento seguían un proceso manual. La velocidad más baja en SONET es de 51.84 Mbps y corresponde a un STS‐1. Mientras que en SDH la más baja es un STM‐1 cuya capacidad es de 155.52 Mbps. En cualquiera de los caso puede observarse que las capacidades superiores son siempre un múltiplo entero de las velocidades bases.

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Un sistema SDH consiste de Switches, multiplexores y repetidores todos conectados entre sí. En la terminología de SDH, un enlace que va directamente desde un dispositivo a otro dispositivo (sin nada entre ellos), se denomina una sección. Un enlace entre dos multiplexores, tal vez con uno o varios repetidores entre ellos, se denomina una línea. La conexión entre la fuente y el destino se denomina un camino trayecto

La Capa física de SDH se divide en tres sub‐capas Fotónica: especifica las propiedades físicas de la luz y de la fibra a usarse Sección: maneja un enlace de fibra punto‐a‐punto, generando una trama en un extremo y procesándola en el otro Línea: se relaciona con el multiplexaje y demultiplexaje de tributarios en una línea Path: trata justo con los extremos de un enlace.

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La red SDH esta formada por los diferentes nodos SDH y por facilidades de transporte. La interconexión de los nodos se realiza gracias por medio del sistema de transmisión quien lleva las señales de acuerdo con el formato de SDH. Los tributarios a ser transferidos de origen a destino son ensamblados en el origen para formar el VC, al cual se le añade en SOH. Cuando pasamos de un sistema a otro, como en la gráfica, se modifica el SOH, pero el VC permanece identico (siempre que est{e en la red sincrónica) hasta llegara su destino. EL SOH pertenece a cada sistema de trsnsporte particular, particular por lo tanto al pasar de un nodo a otro se quita en SOH que traía la trama y se le agrega uno nuevo correspondiente al nuevo sistema de transporte.

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En SDH los tributarios se transportan p intactos a través de la red sincrónica,, eso se realiza gracias al concepto de Syncronous Transport Frame (Trama Sincronica de Transporte). Un STF está compuesto por dos estructuras de información distintas y accesibles dentro de la trama: el Virtual Container (VC) y el Section Overhead (SOH). El CV consta de dos campos: el Path Overhead (POH) y la zona de carga útil. Los tributarios se arreglan dentro del VC para ser transmitidos de extremo a extremo dentro de la red SDH. Los VC son ensamblados sólo una vez y desensamblados también una sola vez, vez esto permite que los tributarios viajen por toda la red de transporte, escondidos dentro de los VC, y que sólo sean extraídos en su destino final. Dicho de otra manera los VC llevan la carga útil del usuario. Por su parte el Section Overhead permite ciertas facilidades, tales como monitoreo de alarmas y de errores en la comunicación, para transportar el VC entre dos nodos de la red SDH. El SOH pertenece sólo a una sistema particular de transporte y no se transfiere con el VC.

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En SDH los tributarios se transportan p intactos a través de la red sincrónica,, eso se realiza gracias al concepto de Syncronous Transport Frame (Trama Sincrñonica de Transporte). Un STF está compuesto por dos estructuras de información distintas y accesibles dentro de la trama: el Virtual Container (VC) y el Section Overhead (SOH). El CV consta de dos campos: el Path Overhead (POH) y el contenedor. Los tributarios se arreglan dentro del VC para ser transmitidos de extremo a extremo dentro de la red SDH. Los VC son ensamblados sólo una vez y desensamblados también una sola vez, vez esto permite que los tributarios viajen por toda la red de transporte, escondidos dentro de los VC, y que sólo sean extraídos en su destino final. Dicho de otra manera los VC llevan la carga útil del usuario. Por su parte el Section Overhead permite ciertas facilidades, tales como monitoreo de alarmas y de errores en la comunicación, para transportar el VC entre dos nodos de la red SDH. El SOH pertenece sólo a una sistema particular de transporte y no se transfiere con el VC.

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La trama ggeneral de SDH se denomina STM‐N ((Syncronous y Transger g Module Level N) y está formada por 270xN columnas y 9 filas. De las columnas se reservan 9xN para encabezado y N para el Path Overhead. Quedando para la carga útil 26xN columnas. El total de bytes a transportar en 125 µs es: 270xNx9= 2430xN bytes=19440xN bytes en 125 µs . La tasa de transmisión será de 155.52xN Mbps. Así vemos que la tasa de transmisión será siempre un múltiplo entero de la tasa básica.

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La trama básica de SDH se denomina STM‐1 ((Syncronous y Transger g Mode Level 1)) y está integrada por un conjunto de bytes de 8 bits cada uno. El primer byte de la trama indica el inicio de la misma. Por claridad, el flujo serial de datos, se representa a través de una estructura en forma de una matriz de 270 columnas y 9 filas, es decir 270*9=2430 bytes, que deben transmitirse en 125 µs para una tasa de transmisión de 155.52 Mbps tanto para interfaces eléctricas como ópticas; esta es la velocidad más baja estandarizada en SDH. Todas las otras tasas de transmisión son un múltiplo entero de STM‐1. STM 1 De las 270 columnas, 9 son para el Transport Overhead (encabezado), y una columna para el Path Overhead, quedando para carga útil 260 columnas. La transmisión se realiza por filas y de izquierda a derecha, es decir se envía primero la fila No.1 barriéndola de izquierda a derecha, al terminar la primera fila se pasa al comienzo de la segunda, y así sucesivamente.

