Jerarquía digital síncrona

La jerarquía digital síncrona[1] 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.

Estructura de la trama STM-1

Estructura de trama STM-1.

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 denominados contenedores 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 realiza bit 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 columnas * 9 filas * 8 bits)= 155 Mbit/s
STM-4 = 4 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)= 622 Mbit/s
STM-16 = 16 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)= 2.5 Gbit/s
STM-64 = 64 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)= 10 Gbit/s
STM-256 = 256 * 8000 * (270 columnas * 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).

SOH (Section 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.

Fig. 1 Bytes del 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 bits 1 al 4 del byte S1 están reservados para la calidad usada por operadores individuales. Los bits 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.

POH (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 y Lower-order Path Layer. En la siguiente tabla se muestra los bytes correspondientes al Higher-order Path Layer.

Byte Función
J1 Usado para transmitir un Higher Order Path Access Point Identifier
B3 Para monitoreo de errores en el VC-4 dentro de la trama STM-N
C2 Para definir la estructura y clase de información que se lleva en el payload
G1 Estatus y performance del camino utilizado por el payload.
F2-3 Para canales de voz de uso del usuario
H4 Provee un indicador del tipo de multi-trama
K3 Señalización APS de protección
N1 Para propósitos específicos de administración

El segundo tipo de bytes que se agregan son los del tipo Lower-order Path Layer que corresponden a los VC-12. En la siguiente tabla se muestra el funcionamiento de cada uno de ellos.

Byte Función
V5 Corrección de errores, etiquetado de señal y estatus de ruta de los VC12 (BIP-2, REI, RDI)
J2 Usado para transmitir repetidamente un Lower Order Path Access Point Identifier
N2 Para propósitos específicos de managment
K4 Reservado para un uso futuro
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