Sistemas de Telefonia - T6: Redes digitales de transporte

Jerarquia Digital Plesiocrona

Caracteristicas generales

La señal primaria (2Mbps) se forma mediante el entrelazado sincrono de los octetos correspondientes a los canales basicos (64 kbps), con el objetivo de reducir costes en los sistemas de transimision, se vio la necesidad de multiplexar varias señales primarias para obtener una señal de rango superior, de forma que se empleo un entrelazado de bits (en lugar de uno de bytes) que dio lugar a la jerarquita digital plesiocrona. El termino plesiocrono quiere decir "casi sincrono".

El primer nivel de multiplexaje, (E1) opera multiplexando bytes de cada uno de los circuitos básicos de 64 Kbps. En los niveles superiores el multiplexaje opera a nivel de bits, las señales tributarias representan un flujo continuo de bits. Existen diferentes jerarquías de multiplexión. El paso de una jerarquía a la siguiente consiste en multiplicar por 4 el número de canales de datos.

Las señales tributarias tienen la misma frecuencia nominal pero varían dentro de una tolerancia determinada. Se dice entonces que las señales son plesiócronas, (casi síncronas). La técnica de agrupamiento utilizada en los niveles superiores recibe el nombre de multiplexaje asíncrono. El término asíncrono se refiere al multiplexaje de señales plesiócronas en una señal de nivel superior utilizando inserción de pulsos, (bits de relleno) o justificación.

La justificación requiere que la velocidad del canal de salida sea capaz de transportar toda la información de entrada de tributarias “rápidas”, más bits de relleno que son insertados para acomodar variaciones en las velocidades de las señales tributarias. La velocidad de las señales de nivel superior es por lo tanto ligeramente mayor a la suma de las velocidades de las señales multiplexadas.

En consecuencia de esto, la velocidad de la señal agregada es mayor que la suma de las velocidades de las señales tributarias. La referencia de sincronizacion que se toma para realizar todo el proceso descrito anteriormente, es la de la señal agregada. Por lo tanto, cada etapa de multiplexacion tiene su propia referencia de temporizacion, lo que da lugar a uno de los mayores inconvenientes de la multiplexacion plesiocrona: una vez formada la señal multiplexada, no es posible extraer un tributario sin demultiplexar la señal completa.

Para acceder a las señales de baja velocidad de transmisión en un nivel dado es necesario demultiplexar las señales en todos los niveles intermedios, ya que en los niveles superiores se pierde la estructura de los niveles inferiores.

La utilizacion de la jerarquia digital plesiocrona queda dificultada por:

• La ausencia de una norma de multiplexaje mundialmente aceptada
• La falta de flexibilidad de acceso directo a las señales de baja velocidad de transmision de multiplexaje asincrono.
• La necesidad de establecer estandares de multiplexaje a altas velocidades de transmision.
• La diferencias de JDP entre distintas zonas de EEUU, Europa y Japon en cuanto a codigos de linea, modulacion, fuentes de supervision, etc.
• Esta pensada para el transporte de voz y no de comunicaciones de datos, punto a punto, etc.

Estructura de la trama

Trama JDP E1 primaria síncrona.

• El tiempo que ocupa una trama es 125 μs.
• Cada canal tiene 8 bit y 64 Kbps.
• Tiene 2 canales de control: El 0 de sincronismo y 16 de señalización.
• Tiene 30 canales de datos: Del 1-15 y del 17-31. En total son 256 bits y la velocidad se calcula como: 256b/125μs = 2048 Kbps.

Trama JDP E2 secundaria síncrona.

• El tiempo que ocupa una trama es de 100,4 μs.
• Está estructurada en bit no en octetos.
• Contiene 848 bits agrupados en 4 bloques de 212 bits cada uno.
• El primer bloque comienza con la señal de alineación de la trama (SAT, bits del 1 al 10) y bits 11 y 12 para alarmas y reserva de la operadora, 200 bits de tributarios, entrelazados ciclicamente.
• El segundo comienza con 4 bit de control de relleno y 208 bits de tributarios, entrelazados ciclicamente.
• El tercero comienza con 4 bit de control de relleno y 208 bits de tributarios, entrelazados ciclicamente.
• El cuarto bloque comienza con 4 bit de relleno, más 4 bit de información de relleno de justificación positiva, y 204 bits tributarios.
• De los bits de control de relleno, uno de ellos en cada segmento se asigna a un sistema tributario, informándose si se emiten datos o bits de control (bits 5 al 8).

Jerarquia Digital Sincrona

Es una nueva forma de transporte de comunicación. Supera las limitaciones de JDP diseñada para datos puramente de fonía. Con la liberalización del mercado de comunicaciones se plantea la necesidad de incrementar la eficacia y los servicios prestados. Surgen varias propuestas, en EEUU jerarquía SONET e internacionalmente la UIT con JDS/SDH. ITU-T define una norma internacional similar a SONET conocida como JDS/SDH (Synchronous Digital Hierarchy, G.707).

