cS'i.

ESCUELA POLITÉCNICA

NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

"IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA WDM PARA LOS

ANILLOS DE FIBRA ÓPTICA DE LOS VALLES EN EL

DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO"

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO INGENIERO EN

ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

DIEGO MIGUEL MARCILLO PARRA

DIRECTOR: Ing. Erwin Barriga

Quito, Diciembre 2001

DECLARACIÓN

Yo Diego Miguel Mancillo Parra, declaro bajo juramento que el trabajo aquí

descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún

grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

Diego Miguel Marcillo Parra

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Diego Miguel Marcillo Parra,

bajo mi supervisión.

fng. Erwin Barriga

DIRECTOR DE PROYECTO

AGRADECIMIENTO

Al concluir el presente trabajo agradezco a Dios y a la Virgen de! Cisne

por haber guiado mi vida por el camino del bien, a mis queridos padres y

hermanos; especialmente a mi madre quien con su permanente esfuerzo me

apoyo moralmente y económicamente en todo momento, a mis amigos por

brindarme su apoyo incondicional, a todos quienes recuerdo con mucho cariño

me impulsaron a mi culminación, a mi director por la valiosa colaboración

prestada, a mi querida institución Escuela Politécnica Nacional por haberme

proporcionado las herramientas necesarias para mi desarrollo tanto intelectual

como espiritual.

Agradezco también la colaboración prestada de ANDINATEL S.A. y todos

quienes de una u otra manera colaboraron para la culminación del presente

proyecto de titulación.

DEDICATORIA

Al ser que me cuida y brinda su amor y cariño en todo instante, a la

persona muy especial que me supo apoyar, comprender en todo momento y al

pedacito de cielo que alegra la vida de este caminante.

CONTENIDO

DECLARACIÓN i

CERTIFICACIÓN ii

AGRADECIMIENTO iii

DEDICATORIA iv

CONTENIDO V

RESUMEN xi

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN A REDES DE COMUNICACIONES ÓPTICAS 1

1.1 Introducción 1

1.2 Arquitecturas y topologías de red 2

1.3 Transmisión, acceso y multiplexación 5

CAPÍTULO II

TÉCNICAS DE MULTIPLEXACIÓN PARA REDES DE COMUNICACIÓN

ÓPTICA 7

2.1 Multiplexación por división de longitud de onda 7

2.2 Multiplexación por división de subportadora 12

2.3 Multiplexación por división de tiempo óptico 19

CAPÍTULO III

MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE LONGITUD DE ONDA 25

3.1 Introducción 25

3.2 Tecnología WDM 28

3.2.1 Concepto básico 28

3.2.2 Componentes de un sistema WDM 31

3.2.2.1 Fibra óptica 32

VI

3.2.2.2 Emisores o fuentes de luz 33

3.2.2.2.1 Ancho espectral y ancho lineal 34

3.2.2.2.2 Estabilidad de longitud de onda 34

3.2.2.2.3 Lásers sintonizares en longitud de onda 34

3.2.2.2.4 Láser multi-longitud de onda 34

3.2.2.3 Multiptexores 35

3.2.2.4 Amplificadores y repetidores 35

3.2.2.4.1 Amplificadores de potencia 37

3.2.2.4.2 Amplificadores de línea 37

3.2.2.4.3 Preamplificadores 38

3.2.2.5 Demultiplexores 39

3.2.2.5.1 Red de divisores de 3dB con filtros Fabry Perot 39

3.2.2.5.2 Circuladores con FBGs 40

3.2.2.5.3 FBG con acoplamiento 41

3.2.2.5.4 Rejilla de Littrow 41

3.2.2.5.5 Ruteador de rejilla de longitud de onda 42

3.2.2.6 Conmutadores 44

3.2.2.6.1 Estrella pasiva 44

3.2.2.6.2 Ruteador pasivo 44

3.2.2.6.3 Conmutador de división de espacio 45

3.2.2.6.4 Conmutador activo 47

3.2.2.7 Muttiplexores inserción-extracción de longitud de onda 48

3.2.2.7.1 Red de rejillas de longitud de onda 48

3.2.2.7.2 Circuladores con FBGs 49

3.2.2.7.3 Cascadas de filtros interferométricos de

Mach-Zehnder 50

3.2.2.8 Conversores 51

3.3 Redes WDM 52

3.3.1 Redes de selección y broadcast 52

3.3.2 Redes ADM 54

3.3.3 Redes con ruteador de longitud de onda 55

3.4 Estándares para WDM 55

3.5 Aplicaciones WDM 56

3.5.1 Generalidades 56

3.5.2 Larga distancia con WDM 57

3.5.3 Corta distancia con WDM 59

Vil

3.5.4 Televisión por cable y broadcasting con WDM 60

3.5.5 LANs con WDM 60

3.5.6 WANs con WDM 61

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN Y TECNOLOGÍA EXISTENTE 62

4.1 Red de anillos de los valles en el D.M.Q. 62

4.1.1 Centrales de los anillos de los valles en el D.M.Q. 62

4.2 Encaminamiento del tráfico local, regional, nacional e internacional 67

4.2.1 Encaminamiento de tráfico local 68

4.2.2 Encaminamiento de tráfico regional y nacional 70

4.2.3 Encaminamiento al sistema internacional 71

4.3 Previsión de la demanda 71

4.3.1 Conceptos básicos de previsión de la demanda 72

4.3.1.1 Fase de crecimiento lineal lenta o inicial 72

4.3.1.2 Fase de crecimiento acelerado 73

4.3.1.3 Fase de crecimiento lento o de saturación 73

4.3.1.4 División de mercado 73

4.3.1.4.1 Abonados residenciales 74

4.3.1.4.2 Abonados comerciales 74

4.3.2 Situación actual y proyección al año 2005 74

4.3.3 Proyección al año 2010 77

4.4 Estudio de tráfico 78

4.4.1 Conceptos básicos 78

4.4.2 Propiedades de la red de conmutación 81

4.4.3 Características de tráfico en hora carga 81

4.4.4 Matriz de tráfico 2001 y su proyección al año 2005 y 2010

de

los anillos del Valle y Cumbayá en el D.M.Q. 83

4.5 Sistema de señalización N°7 95

4.5.1 Estructura del sistema de señalización N°7 95

4.5.2 Niveles funcionales 96

4.5.2.1 Función de enlace de datos de señalización (Nivel 1) 97

4.5.2.2 Función de enlace señalización (Nivel 2) 97

VIII

4.5.2.3 Función de ta red de señalización (Nivel 3) 98

4.5.2.3.1 Funciones de tratamiento de los mensajes

de señalización 98

4.5.2.3.2 Funciones de gestión de red de señalización 99

4.5.2.4 Función de la parte de usuario (Nivel 4) 100

4.5.3 Mensajes de señalización 100

4.5.4 Interfaz funcional entre PU y PTM 101

4.5.5 Procesamiento y transferencia de los mensajes del sistema N°7 101

4.5.6 Parte de usuario telefónico (PUT) 102

4.5.7 Parte de usuario de datos (PUD) 104

4.6 Sincronismo 104

4.6.1 Deslizamiento 105

4.6.2 Tasas máximas de deslizamiento 105

4.6.3 Métodos de sincronización de la red 106

4.6.4 Jerarquía de los nodos de sincronización y calidad de los

relojes utilizados 106

4.6.5 Estructura actual de la red de sincronismo 108

4.7 Tecnología digital síncrona 109

4.7.1 ¿Qué es el sistema de jerarquía digital síncrona (SDH)? 109

4.7.2 Recomendaciones de la ITU-T sobre SDH 113

4.7.3 Velocidad de bits de SDH 114

4.7.4 Contenedor virtual, sección y trayecto 115

4.7.5 Estructura de multiplexión SDH 117

4.7.5.1 Terminología 117

4.7.5.1.1 Contenedor (C-n) 117

4.7.5.1.2 Contenedor virtual (VC-n) 117

4.7.5.1.3 Unidad tributaria (TU-n) 118

4.7.5.1.4 Grupo de unidades tributarias (TUG-n) 118

4.7.5.1.5 Unidad administrativa (AU-n) 118

4.7.5.1.6 Grupo de unidad administrativa (AUG) 118

4.7.5.1.7 Módulo de transporte síncrono (STM-n) 118

4.7.5.2 Estructura de multiplexión 119

4.7.6 Estructura de trama SDH 119

4.7.6.1 Estructura de trama STM-1 119

4.7.6.2 Estructura de trama STM-n 121

4.7.7 Funciones de puntero 121

IX

4.7.7.1 Disminución en retardo de multiplexión 123

4.7.7.2 Justificación de diferencia en frecuencia entre trama

y carga útil 124

4.7.8 Encabezamiento 126

4.7.8.1 Encabezamiento de sección (SOH) 126

4.7.8.2 Encabezamiento de trayecto de orden superior (VC-3, VC-4) 129

4.7.8.3 Encabezamiento de trayecto de orden inferior (VC-1, VC-2) 131

4.7.9 Mapeo 133

4.7.9.1 Mapeo de señales de 2Mb/s 133

4.7.9.1.1 Mapeo de señales asincronas de 2Mb/s 133

4.7.9.1.2 Mapeo de señales de bits síncronos de 2Mb/s 134

4.7.9.1.3 Mapeo de señales de bytes síncronos de 2Mb/s 134

4.7.9.2 Mapeo de señales de 34Mb/s 140Mb/s 136

4.7.9.3 Mapeo de celda ATM 138

4.7.10 Aleatorizador de datos 139

4.7.11 Aplicación en redes SDH 140

4.7.11.1 Sistema de anillo de conmutación de trayecto

unidireccional de 2 fibras 141

4.7.11.2 Sistema de anillo de conmutación de línea

bidireccional de 2 fibras 141

4.7.11.3 Sistema de anillo de conmutación de línea

bidireccional de 4 fibras 142

4.7.12 Fundamentos de sincronización en SDH 143

4.7.12.1 Arquitectura de sincronización 143

4.7.12.2 Fuente de sincronización del elemento de red (NE) 144

4.7.12.3 Nivel de calidad en la fuente de referencia 146

4.7.12.4 Reglas para la conmutación en fuentes de referencia 148

CAPÍTULO V

REQUIRIMIENTOS FUTUROS DE LA RED DE LOS VALLES EN EL DISTRITO

METROPOLITANO DE QUITO 149

5.1 Requerimiento en tráfico 149

5.1.1 Servicios requeridos 150

5.1.2 Medios requeridos 153

5.2 Requerimiento en tecnología 155

5.2.1 Tecnología de multiplexación WDM 155

5.2.2 Amplificador óptico 156

5.2.3 Multiplexor de inserción y extracción 157

5.2.4 Sistemas de conmutación y enrutamiento ópticos 157

5.3 Desarrollo del proyecto: "Implementacion de Tecnología WDM

para los Anillos de Fibra Óptica de los Valles en el Distrito

Metropolitano de Quito" 158

5.3.1 Red de transmisión 2010 158

5.3.2 Tecnología propuesta para los anillos de fibra óptica

de los valles en el Distrito Metropolitano de Quito 160

5.32.1 Esquema propuesto N°1 161

5.3.2.2 Esquema propuesto N°2 161

5.3.2.3 Esquema propuesto N°3 162

5.3.2.4 Esquema propuesto N°4 162

5.3.2.5 Esquema propuesto N°5 163

5.3.2.6 Esquema recomendado para la red de anillos

de los valles en el Distrito Metropolitano de Quito 163

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 167

6.1 Conclusiones 167

6.2 Recomendaciones 170

BIBLIOGRAFÍA 173

Bibliografía 173

GLOSARIO 177

Glosario 177

RESUMEN

¿* El continuo avance de la tecnología en medios de transmisión y la

introducción de nuevas técnicas digitales de multiplexaje dieron el impulso

necesario para reconsiderar el concepto tradicional de la redes, además la

necesidad de proporcionar una respuesta a la demanda cada vez más

creciente por los nuevos servicios de banda ancha; los cuales requieren de una

gran capacidad digital en los enlaces de red local, ínter-central y larga

distancia, llevaron a realizar un análisis de la red de fibra óptica existente en el

Distrito Metropolitano de Quito y efectuar una implantación de un nuevo nivel

óptico de red independiente y servidor de otras capas clientes: SDH, ATM e 1P.

