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Autor: Jose Maria Domínguez Picazo
Curso: 4,45/5 (147 opiniones) |10373 alumnos|Fecha publicación: 07/05/2004

Existen tres funciones básicas en los equipos de transmisión SDH: Terminación de línea, multiplexión y cross-conexión. En el pasado, estas funciones eran proporcionadas por piezas diferentes e independientes del equipo, pero con la introducción de SDH es posible combinar estas funciones en un simple elemento de red.

Funcionalidad de un Elemento de Red:

Multiplexión: Es la combinación de diversas señales de baja velocidad en una única señal de alta velocidad, con lo cual se consigue una máxima utilización de la infraestructura física. Los sistemas de transmisión síncronos emplean la Multiplexión por División en el Tiempo (TDM).

Terminación de línea/Transmisión: En una dirección la señal digital tributaria es terminada, multiplexada y transmitida en una señal de mayor velocidad. En la dirección opuesta, la señal de mayor tasa de transmisión es terminada, demultiplexada y reconstruida la señal digital de tributario. Esta es la tarea de terminales de línea. Las redes de transmisión síncrona usan típicamente fibra óptica como enlaces de transporte físico así que esto requiere la terminación y transmisión de señales ópticas.

En sistemas PDH las tareas de terminación, multiplexión y transmisión requieren diferentes módulos independientes de equipamiento, pero en SDH estas funciones pueden ser combinadas en un único elemento de red.

Cross-Conexiones: Las cross-conexiones en una red síncrona suponen el establecer interconexiones semi-permanentes entre diferentes canales en un elemento de red. Esto permite que el tráfico sea enviado a nivel de contenedor virtual. Si el operador necesita cambiar los circuitos de tráfico en la red, el encaminamiento puede conseguirse cambiando conexiones.

Esta descripción podría sugerir que una cross-conexión es similar a una conmutación de circuito, pero hay diferencias fundamentales entre ellas. La principal diferencia es que una conmutación trabaja como una conexión temporal la cual se realiza bajo el control de un usuario final, mientras que una cross-conexión es una técnica de transmisión usada para establecer conexiones semi-permanentes bajo el control del operador, a través de su sistema de gestión de red. El operador cambiará esta conexión semi-permanente según cambie el patrón del tráfico.

La función de cross-conexión no significa  la necesidad de bloques de equipamiento independientes. La funcionalidad de cross-conexión SDH puede residir en casi cualquier elemento de red, siendo el más obvio el multiplexor ¿add-drop¿.

Otros términos empleados en las funcionalidades de los elementos de red SDH son la consolidación y la agregación.

La consolidación se produce cuando tráfico en rutas parcialmente ocupadas puede ser reorganizado en un simple camino con mayor carga  de densidad de tráfico.

El grooming se produce cuando el tráfico incidente, el cual es dirigido hacia diversos destinos es reorganizado. El tráfico para destinos específicos es reordenado en caminos junto con otro tráfico para ese destino. Por ejemplo, el tráfico de un tipo específico como el ATM o tráfico de datos con diferentes destinos puede ser separado del tráfico PSTN (Public Switching Telephone Network o red telefónica conmutada)  y ser transportado por una ruta diferente.

Tipos de Conexiones:

En un sistema SDH podemos establecer diferentes tipos de conexiones entre elementos, como son las siguientes:

- Unidireccional es una conexión de una vía a través de los elementos de  red SDH , por ejemplo enviar tráfico únicamente.

- Bidireccional es una conexión de dos vías a través de los elementos de red, teniendo funciones de envío y de recepción de información.

- Extrae y continúa (Drop & Continue) es una conexión donde la señal es bajada a un tributario del elemento de red pero ésta también continúa por la señal de agregado hacia otro elemento de red. Este tipo de conexiones puede ser usado para difusiones y mecanismos de protección.

- Difusión (Broadcast) es una conexión donde un contenedor virtual entrante es llevado a más de un contenedor virtual de salida. En esencia, una señal entrante al elemento de red puede ser transmitida a varios lugares desde el contenedor virtual. Este tipo de conexión puede ser empleado para difusiones de vídeo por ejemplo.

Tipos de Elementos de Red: La recomendación de la ITU-T G.782 identifica ejemplos de equipos SDH a través de combinaciones de funciones SDH. Están clasificados en multiplexores (de los cuales hay siete variantes) y cross-conectores (donde hay tres variantes). Para simplificar, solamente se considerarán tres tipos de elementos de red SDH: Sistemas de línea, multiplexores add-drop (ADM) y cross-conectores digitales.

Terminales de Línea: Es el tipo de elemento de red SDH más simple. Éste implementará únicamente la terminación de línea y la función de multiplexión, de modo que su utilización es típica en configuraciones punto a punto. Algunos flujos tributarios serán combinados en el terminal de línea para generar un flujo agregado de mayor velocidad y esto será transmitido a un enlace óptico. Elementos de red son requeridos en los dos puntos finales de este enlace  y una conexión fija de circuitos de cliente es establecida entre estos dos puntos terminales.