Jerarquia sincrona JDS/SDH

La jerarquia de multiplexacion JDS/SDH es mas compleja que la plesiócrona, aunque a su vez es mas flexible. La unidad basica de datos en JDS es el contenedor. Las tramas integrantes de la jerarquia se llaman MTS-N siendo N su nivel (1, 4, 16..), los caminos de transmision se establecen mediante contenedores virtuales.

Se parte de una señal base MTS-1 de 155 Mbits/s para obtener las de orden superior mediante multiplexacion sincrona, con un proceso similar al seguido para la trama MIC. La velocidad de los niveles superiores se obtiene multiplicando por un numero entero la velocidad base, siendo en Europa (MTS-1, 4, 16, 64). La trama MTS adopta una estructura en la que se distingue:

• Carga util (Segun tipo de informacion)
• Contenedores virtuales (Donde se guarda la informacion)
• Tara de seccion (Que guarda la informacion de gestion de la Carga util)
• Punteros (Que guarda el comienzo de cada Contenedor virtual dentro de la Carga util)

Las funciones a realizar sobre la trama son:

• Mapeado. De los contenedores dentro de los contenedores virtuales.
• Alineamiento De los contenedores virtuales mediante el ajuste de punteros.
• Multiplexado (temporal).

Jerarquia sincrona SONET

En EE.UU. la empresa Bellcore propone una nueva jerarquía digital para las redes de telecomunicaciones de fibra óptica. Esta propuesta inició su proceso de normalización en Estados Unidos en febrero de 1985 bajo el nombre de SONET (Red Síncrona Optica).

SONET es una norma ANSI que define una jerarquía digital de altas velocidades de transmisión y los formatos de multiplexaje síncrono correspondientes para uso en sistemas de transmisión en fibra óptica. res conceptos clave se incluyen en la denominación de SONET:

• Utiliza un multiplexaje síncrono
• Utiliza fibra óptica
• Es una red de transporte

SONET está basada en una arquitectura en capas, correspondientes a la capa física del modelo de referencia OSI: Trayectoria, Línea, Sección, Fotónica.

Ventajas del modelo JDS para los operadores de la red

• La multiplexación es más sencila y abarata costes.
• Las funciones de multiplexacion mas integradas, eliminando las cadenas de muliplexores.
• Un 15% de la informacion de utiliza para gestion y control.
• La trama JDS es adecuada para transportar celulas como las de Cell Realy, MTA, Frame Relay, etc. Propias de redes metropolitanas de BA.
• Puede emplear distintos tipos de redes: punto a punto, bus, anillo....
• Se puede acceder a un tributario sin demultiplexar las demas.

Terminos y definiciones:

• Contenedor: Unidad de almacenamiento util capaz de transportar señales JDP, ATM, y señales de RDSI B.
• Contenedor Virtual: Estructura de informacion con identidad unica, consta de carga util mas cabecera de trayecto. Puede adoptar dos configuraciones:
  • Formada por un contenedor + informacion de trayecto o tara de trayecto.
  • Añadiendo un grupo de unidades tributarias a la tara de trayecto.
• Unidad tributaria: Estructura de información que adapta un contenedor virtual de orden inferior a un contenedor virtual de orden superior. El proceso se llama alineamiento y consta de:
  • CV de orden inferior.
  • Puntero UT que indica el inicio de la trama de orden inferior dentro del orden superior.
• Grupo de unidad tributaria: es la suma de unidades tributarias iguales.
• Unidad administrativa: Formada por un contenedor virtual + el puntero a la unidad tributaria. Los ha de dos tipos:
  • UA-3, formada por un CV-3 + un puntero a la unidad administrativa.
  • UA-4, formada por un CV-4 + un puntero a la unidad administrativa.
• Tara de trayecto o tara de seccion: Son varios octetos asignados a los contenedores virtuales o señales MTS. si son asignados a contenedores virtuales seran la tara de trayecto y si son asignados a las señales MTS seran la tara de seccion. Se usan para monitorizacion, deteccion de fallos, alarmas, canales internos de comunicacion, etc.
• Trayecto: Es el tramo de la red entre los puntos de ensamblado y desensamblado de los contenedores virtuales. Puede contener varias secciones.
• Sección Multiplexora: Es la porción de trayecto entre dos TL (terminal de línea). Origen y fin de una señal STM-1.
• Sección Regeneradora: Es la porción de trayecto entre un regenerador y un TL o entre dos regeneradores.