La red de transmisión del Distrito Metropolitano de Quito está formada por

5 zonas y permite la interconexión del tráfico de cada una de las centrales

existentes en las mismas, a través de anillos SDH auto recuperables y

agregados STM-4, STM-16 y un centro que permite la gestión de los elementos

de red y de anillos. La red de transmisión presenta una red de cable de fibras

ópticas constituida por cable monomodo de 1300nm, cuya capacidad es 24

fibras con una longitud total de 188.5 kilómetros.

La funcionalidad de las redes ópticas, principalmente la protección y el

enrutamiento óptico presentan una discusión, describiendo el papel de las

subredes ópticas en la tecnología de redes ópticas de la próxima generación.

Visto desde una perspectiva de tecnología de redes ópticas, la tecnología

WDM será probablemente usada como tecnología de transporte prestando

servicio a varios clientes. La protección óptica, por ejemplo, es una forma

atractiva y de bajo coste de incrementar la disponibilidad de redes de

comunicaciones de datos.

CAPITULO I

INTRODUCCIÓN A REDES DE COMUNICACIONES

ÓPTICAS

1.1 INTRODUCCIÓN

El concepto de red óptica es hasta cierto punto, algo difuso y falto de una

definición unánimemente aceptada por la comunidad científica y técnica dedicada

al campo de las comunicaciones ópticas [1-8]. El tratar de establecer una

definición rigurosa y una taxonomía fuera de toda cuestión, sería un esfuerzo tan

prolijo como inútil.

Se trata de seguir un enfoque constructivo, a la luz de lo que se ha venido a

denominar Tecnología Fotónica, y muy concretamente, de los dispositivos que se

emplean en Comunicaciones Ópticas.

Así pues, una primera definición de lo que se entiende por red de

comunicaciones ópticas podría ser, aquel conjunto que engloba infraestructura

técnica y operacional que dan soporte, habilitan y posibilitan la comunicación

entre múltiples usuarios empleando la banda óptica del espectro

electromagnético. Esta definición nos servirá en primera instancia, aunque no es

lo suficientemente completa.

Dedicaremos en este proyecto a tratar aquellos aspectos que se consideran

básicos a la hora de comprender el funcionamiento de una red de comunicaciones

ópticas. En general, los elementos fundamentales o básicos que se han de

contemplar en el diseño de una red engloban los siguientes ámbitos [9-10]:

a) Componentes ópticos

b) Arquitecturas o topologías de la red

c) Transmisión, Acceso y Multiplexación

d) Conmutación

e) Operación, administración y mantenimiento

Poco se añadirá sobre los componentes ópticos, conmutación, así como de

operación, administración y mantenimiento ya que, el proyecto se centra

exclusivamente en los apartados b) y c)

1.2 ARQUITECTURAS Y TOPOLOGÍAS DE RED

El concepto de arquitectura o topología física de la red hace referencia a la

forma en que se disponen los nodos que forman una red óptica para lograr el

objetivo de comunicar a sus usuarios entre sí. Este concepto debe distinguirse del

de topología lógica o virtual, que describe el flujo de información entre los diversos

nodos de la red [5-10].

Existen diferentes posibilidades a la hora de implementar una red óptica. Las

principales son tres: topología en estrella, en bus y en anillo. La parte superior de

la figura 1.1 muestra dichas configuraciones. A partir de ellas pueden derivarse o

construirse configuraciones más complejas, como por ejemplo, la de estrella

múltiple, el bus doble o la estructura en árbol que se muestran en la parte inferior

de la figura 1.1.

Cada topología presenta una serie de ventajas e inconvenientes, de forma

que no puede decirse en forma general que una sea mejor que la otra para

aplicaciones de acceso múltiple. La elección de una configuración u otra

dependerá de las restricciones que se soslayen en virtud de su empleo. De

hecho, y dentro del contexto de las redes ópticas, la restricción principal se debe a

las pérdidas por derivación de señal entre los diferentes nodos que componen la

red. Esta, limita de forma considerable el balance de potencias haciendo

predominante este factor frente a la restricción por ancho de banda o capacidad.

BUS

ESTRELLAANILLO

¥ESTRELLAMÚLTIPLE

\ BUS DOBLEÁRBOL

Figura 1.1: Topologías de una red óptica

Las pérdidas por derivación son en principio de menor cantidad si se emplea

una configuración en estrella, por los motivos que se señalan a continuación. Ello

ha hecho que sea la configuración preferida para implementar redes ópticas

pasivas, si bien el empleo de amplificadores ópticos puede modificar esta

tendencia, ya que, como veremos también más adelante, permite la

implementacion de otras topologías sin limitaciones impuestas por el balance de

potencias.

Para aclarar conceptos, comparamos las prestaciones de dos redes de tipo

pasivo: la topología en estrella y en bus (el anillo es un caso especial de bus),

mostrando como la primera introduce en general menos pérdidas de derivación

que la segunda para un número equivalente de usuarios, suponiendo que las

pérdidas solo se producen en los acopladores (pérdidas de exceso) y

despreciaremos las debidas a la fibra, empalmes y conectores.

Si el acoplador NxN que compone la estrella, está formado por acopladores

2x2, entonces las pérdidas debidas a dicho acoplador son [6, 8]:

LB(dB) = 10log(N)-10log2(N)log(l-y) Ecuación 1.1

Donde y representa las pérdidas de exceso de cada acoplador 2x2 que

compone la estrella. Claramente se observa que las pérdidas crecen con el

número de nodos N, de forma logarítmica. El primer término representa las

pérdidas por división de la señal, mientras que el segundo término de la ecuación

1.1 es en realidad positivo, ya que log(1 - y)<0, el cual representa el efecto

acumulativo de las pérdidas de exceso de los acopladores. En el caso de una

configuración de tipo bus, si cada acoplador 2x2 viene caracterizado por una

constante de acoplo k y unas pérdidas de exceso y, es posible demostrar que el

valor óptimo de k está relacionado con el número de nodos de la red a través de

k=2/N y que las pérdidas en el peor caso, es decir cuando se conectan los dos

nodos más distantes entre si, obedecen a la ecuación 1.2 [6, 8]:

LB(dB)= 2.7 + 10log(N2)-10Nlog(l-y) Ecuación 1.2

Las pérdidas crecen logarítmicamente con N2 en vez de con N y además, las

pérdidas de exceso (segundo término) son mayores que para el caso de la

configuración en estrella y crecen linealmente con N.

ff

10 20 30 40

Número de nodos N

Figura 1.2: Pérdidas en configuraciones de redes ópticas

En la figura 1.2 se muestran las pérdidas para ambas configuraciones en

función del número de usuarios, tomando las pérdidas de exceso de los

acopladores 2x2 como parámetro.

Puede observarse por ejemplo, para un margen de pérdidas de 40dB y

-10log(1 - y) = O.SdB, el máximo número de nodos que puede soportar una red en

bus es de 22, mientras que para la topología en estrella, dicho número es de

3000.

La mayor flexibilidad de la configuración en estrella en lo referente a balance

de potencias, se manifiesta también en una mayor capacidad de red. Si se define

ésta como el producto del número de usuarios N por la capacidad asignada a

cada usuario B, entonces C = N.B representa el máximo ideal que puede alcanzar

la red, que distará en la realidad bastante de su capacidad real o throughput, ya

que este último depende de factores adicionales como el protocolo de acceso, las

características de tráfico en la red, etc.

1.3 TRANSMISIÓN, ACCESO Y MULTIPLEXACIÓN

El objeto de transmisión de señales a través de una red óptica no difiere del

que se presenta en los enlaces tradicionales punto a punto. En esencia, un enlace

constituido entre dos nodos, uno origen y otro de destino, constará de un

transmisor óptico situado en el primero, un receptor óptico situado en el segundo,

un enlace de fibra óptica y una serie de componentes (acopladores,

amplificadores, etc.) situados a lo largo del enlace. Para que la red funcione

correctamente, todos los posibles enlaces establecidos entre cualquier nodo

fuente y cualquier nodo destino han de verificar el balance de potencias y el

balance de dispersión. Estos conceptos son ya clásicos en el diseño de sistemas

punto a punto y no se comentarán con más profundidad.

Lo que si diferencia a las redes de los sistemas de transmisión tradicional

punto a punto, es el hecho de que en las primeras, los diferentes usuarios han de

competir en general por el uso del medio de transmisión. Para arbitrar la

compartición de dicho recurso es necesario en primer lugar establecer como se

accede a él y en segundo lugar como se comparte dicho recurso entre los

diferentes usuarios a los que se permite el acceso. Las técnicas de acceso al

medio solventan el primer problema, mientras que las técnicas de multiplexación

se encargan de la solución del segundo. En general, acceso y multiplexación no

son independientes entre sí, sino que la segunda condiciona de forma significativa

a la primera.

El concepto de multiplexación es básico en ingeniería de comunicaciones y

en general puede entenderse, como el mecanismo empleado para garantizar que

los diferentes usuarios puedan compartir los recursos del medio de transmisión.