Multiplexores Add-Drop (ADM): Estos equipos ofrecen la función de cross-conexiones junto con la de terminal de línea y multiplexión. En SDH es posible extraer (Drop) un contenedor virtual e insertar en sentido contrario (Add) otro contenedor virtual a la señal STM directamente sin necesidad de despeinarla según vimos anteriormente. Esta ventaja fundamental de los sistemas síncronos significa que es posible conectar flexiblemente señales entre interfaces de elementos de red (agregados o tributarios). Esta capacidad de enrutamiento permite que la función de cross-conexión sea distribuida por la red, resultando mejor que concentrarla en un enorme cross-conector dedicado.

En el caso del terminal de línea, los enlaces  establecidos eran circuitos fijos punto a punto. La funcionalidad añadida a un ADM permite que sea establecida una red más flexible en la cual los circuitos de cliente que transiten la red puedan ser mas fácilmente variados.

Esta flexibilidad puede ser demostrada por una red de ADMs encadenados. Considerando el enlace de transporte como una línea de bus, en cada parada (ADM) el pasaje (circuitos de tráfico)  podrá elegir entre descender o mantenerse en el transporte.

En un ADM circuitos de tráfico individuales pueden ser llevados fuera del flujo agregado mientras que el resto del tráfico continúa pasando a lo largo de la cadena de elementos. Esto crea una estructura en bus, en la cual una señal puede bajar  o mantenerse en el bus en cada punto ADM.

Varios ADMs pueden ser conectados por el bus y la conectividad de cada ADM será donde los circuitos de tráfico son bajados o pasarán, propiedad que puede ser cambiada por el operador en función de las necesidades de tráfico. Así, una conexión flexible entre algunos puntos es creada, como si fuera una línea fija entre cada uno de esos puntos. Si un cliente quiere portar su circuito de tráfico hacia un nodo diferente, esta petición puede ser enviada remotamente al equipo, reconfigurando a distancia las conexiones en el ADM.

Diferentes tipos de multiplexores ofrecen diferentes niveles de cross-conectividad. Un ADM como los descritos realizará la función add-drop simple en la que algunos contenedores virtuales pueden ser extraídos, otros pueden ser insertados y el remanente es pasado a través sin cambio alguno. ADMs también pueden ofrecer intercambio de intervalo de tiempo, mediante una cross-conexión de un contenedor virtual de un lugar en el lado Este a un lugar diferente en el lado Oeste.

También se puede realizar conexiones entre puertos tributarios, de modo que proveen funcionalidad de cross-conexión entre tributarios, también conocida como "horquillado".

Los ADM son particularmente útiles para crear redes en anillo. Las señales son introducidas en el anillo vía interfaces tributarios de los ADM, los cuales son acoplados en la señal agregada de mayor velocidad de transmisión dentro del anillo para transportarlas a los otros nodos.

Los anillos son la configuración común de red porque pueden incrementar la supervivencia de la red. Las redes pueden ser objeto de fallo de nodos o roturas de enlaces por lo que es requerida una resistencia que prevenga la pérdida de tráfico.

Pero, ¿Cómo se lleva esto a cabo? En una red punto a punto cada enlace debe ser duplicado para proporcionar un camino alternativo para el tráfico que podría estar afectado por el fallo. En un anillo, el tráfico puede ser simplemente divergido por el otro camino en torno al anillo. En SDH esta reconfiguración puede llevarse a cabo por acción de un elemento de red sin la intervención de un elemento de gestión de red externo.

Un ADM pude ser configurado como un concentrador para usar en aplicaciones de red multi-site. El propósito de estos concentradores es consolidar diferentes terminales en el agregado óptico de mayor capacidad. Este arreglo elimina el coste y la complejidad de las configuraciones multi-terminal y cross-conexiones redundantes

Tipos de Multiplexores: Los multiplexores pueden ser clasificados de diferentes maneras, por ejemplo, por el tipo y flexibilidad de conexiones que pueden ser hechas. Los Multiplexores son comúnmente clasificados por la tasa de bits de la señal agregada soportada. Por ejemplo, un "Multiplexor STM-4" aceptará tributarios de una variedad de tasas PDH y SDH  (2 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps, y STM-1) y multiplexa estos en una señal agregada STM-4.

Los multiplexores pueden ser también clasificados como parciales y completos sistemas de acceso. Un ADM de acceso completo puede acceder a cualquier tráfico contenido en su carga dentro del agregado STM-N. Esto es, todo el tráfico agregado puede ser conectado internamente y pasado a puertos tributarios. En contraste, un multiplexor de acceso parcial únicamente puede acceder y conectar a sus puertos tributarios una porción de su trafico agregado, siendo el resto de tráfico  conectado directamente a través del multiplexor a la señal agregada.

Los multiplexores pueden ser actualizados. Esto típicamente se refiere al remplazamiento de puertos agregados con puertos agregados que puedan transmitir a una velocidad mayor.  Por ejemplo, un multiplexor STM-1 puede remplazar su tarjeta agregado por una tarjeta STM-4. La velocidad de la señal agregada del  multiplexor se incrementará a STM-4, pero sólo una porción del trafico agregado podrá ser conectado a los puertos tributarios de dicho multiplexor. En este caso, el multiplexor se convertiría en un equipo de acceso parcial.