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Cuando el VC‐4 se ensambla se agregan g g bits adicionales en el SOH,, estos bits constituyen los punteros. El puntero contiene la información que indica donde se inicia el primer byte J1 del CV‐4

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Hasta ahora siempre hemos hablado de un tributario de 140 Mbps. Pero ¿Qué sucede si tenemos tributarios de menor capacidad, 2 Mbps, por ejemplo?. ¿Se pueden transportar a través de SDH?, la respuesta es afirmativa. Para el transporte de tributarios con capacidad inferior a 140 Mbps, se dispone de los TU, cada TU le corresponde una trama particular.

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Capítulo 5   Pag. 29

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Diferentes Tamaño de Tus TU11: Capacidad de 1.728 Mbps y permite alojar un DS1 1.544 Mbps (Norma USA). En un SMT‐1 VC‐4, caben 84 TU11. TU12: Capacidad de 2.304 Mbps y permite alojar un E1. En un SMT‐1 VC‐4, caben 63 TU12 TU2: Capacidad 6.912 6 912 Mbps ypuede albergar un DS. DS En un SMT SMT‐1 1 VC VC‐4 4, se pueden multiplexar 21 TU2. TU1. Capaciadad 49.54 Mbps y puede albergar un E3 34.368 Mbps o un DS3 44.736 Mbps. En un SMT‐1 VC‐4, caben 3 TU1

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Un TUG está formado por uno o varios TUs que ocupan posiciones fijas y definidas en la zona de carga útil de un VC‐n de orden superior. Los TUG se definen de manera que puedan integrarse zonas de carga útil mixtas formadas por TU de diferentes tamaños, de esta manera se aumenta la flexibilidad de la red de transporte.

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La trama IP en capa 3 del modelo TCP/IP lleva los datos del usuario, la información del protocolo de transporte a nivel de capa 4, y también transporta las direcciones IP de origen y destino.

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Un Tandem conexión es cuando un operador necesita los servicios de otro operador para llegar al usuario final, en particular el operador necesita monitorear la transmisión sin importar si usa o no la red de transporte de otro operador.

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Diferentes estructuras de datos desde el cliente, hasta la trama final OTN que se envía sobre el medio óptico físico. Cada elemento de la estructura de la trama de datos lleva consigo un índice k, por ejemplo OTUk, donde k entre otros indica la tasa de bits asociada; algo similar a lo que se hace con PDH en cuanto a los tributarios, o en SDH con relación a los STM. Sin embargo, en OTN la diferenciación de los k está en el tiempo durante el cual se envía la carga, el cual es variable y depende de cada UTOk.

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La estructura de la trama de OTN es similar a la de SDH, y está formada por tres partes principales. El Overhead, el Payload y el OTU FEC; este último es del tipo Reed‐Solomon RS(255,239). El bloque básico de la trama está formado por una cantidad de octetos igual a 4x4080 bytes, lo que equivale a 130560 bits. Y todas las estructuras deben entrar en dicho formato. Sin embargo, el tiempo para enviar esa cantidad de bits varía, y de esa forma se obtienen las diferentes tasas de transmisión.

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La OTN es la evolución natural de SDH para incorporar redes WDM y soportar cualquier tipo de tráfico proveniente de los clientes. Las tasas de bits de OTN son derivadas de SDH, e incluyen tanto el FEC como el overhead de OTN. En promedio las tasas de OTN son un 7% superior a las de SDH. En SDH la tasa máxima es el STM‐256 y corresponde a 39,813 Gbps, mientras que en OTN la máxima tasa es de 111,809 Gbps y no tiene correspondiente en SDH.

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Capítulo 5   Pag. 40

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Capítulo 5   Pag. 41

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OCh Layer Network: garantiza, de manera transparente, la conexión end‐to‐end de los canales ópticos de los clientes para varios tipos de formatos, por ejemplo SDH STM‐N, PDH 565 Mbps, Celdas ATM, etc. OMS Layer Network: suministra las funcionalidades para el transporte de señales ópticas de múltiples longitudes de onda, incluyendo por supuesto el caso de una sola . OTS Layer Network: Garantiza las funcionalidades para transmitir las señales ópticas a través de medios ópticos de varios tipos: fibra monomodo G.652, G.653 y G.655

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Capítulo 5   Pag. 42

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Aquí se muestra el caso de Ethernet sobre OTN. Las tramas Ethernet se encapsulan de acuerdo a G.709 colocando los encabezados propios de OTN, de esta manera Ethernet es transparente a la red de transporte.

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Capítulo 5   Pag. 43