En el caso de las redes ópticas hay dos medios físicos, uno en el que las señales

son puramente electrónicas (en un nodo previo a la modulación de la fuente

óptica y posterior a la detección óptica) y otro en el que son puramente ópticas

(entre nodos de la red). En consecuencia es posible compartir el medio físico

electrónico (multiplexación electrónica), el óptico (multiplexación óptica) o ambos

a la vez (multiplexación híbrida). Las técnicas de multiplexación en un medio por

el que se transmiten señales eléctricas, son conocidas, y las técnicas de

multiplexación en el dominio óptico, no difieren de forma substancial de las

anteriores, si bien presentan algunas particularidades, por lo que serán analizadas

en el siguiente capítulo.

Una infraestructura de banda ancha que emplee como soporte la fibra

óptica, deberá ser lo más transparente posible al formato de las señales y

protocolos de transmisión que soporte. Ello necesariamente implica que, al menos

en lo referente a la transmisión troncal y a la interconexión de redes de área

extensa, se evite el empleo de mecanismos de conmutación electrónicos con sus

previsibles cuellos de botella y la necesidad de acceder a las propias estructuras

internas de las tramas electrónicas para realizar las tareas de encaminamiento.

CAPITULO II

TÉCNICAS DE MULTIPLEXACIÓN PARA REDES DE

COMUNICACIÓN ÓPTICA

2.1 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE LONGITUD DE

ONDA

En esta técnica de multiplexación, los diferentes canales (analógicos o

digitales) que hay que transmitir, modulan, cada uno de ellos a una portadora

óptica de longitud de onda diferente. La banda óptica total, compuesta por la

suma de todas ellas se transmite por un enlace o sistema de distribución de fibra.

En recepción para acceder a un canal hay que seleccionar su banda óptica,

rechazando las demás. Para ello hay varias posibilidades [5, 6]:

• Redes monosalto: En ellas no se producen pasos por nodos intermedios

(entre la fuente y el destino). Su implementación puede hacerse de

diversas formas, aunque las más conocidas son:

¿ Configuración de difusión y selección

* Configuración basada en el encaminamiento por longitud de onda

Configuración de difusión y selección:

Se muestra en la figura 2.1 y en ella, la señal de todos los nodos origen

(cada una a una longitud de onda diferente) se difunde a todos los nodos

destino. El usuario selecciona el canal deseado empleando un filtro óptico

que sintoniza a la longitud de onda del canal que desea recibir.

8

TRX , DIFU3ON Y SELECCIÓN RCX1

Figura 2.1: Configuración de difusión y selección

Configuración basada en el Encaminamiento por longitud de onda:

La figura 2.2 a diferencia del caso anterior, los nodos destino no reciben

toda la información de los nodos origen sino solamente la que va dirigida a

ellos.

TRX ! RCX,

Figura 2.2: Configuración basada en el Encaminamiento por longitud de onda

Para que la red funcione de forma correcta, es necesario disponer de

fuentes y filtros ópticos sintonizables, así como de multiplexores y

demultiplexores de longitud de onda. La conexión entre un usuario origen y

otro destino se realiza automáticamente al seleccionar una determinada

longitud de onda de transmisión. En la figura 2.2 se muestran algunas de

las conexiones (no todas), así como las longitudes de onda

correspondientes para su encaminamiento por medio de multiplexores y

demultiplexores pasivos. Obsérvese que la asignación de longitud de onda

para cada conexión entre un nodo de origen y otro de destino se debe

realizar con sumo cuidado para evitar que dos nodos origen diferentes

empleen la misma longitud de onda para acceder al mismo nodo destino,

ya que en dicho caso, el filtro óptico del nodo de destino no podría

discriminar la información procedente de un nodo de la del otro. Así por

ejemplo, si el usuario 1 desea conectarse con el 2, debe sintonizar la

longitud de onda de su fuente a X2 y el usuario 2 debe sintonizar su filtro

óptico a K2- Si es el usuario n el que se desea contactar desde el 1, se ha

de fijar la longitud de onda de transmisión a Xn etc. Obsérvese que se

puede producir un conflicto, si dos usuarios origen, por ejemplo el 1 y el 2

tratan de contactar con el mismo destino (por ejemplo el n) al mismo

tiempo. El filtro óptico del nodo n debe centrarse bien a Xn o a Vi, siendo

imposible que lo haga a ambas a la vez. Se produce entonces un

mecanismo de colisión, ya que al nodo n llegan informaciones simultáneas

de dos nodos origen, siendo necesario seleccionar un canal y por tanto

perder la información del otro. Para que no se produzca colisión entre dos

o más canales en un nodo de destino o si se produce, el poder recuperar la

información de los canales no seleccionados en primera instancia

corresponde a un conjunto de procedimientos de gestión de

comunicaciones denominados protocolos de acceso al medio.

Redes multisalto: Son aquellas que utilizan entre el nodo fuente y de

destino diversos nodos intermedios. La gran ventaja de estas

configuraciones estriba en el hecho de no precisar ni filtros ópticos ni

fuentes ópticas sintonizables. En la figura 2.3 se muestra la configuración

de una red de 8 nodos que emplearemos para ilustrar su funcionamiento.

10

Ejemplo: nodol al 4 (ni al n6 y no al n4) 1 saltoo (ni al n5 , n5 al n2, n2 ai n8 y nS'al n4) 3 saltos

Figura 2.3: Configuración red multisalto de 8 nodos

Cada usuario posee dos transmisores que emiten dos longitudes de onda

fijas y es capaz de detectar señales de dos longitudes de onda diferentes y

retransmitirlas, cambiando previamente su longitud de onda. Dicho cambio

se realiza empleando una conversión opto-electrónica y electro-óptica en el

nodo. Este aspecto es muy importante ya que como se sabe, al emplear

una conversión eléctrica intermedia es proclive a sufrir el cuello de botella

propio de la electrónica en sistemas de altas velocidades de transmisión.

En el ejemplo mostrado en la figura 2.3 puede observarse que para

transmitir una señal desde el nodo 1 al nodo 6, puede hacerse de forma

directa (sin saltos de nodo) empleando la longitud de onda A*, mientras que

para acceder al nodo 2 hay que hacerlo previamente al nodo 5 empleando

Xi y del nodo 5 al 2 empleando \l en este último caso la transmisión

requiere un salto de nodo. El caso es peor todavía si se pretende acceder

desde el nodo 1 al 8. En este caso, se puede ir desde el nodo 1 al 2

siguiendo el proceso descrito anteriormente y después de cambiar la

longitud de onda en este último a KA, acceder al nodo 8. En este caso son

necesarios dos saltos de nodo. La situación descrita anteriormente es

ideal.

Implícitamente hemos supuesto que al acceder a un nodo intermedio, éste

debe encontrarse desocupado, es decir, no habrá otro nodo tratando de

acceder a él y podrá dirigir el tráfico inmediatamente.

En la práctica esto no es así, y puede que al acceder a un nodo intermedio,

éste se encuentre bloqueado y sea necesario redireccionar el tráfico a otro

nodo intermedio incrementando el número de saltos entre el nodo origen y

el de destino. Por ello, al asignar las diferentes longitudes de onda de

conexión entre nodos de la red y al diseñar ésta, el criterio más importante

consiste en minimizar el número de saltos intermedios entre cualquier nodo

origen y cualquier destino. En la práctica, el diseño de una red multisalto

eficiente requiere el empleo de gran cantidad de longitudes de onda, por lo

que no resulta un enfoque muy atractivo, excepto para redes de pocos

nodos.

La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se ha consolidado

de forma indiscutible a lo largo de la presente década como la tecnología en la

que se basarán los sistemas de transmisión de comunicaciones ópticas multicanal

de banda ancha que se instalarán a corto y medio plazo. Las razones son

múltiples, pero cabe destacar como más importantes las siguientes: [3], [4]

a) Facilidad para implementar sistemas y redes modulares y escalables.

b) Ancho de banda disponible prácticamente ilimitado.

c) Empleo de componentes disponibles de forma comercial.

d) Posibilidad de combinación con otros esquemas de multiplexación

eléctricos y ópticos.

e) Posibilidad de transmisión a velocidades de hasta 40Gb/s por cada longitud

de onda.

Fruto de la consolidación incuestionable de esta técnica, es la normalización

de la banda de comunicaciones ópticas en su tercera ventana para su empleo en

productos comerciales por parte de la Unión Internacional de Telecomunicaciones

12

(ITU-T). En la figura 2.4 se describe sucintamente el plan de frecuencias

propuesto en la recomendación ITU G.mcs.

La normativa contempla el empleo de canales digitales a 2.5, 5, 10 y 20Gb/s

para modular a cada portadora óptica. En principio se contempla el empleo de

sistemas de 8 y 16 longitudes de onda, para pasar posteriormente a sistemas de

32 y 64 portadoras ópticas. El espaciado entre canales puede ser tan grande

como 200 GHz y tan pequeño como 50 GHz, pasando por un valor intermedio de

100 GHz que es el que se muestra en la figura 2.4.

Ran de frecuencias para \AOV1 normalizado portlUOlí FfecG.mcs

f,^ 193.1 THz

lOOGHz

f = fref ±mO.flHz

fref =193.11Hz ->1552.5nm

M=-10,-9, 5 Para 16 canales

Figura 2.4: Plan de frecuencias WDM normalizados por ITU-T

Con mayor profundidad se tratará este tipo de multiplexación en el siguiente

capítulo.

2.2 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE SUBPORTADORA

El concepto de multiplexación por división de subportadora, no es exclusivo

de las comunicaciones ópticas ya que tradicional mente se ha empleado en los

sistemas de transmisión en línea basados en cable como conductor. Para explicar

este esquema de multiplexación, debemos referirnos a la figura 2.5 [8]. Los

canales de información (analógicos o digitales) que se desean transmitir modulan,

13

cada uno de ellos a una subportadora eléctrica de RF diferente. La información

completa se agrupa (todavía en el dominio eléctrico) para formar una banda

compuesta. La señal de banda compuesta modula directa o externamente a una

portadora óptica, generada por un transmisor óptico (que incluye un láser de

semiconductor) que envía la información al enlace o red de distribución de fibra.

Una vez que la señal óptica llega a su destino, la detección elimina la portadora

óptica, quedando la banda compuesta en la parte electrónica del receptor. El

canal deseado se selecciona empleando cualquiera de los métodos tradicionales

de demodulación de señales de RF. Por ejemplo, en el caso mostrado en la figura

2.5, el esquema de detección RF emplea un oscilador local electrónico para

realizar una detección síncrona o coherente, bajando el canal deseado a banda

base.

Figura 2.5: Esquema de detección RF

Si poco se podía añadir al diseño de sistemas WDM sobre lo ya conocido

acerca de los procedimientos de diseño de enlaces digitales, ciertamente, este no

es el caso de los sistemas SCM. Por este motivo, profundizaremos algo más en la

caracterización de este tipo de sistemas.

Como medida de calidad, el parámetro fundamental de los sistemas SCM es

la relación portadora a ruido o CNR. Esta se define como el cociente entre la

potencia de la señal eléctrica correspondiente al canal seleccionado {proporcional

al cuadrado de su fotocorriente) y la potencia de ruido dentro de la banda de paso

del receptor.