La capacidad de actualizar los multiplexores a agregados de mayor capacidad permite a los operadores de red actualizar sus enlaces a mayores velocidades a medida que la capacidad de tráfico demandado se incrementa. La flexibilidad es, de todos modos, parcial, ya que únicamente una porción de tráfico agregado puede ser accedido por el multiplexor. Las conexiones de tráfico entre agregados y tributarios está limitada y hace más difícil acomodar los cambios de patrones de tráfico. Algunos cross-conectores están diseñados para que la capacidad de cross-conexión efectiva incremente, es decir que las conexiones son incrementadas al ser  actualizada la velocidad de transmisión del agregado.

Cross-Conectores Dedicados: Tal y como describimos anteriormente, la cross-conectividad de los ADMs permite que la función de cross-conexión sea distribuida a lo largo de red, pero también es posible tener un único equipo cross-conector. Los cross-conectores digitales (DXC) son los más complejos y costosos equipamientos SDH.

No es la inclusión de bloques con funciones de cross-conexión lo que distingue a los DXCs de los ADMs, pero la presencia de supervisión de las conexiones en mayor o menor orden si que lo hace. Esto es, la característica distintiva de un DXC es su capacidad de proporcionar supervisión de las conexiones.

Todos los DXC proporcionan funcionalidad de cross-conexión y sería inusual implementar un DXC sin cross-conexión completa entre todas las entradas y salidas. Los DXCs también incorporan esas funciones de multiplexión y terminación de línea, las cuales son esenciales como interfaz entre la matriz de cross-conexión y el resto de la red.

Hay dos tipos de cross-conectores SDH dedicados, generalmente conocidos como 4/1 DXCs y 4/4 DXCs.

4/1 DXCs puede normalmente aceptar combinaciones de entradas de 2, 155 y 622 Mbps y cross-conectar VC-12s, incluso algunos podrán también cross-conectar VC-2s, VC-3s, y VC-4s. Estos módulos de equipamiento más complejos son conocidos como 4/3/1 DXCs. 4/1 DXCs son, de todos modos, instalados en los puntos de red donde:

Sea necesaria una reorganización de la ruta principal y de circuitos, como por ejemplo entre el núcleo de la red y redes regionales.

Sea necesaria supervisión de las conexiones, como por ejemplo, en la pasarela con otra red.

Los cross-conectores 4/1 extrae contenedores virtuales de una variedad de enlaces SDH  (principalmente STM-1, STM-4 y STM-16) y los reenruta.

4/4 DXCs son normalmente diseñados para aceptar entradas de 140, 155, o 622 Mbps y están optimizados para conmutar únicamente VC-4s. Los cross-conectores 4/4 son componentes de núcleo de red y proporcionan capacidades tales como gestión de ruta de alto nivel y restauración de red.

Tres factores limitan la capacidad de tráfico de un DXC: el número y tamaño de los puertos tributarios y el tamaño del núcleo interno de conmutación. En la práctica, la capacidad del puerto tiende a ser exhaustivo ante la capacidad de conmutación del núcleo, y es la principal razón para la actualización del cross-conector.

La flexibilidad de los DXCs significa que pueden implementarse en cualquier configuración. La provisión de supervisión, de todos modos, convierte al DXC en un complejo y caro elemento de red y la inclusión de protocolos de auto-curado de anillo incrementan la complejidad. Esto es, que para construir anillos auto-recuperables es más usual emplear ADMs donde añadir protocolos de anillo es menos complejo al no estar presente funciones de supervisión de conexiones.

Regeneradores y Repetidores: Los elementos de red también pueden ser configurados para extender la longitud de los tramos entre nodos , y por tanto realicen funciones de intercambio de tráfico. 

Las señales que viajan a lo largo de un enlace de transmisión acumulan degradación y ruido. Los multiplexores configurados como regeneradores convierten la señal óptica en eléctrica, la cual es regenerada ("limpiada"). La señal regenerada es convertida de nuevo a señal óptica agregada y transmitida.

 Por ejemplo, un enlace troncal STM-16 entre dos ciudades donde los ADM´s  están situados en ambos puntos, pero el tramo intermedio es demasiado largo y la señal puede estar degradada hasta el punto que el ADM receptor no pueda llegar a reconstruir la señal transmitida. Un ADM configurado como regenerador se introducirá en una localización intermedia entre las dos ciudades para reconstruir la señal y eliminar así la posible introducción de errores. 

Los amplificadores ópticos son otra opción para extender el alcance de las señales ópticas. Estos trabajan como repetidores, reimpulsando la señal. La señal no sufre ninguna transformación a eléctrica.

De este modo, el tramo se amplía por potencia inyectada en la señal que no está limpia de degradaciones ni ruido, así que dependiendo de la longitud del enlace, y tipo de fibra, puede que sea requerido un regenerador también.

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