• Puntero: Son varios octetos que se ajustan de forma dinamica y flexible a la carga util.
• Mapeado (Entramado): Forma de organizar los contenedores de las señales JDP, ATM u otras asignando la tara de trayecto.
• Alineamiento: operacion para obtener una unidad tributaria o una unidad administrativa a partir de los contenedores virtuales correspondientes, añadiendo a cada contenedor virtual el puntero de unidad tributaria o unidad administrativa.
• Multiplexacion: es la combinacion por entrelazado de octetos de varias unidades tributarias para formar un grupo de unidades tributarias o varios de ellos para obtener otro de orden superior.

Estructura de la trama basica JDS

Estructura de la trama básica MTS-1

• Duración de la trama: 125μs.
• Contiene 2430 octetos
• Transmite de izquierda a derecha y de arriba a abajo.
• Tasa de transferencia: 270*N*9*8(bit)/125(ms). Para N=1 =>155,52Mbts/s

Una trama MTS-1 puede verse como una combinación de 9 filas por 270 columnas de 8 bits en cada columna, que se transmite cada 125 μs. El nivel básico de transporte de JDS se sitúa entonces en 155.52 Mbps y será el punto de conexión con la JDS, ya que transporta de forma síncrona sus jerarquías definidas. La velocidad de JDS es tres veces la velocidad base SONET (51.84 Mbps). Una trama MTS-N se construye mediante el multiplexaje a nivel de bytes de N señales MTS-1 tributarias que están mutuamente sincronizadas y alineadas.

Topologia de la red

• Punto a punto: a 2.5 Gbps, como portador utiliza la FO o via radio.
• Bus: admite la posibilidad de extraer e insertar en puntos intermedios a los canales de señal principal MTS-n. Se utiliza en red de distribucion. Zonas de configuracion radial, recoge el trafico de distintas localidades para llevarlo a la cabecera. Como portador utiliza la FO o via radio.
• Anillo: en cada nodo se puede acceder, extraer e insertar, en puntos intermedios a los canales de la señal principal MTS-n. Como portador utiliza la FO o via radio.
• Concentrador HUB: para agrupar varios MTS-1 incompletos y completar otros de nivel superior.

Modo Transimison Ascincrono (ATM)

Elegida por la UIT como tecnología para desarrollar la RDSI-BA. Futura red universal capaz de integrar todo tipo de servicios. Es una tecnología orientada a la conexión. Las conexiones pueden ser conmutadas o permanentes. Inicialmente las conexiones eran permanentes, actualmente se utilizan conexiones conmutadas, sobre todo en redes locales. Siendo más lento el cambio en las redes WAN. ATM utiliza el principio de conexión (circuito virtual). La comunicación se establece de una forma lógica y no física. ATM consta de una red de dispositivos de comunicacion conectados entre si, a los que acceden los equipos de usuario. Se basa en la Conmutación y Multiplexación en paquetes denominados celdas. Una celda es un paquete de tamaño fijo (constante 53 octetos).

Si la información no cabe en una sola celda se segmenta e inserta en varias celdas. Si es poca la información se puede unir a otras muestras hasta completar una celda. El sistema transmite continuamente un tren de celdas. La velocidad de transmisión de las celdas se acomoda a los requerimientos de los usuarios. Si no hay información que transmitir las celdas se envían vacías.

Para conseguir un mayor volumen de datos a transmitir, se pueden multiplexar varias conexiones sobre una unica conexion fisica. Cada conexion multiplexada se identifica añadiendole una cabecera a cada celda de dicha conexion. Para distintos usuarios con un destino comun, se puede en un mismo enlace entre conmutadores, multiplexar las comunicaciones siendo la multiplexacion asincrona.

Estructura de la celda MTA y medios de transmisión

Constituida por 5 bytes de cabecera, que tienen unas funciones concretas más 48 para el campo de información. MTA es independiente del medio físico que utilice, (par trenzado, coaxial, FO, etc.

RDSI en Banda Ancha

Segun la UIT, Banda Ancha significa "Un servicio o sistema que requiere canales de transmision capaces de soportar velocidades mayores que la velocidad primaria" (Unos 1.5 a 2 Mbps), otros han considerado la banda ancha como aquella que está en capacidad de soportar un ancho de banda bidireccional al consumidor mayor a 128 kbps (Linea RDSI). Su finalidad sera unificar las diversas redes existentes.

Puede soportar cualquier tipo de servicio independientemente de su fuente (imagenes, voz, datos) asi como JDS y JDP. El acceso a usuario es similar al de RDSI aunque sus caracteristicas tecnologicas sean muy diferentes. La red RDSI de banda ancha usa nodos de conmutacion constituidos por sistemas MTA. La red utiliza nodos locales, de transito y un nuevo nodo servidor de servicios sin conexion.