La potencia óptica de la señal a la salida de la fibra puede expresarse como:

p = ps J1 + 2 rr^a, cos[27cf¡t + 4>¡ ] f Ecuación 2.1

Donde Ps es la potencia media transmitida por la fuente óptica, m¡, a¡, f¡, y <|>¡

representan respectivamente el índice de modulación, amplitud, frecuencia y fase

de la subportadora de RF correspondiente al canal i-ésimo. La comente

detectada, está relacionada linealmente con la potencia óptica dada por la

ecuación 2.1 a través de la responsividad R del fotodetector.

Si Idet representa la fotocorriente media debida a la subportadora

seleccionada (por ejemplo el canal k-ésimo), entonces la CNR se define como:

CNR = Ecuación 2.2

Donde las a¡ representan las fotocorrientes debidas a las diversas fuentes de

ruido presentes en el sistema para un receptor sintonizado al canal k-ésimo. En

esencia, puede observarse de la ecuación 2.2 que la CNR total se obtiene

invirtiendo la suma de las CNRs particulares de la señal con las diferentes fuentes

de ruido por separado. Ello es así, porque las fuentes de ruido se consideran

independientes entre sí, por lo que se suman en potencia.

Lo más importante en consecuencia, a la hora del diseño de un sistema SCM

consiste en caracterizar las CNRs debidas a las distintas fuentes de ruido para

calcular la CNR total y verificar si esta cumple los mínimos requisitos exigidos. En

general, la aplicación preponderante para SCM es la televisión por cable (CATV),

15

aunque es más que previsible su extensión a aplicaciones de radio sobre fibra y,

en concreto a telefonía móvil celular en los próximos años.

La potencia eléctrica de la señal en el caso de idéntico índice de modulación

en todos ellos viene dada por la sencilla relación:

2 _ m2R2Ps2tfi^t — Ecuación 2.3

Las fuentes de ruido más importantes se generan en el transmisor óptico, en

la fibra y amplificadores ópticos intermedios y en el receptor. Para caracterizar

adecuadamente cada una de ellas es necesario conocer el Plan de Frecuencias

de la banda compuesta. En la figura 2.6 se muestra esquemáticamente un plan de

frecuencias con sus parámetros más significativos y valores típicos, tanto para

USA como para Europa.

Steparactón entre canales N° decanates= N=Mmax-Mmjn

Df

n j.Viin 'min*' 1'min* 2 'k

B

Ancho debandadelcanal

f =M fmm mtn o

f =M fmax IW< max o

(NT9C) E9*\ÑA (BM)

Af=6MHz,B=4MHzN-50-80^=55.25 MHzCNR>47 dBc

Af=8MHz,B=6MHzN=? fmax=862MHz-120 MHz

CNK>44dBc

Figura 2.6: Plan de frecuencias para USA y Europa

Las fuentes de degradación generadas en el transmisor son las debidas al

ruido de intensidad del láser, a la no linealidad de la respuesta potencia óptica vs.

corriente eléctrica del láser, y la debida a clipping. Estas fuentes son las más

16

importantes en sistemas SCM convencionales. La potencia de ruido de la

intensidad de la fuente puede obtenerse a partir del RIN de la fuente [6, 8]:

CNRR)N = B Ecuación2.4

Donde Be representa el ancho de banda eléctrico del receptor óptico.

La intermodulación en el transmisor se produce porque la relación entre la

potencia óptica de salida del láser y la corriente eléctrica de entrada no es

estrictamente lineal, sino que puede modelarse a través de un polinomio de orden

superior:

P = X0(l + x + ax2 +bx3 +•-•) Ecuación 2.5

Donde x representa la corriente de entrada. Ello origina que incluso para el

caso más sencillo de modulación en pequeña señal (por dos tonos eléctricos de

frecuencia fi y f2 respectivamente) a la salida del transmisor la señal de

modulación no esté solamente formada por dichos tonos sino por otros que

aparecen centrados en frecuencias que son combinaciones lineales de fi y f2

(productos de intermodulación). Se da la circunstancia de que dichos productos,

en un sistema más complejo, es decir, constituido por más canales, pueden tener

frecuencias que coincidan con las correspondientes a otros canales de la banda

compuesta, distorsionando su contenido. En la figura 2.7 se ilustra el concepto de

intermodulación producida en el transmisor.

Los tonos generados por intermodulación pueden caer dentro de la banda de

los canales de información interfiriendo y generando en consecuencia ruido. Los

batidos más importantes son los de segundo a f¡ ± fj Uy tercer orden a f¡ ± fj ± fkü.

La contribución al CNR de cada uno de ellos viene determinada en dB por:

.,Ecuación 2.6

CNRjn13 -

17

Donde:

CSO = Intermodulación de segundo orden

CTB = Intermodulación de tercer orden

P- X. I i x í ax '- bx* - L

fl laFigura 2.7: Intermodulación producida en el transmisor

En la ecuación 2.6 NCso y NCTB representan respectivamente el número de

productos de intermodulación de segundo y tercer orden que coinciden dentro del

canal considerado. Dichos valores dependen de la estructura del plan de

frecuencias considerado, pudiéndose encontrar expresiones exactas en la

literatura.

El fenómeno de clipping se produce cuando los canales electrónicos que

modulan al láser transmisor se suman coherentemente, de forma que llevan la

corriente de inyección al dispositivo por debajo del umbral. Ello origina una

distorsión considerable en la señal óptica a la salida del láser tal y como se

muestra en la figura 2.8.

Este efecto en principio limita el valor del índice de modulación m: N<1. Sin

embargo, dichas señales no suelen estar en fase, por lo que dicha limitación no

18

es tan estricta. Para N>10, P(t) es un proceso gaussiano y su función densidad de

probabilidad viene dada por:

Pr o - P - exp2a;

2 NP>:

Donde:

P(t) = Proceso gaussiano

Pa = Probabilidad de ocurrencia de a

Pb = Probabilidad de ocurrencia de b

CTP = Desviación estándar del evento p

N = Número de eventos

m = índice de modulación

P t

Ecuación 2.7

Figura 2.8: Fenómeno clipping: distorsión de la señal óptica a la salida del láser

En consecuencia, la CNR debida al clipping viene dada por:

19

CNRdip = M2u-*e^ > Ecuación 2.8

De la ecuación 2.8 puede obtenerse el máximo índice de modulación por

canal para un determinado valor mínimo de CNR por clipping.

La dispersión cromática de la fibra óptica puede producir intermodulación en

la señal de banda compuesta. Incluso, ésta se puede producir, si la potencia de la

señal óptica es lo suficientemente elevada, para provocar una respuesta no lineal

en el índice de modulación del núcleo, un fenómeno conocido como

automodulación de fase o SPM. En ambos casos, es posible llegar a expresiones

para el CSO y CTB originados. Sin embargo, es necesario destacar que en

general, la intermodulación generada por estos mecanismos es despreciable

frente a la producida por el transmisor. Por este motivo no serán consideradas

con mayor profundidad.

Por último, las fuentes de degradación originadas en el receptor son las

típicas de otros sistemas de comunicaciones ópticas, es decir, ruido térmico y

ruido shot. En ambos casos las CNRs vienen dadas por:

tt i

* 8FkT0B LEcuación 2.9

CNR3 4eRPcB

Donde RL representa la impedancia de carga del receptor, B su ancho de

banda eléctrico, R la responsividad del fotodiodo, F el factor de ruido del receptor,

To su temperatura inicial, k la constante de Boltzman y Ps probabilidad de sucesos

de la señal.

2.3 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO ÓPTICO

La multiplexación por división de tiempo óptico (OTDM) es similar en su

concepción a la correspondiente al dominio eléctrico y se ilustra en la figura 2.9.

20

Se trata de transmitir N canales ópticos digitales de velocidad B (bit/s),

denominados tributarios, por el mismo medio de transmisión. Para ello, se forman

tramas de N bits, entrelazando sucesivamente en el tiempo un bit correspondiente

a cada uno de los canales que se desea transmitir. Cada 1/B segundos debe

formarse una nueva trama, de tal manera que cada uno de los tributarios que hay

que transmitir proporciona un bit a la trama de transmisión cada 1/B segundos, o

lo que es lo mismo, la información de cada tributario se transmite a la velocidad

requerida de B (bit/seg). La velocidad de línea corresponde a la trama completa,

superior a la correspondiente a cada tributario individual, ya que se necesita

transmitir N bits cada 1/B segundos, por lo que en consecuencia, la velocidad en

línea es de NB (bit/s). [11]

Los objetivos del OTDM se orientan hacia la consecución de sistemas con

velocidades en línea de 100Gb/s, formados bien por 10 canales de 10Gb/s cada

uno de ellos o por 5 canales de 20Gb/s por canal. En la actualidad los resultados

más sobresalientes se enmarcan en la demostración experimental de sistemas a

40Gb/s, formados por la multiplexación de 4 canales de 10Gb/s.

canal 1cana!2

canaIN

Figura 2.9: Multiplexación por división de tiempo óptico

La transmisión empleando OTDM requiere la generación de pulsos ópticos

estrechos y, preferentemente con formato de retorno a cero (RZ). Bajo

condiciones de propagación reales, ello implica que este tipo de sistemas serán

21

en principio bastante vulnerables a la dispersión cromática, lo que constituye una

desventaja, ya que será necesario emplear técnicas de compensación de

dispersión. Sin embargo una alternativa que comienza a ser explorada consiste

en el empleo de solitones para la implementación de sistemas OTDM. Esta

solución alivia en principio los estrictos requisitos impuestos por la dispersión

cromática.

Otro aspecto importante es el que atañe a la longitud de onda de las fuentes

empleadas por los tributarios. Si estas fuentes son diferentes, hay que tener sumo

cuidado en que la diferencia de retardos entre las longitudes de onda centrales de

dichas fuentes, no superen una determinada fracción f de la velocidad total de

línea, para no alterar la posición temporal de los canales entrelazados dentro de

una trama. Si por ejemplo, D representa al parámetro de dispersión cromática de

la fibra, L la longitud del enlace, NB la velocidad de línea, entonces la separación

de longitudes de onda correspondientes a las fuentes de dos tributarios contiguos,

ha de ser:

fAA < Ecuación 2.10NBDL

Para evitar la limitación anterior, es costumbre proponer el empleo de una

única fuente maestra para generar la señal óptica base (pulsada) de todos los

tributarios. En la figura 2.10 se muestra un esquema basado en dicha solución,

que integra además un multiplexor o combinador temporal para un sistema de

cuatro canales.

Su funcionamiento en esencia es el siguiente: Una fuente óptica genera un

tren periódico de pulsos ultracortos RZ, de forma que el inverso del período de

repetición de los pulsos es B GHz. La señal generada por la fuente se divide en

potencia por igual entre los tributarios de la red (en este caso 4) a través de un

acoplador 1XN pasivo. Cada una de estas ramificaciones constituye la señal

maestra de un tributario. La modulación de cada tren periódico se realiza

mediante un modulador externo propio de cada tributario que opera a una

velocidad de B Gb/s que imprime así la información que éste desea enviar. A

22

continuación se realiza el proceso de entrelazado de bits, para lo cual, la salida de

la señal del tributario "i" se retarda B GHz para una cantidad 1/NB con respecto a

la del tributario "i-1" mediante el empleo de una línea óptica de retardo.

BGHzNRZ eléctrico

4xBGb/sRZ óptico

BGhfeNRZ eléctrico

Figura 2.10: Sistema muftiplexor para un sistema de 4 canales

Al igual que los canales ópticos se combinan o multiplexan directamente en

el dominio óptico, es necesario disponer de mecanismos para demultiplexar o

seleccionar directamente en el dominio óptico la información correspondiente a un

tributario deseado. Se han estudiado y demostrado experimental mente diversas

configuraciones, destacando de entre todas ellas por su flexibilidad y la posibilidad

de integración la basada en el resonador Sagnac no lineal [8-11]. En esta

configuración, se trata de provocar un efecto no lineal en la fibra que componen el

resonador que rompa la igualdad en el cambio de fase que experimenta la señal

al propagarse en el sentido de las agujas del reloj (r) y en sentido contrario (cr). El

interferómetro se diseña de forma que en régimen lineal la transmisión al puerto

de salida sea total, mientras que en régimen no lineal, la diferencia de fases entre

los dos sentidos de propagación genera una señal completamente reflejada hacia

el puerto de salida. En la práctica en vez de fibra no lineal en el interferómetro se

emplea un dispositivo altamente no lineal, por ejemplo un amplificador láser

semiconductor (SLA) ligeramente desplazado del centro del interferómetro, tal y

como puede observarse en la figura 2.11

T/2p. t

PÍA

GOA

p.

23

1/NB

A A" 'A A A1/B

*Á AJA A A Ai

l/B

t - t <

Figura 2.11 : Amplificador láser semiconductor (SLA)

Para comprender mejor el funcionamiento de esta configuración,

consideremos en primer lugar lo que ocurre al aplicar un único pulso de control al

dispositivo. La señal de control se introduce al anillo a través de un acoplador

multiplexor de longitud de onda, ya que su frecuencia es diferente a la de la señal

de entrada al anillo para no interferir con los datos. El funcionamiento de esta

configuración es de gran interés si T < TC (retardo del anillo de fibra) ya que

permite la conmutación a gran velocidad. En la parte derecha de la figura 2. 11 se

muestra el principio de funcionamiento. Una vez que el pulso de información se

introduce en el anillo y se descompone en dos (uno que viaja en el sentido de las

agujas del reloj y otro que viaja en sentido contrario) el pulso de control (muy

intenso para saturar el SLA) se introduce al anillo en un instante t = ts de forma

que el pulso que viaja en el sentido de las agujas del reloj llega al SLA un poco

antes de ts encontrándose el SLA no saturado, mientras que el pulso que viaja en

sentido contrario llega al SLA después de que el pulso de control lo haya saturado

y sin que haya dado tiempo a que su ganancia se haya recuperado. En

consecuencia Gcr / Gr * 1 viniendo su valor determinado por la energía del pulso

de control y el pulso se transmitirá fuera del anillo. Si un pulso de información se

introduce un instante de tiempo pequeño después del anterior, los dos pulsos en

los que se descompone encontrarán al SLA en saturación. Puesto que la

diferencia entre instantes de llegada al SLA es T < TC ambos experimentarán la

misma ganancia saturada Gcr / Gr = 1 Y al recombinarse en el acoplador a la

24

salida originarán un pulso reflejado y no transmitido. En consecuencia, la ventana

temporal de conmutación, una vez aplicado el pulso de control es muy estrecha

(viene determinada básicamente por el valor de T ). El principio descrito es el

empleado para la implementación de demultiplexores de canales en sistemas

OTDM. En la parte derecha de la figura 2.11 se muestra el principio de

funcionamiento, que se basa en la introducción de una señal de control formada

por un tren de pulsos periódicos, cuyo periodo 1/ B , (B es la velocidad binaria del

canal) es un múltiplo del periodo 1/NB de la señal OTDM compuesta. El canal

seleccionado para extraerse se puede elegir empleando un retardo eléctrico

ajustable entre el generador eléctrico de pulsos y el láser que proporciona los

pulsos ópticos de control. Con el esquema propuesto se ha llegado a

demultiplexar una señal OTDM compuesta de 80Gb/s en 4 canales de 20Gb/s

cada uno.

Nótese que la configuración anterior y en general la de cualquier otro

demultiplexor OTDM requiere la generación de una señal de control en perfecto

sincronismo con los datos. Por ello, todo demultiplexor debe incluir un circuito de

extracción de señal de reloj, que a su vez se empleará como señal de control.

A la hora de aplicar la técnica OTDM a la implementación de redes ópticas

propiamente dichas, hay que tener en cuenta una serie de aspectos relevantes

que todavía hoy en día no están completamente resueltos.

En primer lugar, los nodos de la red han de poseer plena capacidad tanto

para extraer (demultiplexar) como de añadir (multiplexar) tributarios. La

configuración Sagnac basada en el SLA presentada anteriormente posibilita la

inserción de un nuevo tributario en la ranura temporal correspondiente al tributario

extraído. Para ello es preciso emplear la misma señal de sincronismo para

generar la señal de control.

Otro aspecto de importancia es la generación, empleo y posibilidad de

extracción de señales de sincronismo válidas para toda la red.

CAPITULO III

MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE LONGITUD DE

ONDA

3.1 INTRODUCCIÓN

El paradigma de desarrollo contemporáneo ha estado creando una sociedad

dependiente de la información. Esa información llega todos los días a nosotros

gracias a la inmensa malla de redes de comunicaciones esparcida por el mundo,

lo que ha marcado un aumento de aplicaciones relacionadas con Internet y el

crecimiento, de todos los tipos, de la demanda de tráfico en redes de alta

velocidad y banda ancha; proporcionando un futuro prometedor a redes de fibra

óptica.

Teóricamente, la fibra óptica puede manejar millones de señales en una

fibra, pero solo una pequeña parte del potencial se usa actualmente.

Aplicaciones de alta velocidad como transferencia de un volumen de datos,

videoconferencia, operaciones en tiempo-real, y el creciente tráfico del Internet

son la fuerte tendencia para requerimientos de banda ancha. Agregando más

fibra, para mantener tecnologías tradicionales en uso, simplemente es más

costoso [2].

Una tecnología que permite realizar una multiplexación de varias señales

ópticas a diferentes longitudes de onda hacia un solo cable de fibra es la

multiplexación por división de longitud de onda (WDM). La tecnología WDM no

logró muchos progresos tecnológicos y comerciales antes, porque la

multiplexación por división de tiempo resultaba de menos coste, para aumentar la

velocidad para la misma capacidad [1].

26

Para visualizar de mejor manera podemos citar un ejemplo: Si queremos

transmitir 16 canales a lo largo de 500 kilómetros utilizando tecnologías

tradicionales, necesitaríamos 16 fibras y un total de 144 elementos de

regeneración y amplificación de señal. En cambio, esto mismo implementado

mediante tecnología WDM, reduciría los dispositivos necesarios a una sola fibra y

seis elementos de amplificación, como se muestra en la figura 3.1 [2]:

TECNOLOGÍA TRADICIONAL 500 km

Configuración de un sistema 16sistema 16 = 144dlsp. totales/fibra

TECNOLOGÍA WDM

Configuración para más de 16 canalesSistema 16 = 6 dlsp. totales/fibra

Amplificador de potencia

Regenerador

Figura 3.1: Comparación de tecnología tradicional y WDM

Otro ejemplo que permite observar el potencial de la tecnología WDM para

transmitir a SOGbps sobre una distancia de 1200 kilómetros, es una comparación

entre 8 y 32 canales en WDM que se puede observar en la figura 3.2 [2]:

27

Figura 3.2: Equipo requerido para una capacidad de SOGbps sobre 1200km

Las tecnologías que usan fibras ópticas aparecen como una solución para

esos problemas en razón de sus ventajas innumerables, como:

A Gran ancho de banda (casi 50 terabits por segundo (Tbps)),

* Baja atenuación de la señal (0,2dB/km),

>• Baja distorsión de la señal,

* Baja potencia necesaria,

A Bajo costo.

La velocidad máxima con que un usuario final (ese usuario final puede ser

una estación de trabajo o un gateway que realice un interfaz con una subred de

velocidad más baja) puede acceder a una red óptica, está limitada por la

velocidad electrónica de los componentes (algunos Gbps). El punto clave en

proyectos de redes de comunicaciones ópticas es el explotar el gran ancho de

banda que ofrece la fibra, desarrollando arquitecturas de redes y protocolos que

combinen simultáneamente en una única fibra transmisiones de múltiples

usuarios. En una red de comunicaciones ópticas esto puede hacerse usando

Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM), Multiplexación por

División de Tiempo (TDM) y Multiplexación por División de Código (CDM).

TDM y CDM ópticos no son muy atractivos, porque ellos exigen una alta

velocidad de proceso electrónico, es en este punto que WDM presenta ventaja.

A continuación, veremos conceptos fundamentales de un Red de

Comunicaciones Ópticas y cómo WDM se utiliza, así como algunos aspectos

referentes a su interoperabilidad con otras tecnologías de transmisión óptica.

3.2 TECNOLOGÍA WDM

3.2.1 CONCEPTO BÁSICO

WDM (Wavelength División Multiplexing) es la tecnología de Multiplexación

por División de Longitud de Onda orientada a transmitir a través de fibra óptica.

Dicho proceso permite que diferentes cadenas de información sean transportadas

a diferentes longitudes de onda y enviadas todas a la vez por una única fibra

óptica.

Los sistemas tradicionales utilizan métodos optoelectrónicos de

amplificación, menos eficientes que los sistemas puramente ópticos utilizados en

WDM. Esto contrasta con los sistemas convencionales basados en fibra óptica en

los cuales solamente una cadena de información es transportada sobre una

ventana de banda estrecha por una única fibra. WDM se añade a los métodos

tradicionales de multiplexación de señales sobre fibra óptica utilizando luz

coherente: Láser, como se observa en la figura 3.3.

Tecnologías tradicionales son TDM (Time División Multiplexing) y CDM

(Code División Multiplexing), que requieren tratamientos electrónicos de la señal.

Al contrario de estas técnicas, WDM suministra cada una de las señales en

frecuencias láser diferentes de tal manera que en la recepción puedan filtrarse

ópticamente.

29

Múltiple PortadoraDeuniltiplexor

WDM

Figura 3.3: Varios longitudes de onda multiplexadas dentro de una misma fibra

En la actualidad existen varios tipos de WDM, como DWDM, UDWDM y

UHDWDM, básicamente analizaremos: WDM Simple (disperso) y WDM Denso

(DWDM).

El WDM simple está estandarizado internacionalmente por la ITU-T G-692

para utilizar longitudes de onda que van desde 1310nm hasta 1550nm, así como

la otra desde 850nm hasta 1310nm (ver figura 3.4), donde la distancia entre los

distintos canales que ocupan la misma fibra es de entre 0.8nm (100GHz) y 1.6nm

(200GHz). Este rango de longitudes de onda se escoge debido a que dentro de

éste, las pérdidas en la fibra óptica son mínimas; exceptuando el pico de pérdidas

existente en 1400nm debido a las cualidades físicas del material[4].

1310jim 1310 + 850^ 1310nm

1310 + 850850 nm 850 nm-

Figura 3.4: WDM simple (4]

Por otro lado existe el WDM Denso o DWDM que utiliza para el mismo rango

de longitudes de onda con un espaciado entre canales menor a 100GHz. Ya se

han probado sistemas con separación entre canales de 0.4nm (50GHz) y 0.2nm

(25GHz) con resultados satisfactorios (ver figura 3.5).

30

Tnuuuiúares Receptores

Separadorseflal

Figura 3.5: WDM Denso [4]

La figura 3.6, muestra el espectro de una fibra usada por ambas tecnologías

al mismo tiempo en diferentes ventanas, donde WDM Simple transmite un canal

en la ventana 1300nm y WDM Denso transmite cuatro canales en la ventana

1550nm.

10.CWB

•110,0dBm

1200.0nm 1400,0hm40fwn/dtv

ICOOOnm

Figura 3.6: Espectro de WDM Simple y Denso sobre una misma fibra [4]

En función del espaciado entre canales utilizado por WDM, podemos

encontrar sistemas de 4, 8, 16, 32 e incluso 80 canales ópticos, lo que permite

alcanzar capacidades de 10, 20, 40, 80 y 200Gbps que es equivalente a tener una

31

capacidad nominal de 2.5Gbps por canal. Por ejemplo, para hacernos una

idea de lo que esto significa, con un sistema de 16 canales de 2.5Gbps de

capacidad nominal, es posible transmitir 500.000 conversaciones telefónicas

simultáneas en una sola fibra.

Las ventanas más usadas son la 1300 y 1550nm. Las pérdidas (atenuación)

son diferentes en cada ventana; como podemos observar en la figura 3.7. En un

rango de 200nm centrado a 1300nm, la atenuación es menor a 0.5dB/km mientras

a 1550nm cerca a 0.2dB/Km. La pérdida pico se encuentra en los 1400nm debido

a las impurezas del Ion hidróxido en la fibra. El número de amplificadores y

repetidores se reduce significativamente debido a las bajas pérdidas de la señal.

El ancho de banda pueden ser de hasta SOTHz en las dos regiones, aunque sea

limitado por las propiedades de la fibra. Además, la tasa de bits errados (BER) es

menor a 10~11 en un sistema de fibra óptica [1].

Figura 3.7: Atenuación en las diferentes ventanas de una fibra óptica [1]

3.2.2 COMPONENTES DE UN SISTEMA WDM

Los componentes de un sistema que usa WDM se ilustran en la figura 3.8:

32

Amplificadorde Potencia Preampüficador

MultiplexadorÓptico

DcmultiplexadorÓptico

Figura 3.8: Sistema WDM

Los láser se usa como transmisores y es un láser para cada longitud de la

onda. Un multiplexor óptico combina estas señales para que ellos se transmitan

en una fibra. Los amplificadores ópticos se usan para inyectar potencia en la

señal óptica para compensar las pérdidas del sistema. En el lado del receptor, el

demultiplexor separa cada longitud de la onda para dárselos a los receptores

ópticos. Las señales ópticas se agregan al sistema a través de WADMs

(multiplexores add/drop de longitud de onda).

3.2.2.1 Fibra Óptica

La fibra es esencialmente un filamento fino de vidrio que actúa como una

guía de ondas. Una guía de ondas es un medio físico o un camino que permite la

propagación de ondas electromagnéticas como la luz. Debido al fenómeno de la

reflexión interna total, la luz puede propagarse a través de la fibra con pequeñas

pérdidas.

La fibra óptica posee muchas características que la hacen un excelente

medio físico para redes de alta velocidad. Dentro de estas características se

resalta como principal la relación entre la atenuación y la longitud de la onda que

presenta, además de las siguientes: la inmunidad a las interferencias y el ruido,

pequeño tamaño y peso, alta resistencia a los agentes químicos y la temperatura,

aislamiento eléctrico y flexibilidad en la expansión de la capacidad.

Para intentar corregir los efectos de la dispersión y de las no-linealidades en

una fibra, se desarrollaron varios tipos de fibras. La opción de un tipo o de otro

33

representa un compromiso entre la calidad que uno quiere obtener y el precio que

uno quiere pagar. Dentro de los varios tipos de fibras se pueden mencionar:

A Fibra multimodo índice gradual,

A Fibra monomodo,

A Fibra con núcleo expandido (LEAF: Large Effective Core Área Fiber),

A Fibra con dispersión no cero (NZ: No Zero),

A Fibra con núcleo expandido, dispersión no cero (NZ) y dispersión plana

(LEAF NZ DFF),

* Fibra con dispersión gerenciada,

A Fibra con dispersión gerenciada y núcleo expandido.

3.2.2.2 Emisores o Fuentes de Luz

El láser (LÁSER: Light Amplificaron by Stimulated Emisión of Radiation) es

responsable de la generación de las señales ópticas a ser transmitidas en un

sistema óptico. Eso se hace a través de la emisión estimulada de fotones, que

permite al láser producir luz coherente a una potencia alta (luz que contiene una o

más frecuencias diferentes).

Haz de Luz

Medio Láser

Espejo de Transmisión

Figura 3.9: Estructura general de un láser

En WDM, las señales eléctricas son convertidas en señales ópticas (luz)

mediante diodos láser cuya longitud de onda se encuentra dentro de un rango

permitido para poder realizar la multiplexación. Los láser utilizados en WDM son

prácticamente iguales que los utilizados para comunicaciones de larga distancia,

34

excepto por la necesidad de que algunos requerimientos sean más críticos y

presenten nuevas exigencias adicionales:

3.2.2.2.1 Ancho Espectral y Ancho lineal:

El ancho espectral necesario en WDM depende del número de canales

usados en cada uno de los sistemas a i mp I ementar y de la tolerancia de sus

componentes, como por ejemplo los demultiplexores. Generalmente, cuanto más

estrecho es el ancho espectral, mejor es el láser, pero esto implica mayores

costes y menor beneficio. Dentro de esta característica se encuentran los láser

DBF (Distributed Feedback) y DBR (Distributed Bragg Reflector) [4].

3.2.2.2.2 Estabilidad de Longitud de Onda:

Generalmente en comunicaciones ópticas, para minimizar los efectos de la

dispersión y el ruido de partición de modo, es necesario una estabilidad muy alta.

Sin embargo, los sistemas WDM necesitan minimizar constantemente las

variaciones de la longitud de onda. Un cambio de 1 ó 2nm no tiene porqué

perjudicar a un sistema WAN tradicional de un solo canal, pero podría provocar

errores en un sistema WDM [4].

3.2.2.2.3 Láser Sintonizarle en Longitud de Onda:

Existen dos tipos básicos: el primero, variando el índice refractivo de la parte

de la cavidad adyacente al enrejado y el segundo, variando la longitud de onda

reflejada por un enrejado externo dentro de una cavidad externa del láser. Este

acercamiento usualmente involucra movimientos mecánicos del enrejado y por

consiguiente es relativamente lento. La capacidad de sintonización es importante

en las redes ópticas. El hecho de que la sintonización en el transmisor o el

receptor sea rápida es fundamental para el rendimiento de sistemas "Broadcast

and Select" en topologías LAN y WAN [4].

3.2.2.2.4 Láser Multi-Longitud de Onda:

Este tipo de láser pueden ser utilizado para implementar una sintonización

muy rápida simplemente seleccionando que longitud de onda será transmitida;

35

aun así, pueden transmitirse simultáneamente varias longitudes de onda. Están

hechos mediante una combinación de láser de diferentes longitudes de onda,

juntos en un mismo sustrato, como se ve en la siguiente figura 3.10 [4].

Moduladores de Láser DBR

1 x NCombinador

Amplificador

Figura 3.10: Láser Multi-Longitud de Onda

3.2.2.3 Multiplexores

En WDM son necesarios dispositivos eficaces para introducir por una única

fibra distintas longitudes de onda. Si se utilizan acoplamientos pasivos en la

multiplexación las señales de luz perderían gran parte de su fuerza. Por otro lado

si se utilizan Rejillas de Littrowo AWGs (Array Waveguide Gratings) o elementos

similares la pérdida se reduce considerablemente. Una típica Rejilla de Littrow

comercial combinando 32 canales tiene una pérdida de unos 6dB por canal (3/4

de cada señal es perdida). Existen AWGs con pérdidas totales de 5dB para 64

canales.

El escoger unos aparatos u otros depende del sistema que queramos

construir. Si un sistema va a utilizar tan solo 4 canales se puede utilizar un

acoplamiento. Por otro lado, si queremos un sistema con mayor número de

canales, un dispositivo de los mencionados será mucho más adecuado [4].

3.2.2.4 Amplificadores y Repetidores

La tecnología WDM permite transmisión de información en un rango amplio

de distancias entre emisor y receptor. En distancias cortas la atenuación de la

36

fibra (mínima para una longitud de onda de 1550nm) y la dispersión (mínima para

1300nm) no representan un gran problema. Sin embargo para largas distancias

estos fenómenos son un factor a tener en cuenta por lo que se requiere el uso de

amplificadores-repetidores. Para hacernos una idea, en los cables transatlánticos

se colocan repetidores cada 75km.

Los repetidores convencionales funcionan transformando la señal óptica en

eléctrica, amplificando ésta última, y transformándola de nuevo a una señal óptica

mediante un diodo láser para de nuevo inyectarla en la fibra óptica con mayor

potencia que antes. Este proceso es complejo e introduce retardos debido a los

dispositivos electrónicos que son necesarios para ello. Este problema se podría

solucionar si todo el camino fuese óptico (all-optical).

Esta solución fue llevada a cabo por la Universidad de Southampton

mediante repetidores/amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio (EDFAs:

Erbium Doped Fiber Amplifier). Estos repetidores evitan el tener que convertir la

señal óptica a eléctrica y viceversa, y obviando así los retardos. El funcionamiento

de estos repetidores ópticos se basaba en la posibilidad de amplificar una señal

óptica de longitud de onda 1550nm haciéndola pasar por una fibra de 3 metros de

longitud, dopada con iones de erbio, e inyectando en ella una luz láser de 650nm

(fenómeno que se conoce como bombeo o pumping), consiguiéndose de esta

manera hasta 125dB de ganancia. En la actualidad, los repetidores-amplificadores

comerciales utilizan un láser con una longitud de onda de 980 o 1480nm en lugar

de los 650nm originales.

El número de amplificadores en un tramo se reduce en la misma proporción

que aumenta el número de canales por una sola fibra, lo que aumenta la ftabilidad

del sistema y su complejidad baja. Debido a la alta potencia de los amplificadores

DWDM y su bajo nivel de ruido, se pueden transmitir hasta 32 canales

independientes de 2.5Gbps cada uno, a lo largo de distancias de hasta 600Km sin

necesidad de utilizar repetidores.

37

Los amplificadores dopados de erbio tienen un rango de funcionamiento

limitado en cuando a la longitud de onda de las señales que procesan (figura

3.11):

T).

a

1

2.0

1.0

0.8

0.4

0.2

0.1

RANGO DE GANANCIA ALTA EDFAs

H h

1.2 1.3 1.4 1.5

LONGITUD DE ONDA

1.6 1.7

Figura 3.11: Rango de ganancia de EDFAs

Existen tres tipos básicos de EDFAs:

1. Amplificadores de potencia

2. Amplificadores de línea

3. Preamplificadores

3.2.2.4.1 Amplificadores de Potencia:

Son colocados justo después de la etapa de multiplexado, a la salida del

sistema transmisor. La limitación de estos amplificadores es por lo general la

potencia total de salida.

3.2.2.4.2 Amplificadores de Línea:

Reciben un nivel relativo de señal bajo y deben amplificarlo por el mayor

número de dB posible. Las limitaciones de estos amplificadores son la ganancia,

el ruido que introducen y potencia total de salida.

38

3.2.2.4.3 PreAmplificadores:

Estos amplificadores han de ser bastante sensibles, deben tener un bajo

nivel de ruido y una ganancia aceptablemente alta debido a que generalmente no

necesitan una señal de alta potencia a la salida. Una salida de -20dBm por canal

es normalmente una potencia de salida suficiente.

Al poner muchos EDFAs en cascada sobra una gran distancia, hay que tener

en cuenta la aparición de varios efectos que pueden distorsionar la señal. Estos

efectos son:

1. Ganancia no lineal dinámica de los amplificadores.

2. Generación de fluctuación de potencia.

3. Ruido introducido por los amplificadores.

4. Dependencia de efectos de polarización.

De todos estos efectos sólo los tres primeros son realmente significativos. El

cuarto efecto solamente es importante en sistemas con un alto número de

amplificadores.

Para seleccionar un tipo de amplificador debemos tener en consideración los

siguientes parámetros:

Control de dispersión

Un sistema WDM tiene igual problema de dispersión como en una única

longitud de onda. En un sistema WDM, un láser de espectro mínimo puede usarse

para permitir una separación suficiente entre canales. Además, la dispersión

puede ser mayor cuando la velocidad de canal óptico se incrementa.

Efecto de interferencia

Los canales ópticos en WDM presentan efecto de interferencia mutua dentro

de los dispositivos y durante la transmisión. Los dos efectos más importantes son:

"Stimulated Raman Scattering (SRS)" y "4-way mixing".

39

Amplificadores EDFAs

Se debe seleccionar de acuerdo a la salida del sistema transmisor, teniendo

en cuenta un bajo ruido y una ganancia de gran ancho de banda en los 1550nm,

que presentan bajas pérdidas en la fibra.

Longitud de onda seleccionada

Cuando el espacio entre canales WDM es desigual, el "crosstalk" (ruido)

puede ser eliminado. El espacio entre los canales es calculado, tal que, el

crosstalk ocasionado por 4-way mixing y SRS disminuya entre canales; pero

dentro de ellos.

3.2.2.5 Demultiplexores

Para la recepción de las señales ópticas es necesario el uso de filtros ópticos

que permitan seleccionar (demultiplexar) la longitud de onda que nos interesa.

Son el equivalente a un filtro paso banda de un sintonizador de radio.

Existe tres maneras básicas de realizar la demultiplexación [4]:

1. Dividir la señal mezclada en varias salidas, para filtrar separadamente

cada puerto.

2. Dividir un canal en un tiempo.

3. Dividir un canal óptico entero en una sola operación.

3.2.2.5.1 Red de divisores de 3dB con filtros Fabry-Perot

La figura 3.12 muestra una configuración de 8 puertos, que usa una cascada

de red de 3dB, para dividir la señal en 8 salidas iguales que son filtradas por filtros

Fabry-Perot (FP) para separar cada señal individual de otra.

Para aumentar la selección de longitud de onda y su costo, se puede

reemplazar el filtro FP por un FBGs (Fiber Bragg Gratings) y circuladores, y la

40

cascada de red de 3dB con un equipo de acoplamiento fused-fiber (fibra con

fusible). Esta configuración presenta varias desventajas: Pérdida de la potencia

de la señal muy rápidamente. En redes WAN, un preamplificador óptico se usa

para elevar la señal antes de separarla.

Esto hace difícil de fabricar un demultiplexor con acoplamiento de fibra, pero

si se puede fabricar con tecnología planar que permite superar la desventaja. Su

costo es lineal de acuerdo al número de puertos [4].

Red de acoplamiento

Entrada

Filtros Fabiy-Perot

h

Figura 3.12: Una red de divisores con filtros Fabry-Perot [4]

3.2.2.5.2 Circuladores con FBGs

La figura 3.13 muestra la configuración con 4 puertos de salida. El FBG

refleja la longitud de onda seleccionada hacia el circulador y deja pasar las otras

al siguiente circulador. Esta operación involucra una atenuación de 1dB o menos

por cada circulador, lo que obliga a utilizar un amplificador si son bastantes los

canales utilizados. Esta configuración es muy selectiva y separa muy

estrechamente los canales. Su costo es lineal con el número de puertos [4].

41

Figura 3.13: Demultiplexor de circutador con FBG [4]

3.2.2.5.3 FBG con acoplamiento

Esta configuración ofrece un filtro de banda estrecha con una forma "fíat top"

que es ideal para WDM, y mucho menos costosa (figura 3.14). El problema con

este tipo de demultiplexación es la extremadamente alta pérdida por inserción, las

cuales son 6+10log(n)dB por canal, lo que obliga a preamplificar la señal de

entrada a un nivel alto [4].

M+X2+X3+X4

x4Splitíer

Acopladores de resonancia

\-

FBG

FBG

FBG

FBG

Figura 3.14: Demultiplexor de 3dB con acoplamiento FBG [4]

3.2.2.5.4 Rejillas de Liítrow

Las rejillas de Littrow se puede utilizar como multiplexor y demultiplexor

(figura 3.15). Presenta dificultad al ubicarle mecánicamente en una fibra, debido a

que requiere alta precisión. Su costo es muy elevado. Sin embargo, si los puertos

son más de 20 el Rejillas de Littrow puede ser rentable [4].

42

Figura 3.15: WDM con Rejillas de Littrow [4]

3.2.2.5.5 Ruteador de rejilla de longitud de onda

Los ruteadores de rejilla de longitud de onda (WGRs: Wavelength Grating

Routers) son conocidos también como AWGs. La figura 3.16 muestra el esquema

de un ruteador de longitud de onda con matriz de guía de onda. Se lo puede

reconfigurar como un dispositivo simple WGR para un sistema WDM, tal que,

presente un solo puerto en un lado y múltiples puertos en el otro; además, se lo

puede utilizar en ambas direcciones al mismo tiempo (figura 3.17). Esta ventaja, le

permite ser multiplexor y demultiplexor sobre fibras duales (una en cada dirección)

para conexiones múltiples.

X 1.2.3.

X 1.2,3.

X 1X 2X 3 X 1.2.3^, |

X 1.2.3.

14 3

X 1

Figura 3.16: Ilustración de un ruteador con matriz de guía de onda [4]

43

X 1,2,3

i3

1, 2, 3

Figura 3.17: Multiplexor-demultiplexor de longitud de onda bi-direccional [4]

Un ejemplo es su utilización en una fibra a la casa (FTTH) como un

multiplexor remoto (pasivo) y una red óptica pasiva (PON), como se muestra en la

figura 3.18.

Cnwxftém

X 1.2,3

Figura 3.18: Multiplexor-demuttiplexor de longitud de onda [4]

Un aspecto importante de los WGRs es que presentan hasta 132 puertos

disponibles, pero, su principal problema es la temperatura que debe tener un

excelente control para un funcionamiento estable [4].

44

3.2.2.6 Conmutadores

Hasta ahora hemos conseguido establecer las bases para establecer una

conexión WDM punto a punto. Sin embargo, aún no se estable los principios

tecnológicos para crear redes más generales basadas en WDM. Necesitamos

pues algún tipo de elemento de interconexión que nos permita hacer estas redes.

Estos elementos de interconexión se depositan en tres categorías [4]:

1. Estrella Pasiva y Ruteador Pasivo,

2. Conmutador de División de Espacio y Conmutador Activo,

3. Multiplexor Inserción-Extracción.

3.2.2.6.1 Estrella Pasiva:

Este es un elemento utilizado para el broadcast, de tal manera que una señal

es introducida en una determinada longitud de onda desde una fibra de entrada y

su potencia será dividida entre todos los puertos de salida de la estrella. Todas las

señales de salida tendrán igual forma y longitud de onda que la señal de entrada,

diferenciándose, eso si, en la potencia, que será mucho menor. Las colisiones tan

sólo podrán ocurrir cuando dos o más señales de igual longitud de onda sean

introducidas como entrada.

Si tenemos una estrella con tantas longitudes de onda como puertos de fibra

óptica, una estrella pasiva de N x N puede direccionar hasta N conexiones

simultáneas a través de sí [4].

3.2.2.6.2 Ruteador Pasivo:

Un ruteador pasivo puede encaminar de forma independiente varias señales

de entrada a distinta longitud de onda (por supuesto, si no son de distinta longitud

de onda ocurrirán colisiones) hacia varios puertos de salida. Para hacer esto,

primero necesita demultiplexar las distintas longitudes de onda. Una vez echo

esto, multiplexa las señales deseadas es cada uno de los puertos de salida. Por

ejemplo, podemos hacer que tres señales de longitud de onda Xi, \2 y ^3

respectivamente incidentes en el puerto 1 de entrada sean enviadas en las

45

mismas longitudes de onda a los puertos de salida 1, 2 y 3 respectivamente. La

manera más sencilla de construir estos routers es mediante multiplexores y

demultiplexores colocados de forma consecutiva y estableciendo las conexiones a

nuestra conveniencia, según se muestra en la figura 3.19 [1-3]:

DMIUX MuxFigura 3.19: Interconexión WDM para N puertos de entrada-salida y M longitudes de onda [3]

La elección de encaminar las señales de entrada a un puerto de salida u otro

se realiza de forma pasiva (de ahí router pasivo), es decir se establecen

internamente las conexiones y no pueden ser alteradas dinámicamente.

De la misma forma que antes, suponiendo que tenemos tantas longitudes de

onda como puertos de fibra, un router pasivo de N x N puede direccionar hasta N2

conexiones simultáneas a través de sí. Sin embargo, un router pasivo no tiene la

posibilidad de emitir en broadcast. Estos routers están siendo ya comercializados

y se conocen también como Latin Routers, Waveguide Grating Routers (WGRs),

Wavelength Routers (WRs) [1-3].

3.2.2.6.3 Conmutador de División de Espacio

Este dispositivo está diseñado para permitir que cualquier puerto de entrada

pueda ser conectado a cualquier puerto de salida. Están fabricados con sencillos

interruptores ópticos digitales como se muestra en la figura 3.20:

46

Figura 3.20: Conmutador de división de espacio óptico 4x4 [4]

Solamente una longitud de onda está presente en cualquier fibra de entrada.

Esta debe ser multiplexada antes de introducirla en las entradas de la misma

forma que explicamos en el apartado anterior. Este aparato es bidireccional, con

lo que cuando los dos puertos (de salida y de entrada) están conectados, pueden

ser utilizados en ambas direcciones. Los interruptores ópticos digitales pueden ser

sustituidos por conectores en cruz como se muestra en la figura 3.21.

Figura 3.21: Conmutador óptico con conectores en cruz (cross-connect) [4]

47

3.2.2.6.4 Conmutador Activo:

Añadiendo una serie de Conmutadores de División de Espacio al router

pasivo, conseguimos que las interconexiones entre los puertos de entrada y salida

puedan ser reconfigurados electrónicamente. Esta idea se muestra en la figura

3.22 [3].

Figura 3.22: Estructura de conmutador activo [4]

Si utilizamos conversones de longitud de onda, como se muestra en la figura

3.23, estos permiten tener una configuración con dominio tanto en longitud de

onda como en espacio que permiten proveer una conectividad universal [1].

Demoltiplexor Conmutador Conversar MntóplexorWDM Óptico Longitud de onda WDM

Figura 3.24: Conmutador óptico con conector en cruz y conversor de longitud de onda [4]

48

3.2.2.7 Multiplexor Insercíón-Extracción de Longitud de Onda

Los multiplexores inserción-extracción de longitud de onda (WADM:

Wavelength Add-Drop Multiplexors) permiten añadir o retirar un único canal de

una multiplexación de canales WDM sin interferir sobre dichos canales. La idea

básica se muestra en la figura 3.25, mediante este esquema permitimos que

estaciones intermedias sean capaces de recoger información de una red, sin que

el resto de los canales se vean afectados [4][1].

Multíplexor Add-Drop

EstaciónIntermedia

Figura 3.25: Multiplexor Inserción-Extracción [4]

Existen distintos métodos para construir los multiplexores inserción-

extracción, entre ellos se pueden destacar [1-4]:

1. Red de rejillas de longitudes de onda,

2. Circuladores con FBGs (Fiber Bragg Gratings),

3. Cascadas de filtros interferométricos de Mach-Zehnder (MZIs).

3.2.2.7.1 Red de Rejillas de Longitudes de Onda

Además de las características ya mencionadas de tos multiplexores

inserción-extracción genéricos, este sistema permite añadir o retirar más de una

longitud de onda a la vez. Por otra parte, las perdidas de señal por cada canal

añadido o eliminado son de 5 y 10dB por cada canal que deja pasar. Este sistema

necesita ecualización para que todas las señales tengan la misma potencia [1-4].

49

1,2.3 ^ 1,2,_31

Figura 3.26: Muitiplexor Add-Drop de matriz de longitud de onda [4]

3.2.2.7.2 Circuladores con FBGs (Fiber Bragg Gratíngs):

El esquema de este tipo de multiplexores se muestra en la figura 3.27:

Circuladores SaHda

Entrada

PuertoExtracción

PuertoInserción

Figura 3.27: Multiplexor Add-Drop usando FBG y circulador [4]

En este caso, el canal añadido debe que tener la misma potencia y longitud

de onda que el que se acaba de retirar. Esta configuración tiene una pérdida de

señal de 3dB y es apropiado para redes MAN donde muchos nodos están

conectados por un bucle de fibra única [1-4].

50

3.2.2.7.3 Cascadas de Filtros Interferométricos de Mach-Zehnder:

Este tipo de multiplexores están en proceso de desarrollo por IBM Research

(ver figura 3.28). En ellos la longitud de onda que queremos retirar se tiene que

sustituir por otra que queramos añadir. El problema de este método es el gran

tamaño de los dispositivos (30-40cm de largo) lo que dificulta su implementación

mediante tecnología plana.

Extracción

IX. X. X. X. X.

Extracción Ai

Inserción

Entrada

m Entrada

Salida

CorrienteTérmica

X. X. X. ¿4 fc A*

Figura 3.28: Multiplexor Add-Drop usando una cascada de interferómetros Mach-Zehnder [4]

Los multiplexores Add-Drop y los conectores en cruz para un sistema WDM

establecen las bases de las redes de multiplexación en longitud de onda. Con

ellos, las redes ópticas pueden ser reconfiguradas para optimizar el tráfico,

congestión, crecimiento de las redes, etc. A medida que dichas redes van

creciendo, las longitudes de onda accesibles son limitadas. Esto lleva a introducir

elementos ópticos de interconexión con conversión de longitud de onda.

51

3.2.2.8 Conversones

Cuando una red es escalada a un tamaño considerable, la distribución de

longitudes de onda únicas son muy difíciles e incluso imposibles. A pesar de

haber una cantidad muy elevada de longitudes de onda, solo algunas de ellas son

accesibles en la práctica. Una red podría, por ejemplo, disponer de muchos

canales libres en cada uno de sus enlaces, y sin embargo que ninguna longitud

de onda estuviera disponible para comunicar dos terminales. Supongamos, por

ejemplo, una red como la de la figura 3.29:

J Estación de acceso: Contiene Transmisores y Receptores (rintonizables)

o Conmutador: Contiene conmutadores y amplificadores fotóme oí,conversares de longitud de onda.

Figura 3.29: Esquema de una red WDM

Imaginemos que sólo existen dos canales en todos los enlaces de la red (a

longitudes de onda X y Xi) y que las terminales A y B están manteniendo una

comunicación como la indicada a la figura, a la longitud de onda indicada.

52

Imaginemos ahora que D quiere establecer una comunicación con C, a una

longitud de onda A.I. Pues bien, con lo que sabemos hasta este momento, no

podríamos establecer tal comunicación, a pesar de tener un canal libre en el

enlace entre los nodos NI y N2 al terminal C, debido a que ocurriría una colisión.

Por ello se introduce el concepto de conversor de longitud de onda. Si

nosotros consiguiésemos, de alguna manera, convertir una señal con una longitud

de onda dada en otra que transporte la misma información, pero con distinta

longitud de onda, conseguiríamos resolver el problema. Esta idea está aún bajo

investigación, pero existen principios que indican que es posible. Estos principios

escapan del nivel de este trabajo y no los estudiaremos en mayor profundidad que

su mención:

1. Ganancia en amplitud crosstalk en amplificadores de semiconductor

óptico (SOAs: Semiconductor Optical Amplifiers).

2. Modulación fase-cruzada en SOAs.

3. Four-wave mixing (FWM) en SOAs. Este es el más grande problema de

sistemas WDM, cuando dos o más ondas viajan en la misma dirección y

fibra, la señales se mezclan y producen nuevas señales en el mismo

intervalo de espacio y longitud de onda como las señales mezcladas.

4. Generación de frecuencias diferentes (DFG: Difference frequency

generation). Este es un efecto no lineal dentro de una guía de onda a

niveles alta potencia.

5. Cambio de frecuencia con moduladores acústico-ópticos. Permiten

conseguir cambios de longitud de onda con una alta frecuencia acústica.

3.3 REDES WDM

3.3.1 REDES DE SELECCIÓN Y BROADCAST

Las primeras redes ópticas que se hicieron eran por lo general redes

basadas en el broadcast, utilizando fundamentalmente las estrellas pasivas. Los

53

usuarios de estas redes transmitían sus señales al acoplador en estrella y éste la

distribuía de forma pasiva entre todos los demás nodos de la red. En la figura 3.30

podemos observar esta idea de forma simplificada [3]:

Unicast

Multictut

AcopladorPasho Estrvüa

Estación deTrabaja

Figura 3.30: Red WDM de selección y broadcast [1]

Los usuarios a los que fuese destinada la información (identificable mediante

las direcciones de destino propias del protocolo utilizado, e independiente de

WDM), aceptaban o no esta información mediante las técnicas de

demultiplexación que comentamos en apartados anteriores.

Los terminales podían elegir la longitud de onda en las que emitían de forma

estática o dinámica. Los retardos de propagación no permitían que fueran usadas,

por lo general, por redes MAN y WAN, mientras que resultaban útiles, pero

costosas, para redes LAN y pequeñas MAN. Las primeras redes constaban de 16

a 32 nodos generalmente [3].

54

3.3.2 REDES ADM

A medida que pasaba el tiempo, y los descubrimientos tecnológicos lo

permitían, se empezaron a utilizar multiplexores Add-Drop para construir las

redes. La estructura de un típico ADM (Add-Drop Multiplexor) anillo es el que se

muestra en la figura 3.31 [4]:

MrtfclenrAdd-Dxif

CnexbwcElectrírieas

FwxteKbd&Lnwiteidemia

tenia «toenú fibra

Figura 3.31: Red WDM con ADM y múltiple longitud de onda [4]

Todos los nodos de la red están conectados por dos enlaces bidireccionales,

lo que permite una operación continua en caso de que uno de los anillos se

rompa. Cada elemento ADM atenúa la señal WDM de 2 a 6dB. En grandes WANs

utilizando redes ADM las señales son ecualizadas y amplificadas en cada bloque

ADM. El control de este tipo de multiplexado puede ser dinámico para que así los

usuarios puedan decidir que señales introducir y que señales sacar de la red en

cada momento[4].

55

3.3.3 REDES CON RUTEADOR DE LONGITUD DE ONDA

Además de estas dos configuraciones de redes que hemos visto, existen las

redes de ruteado de longitud de onda, que son las más sencillas de las redes

nodales. La red consta de un número concreto de conmutadores activos

conectados por en^ces de fibra donde cada terminal está conectado a un

conmutador activo mediante otro enlace de fibra [1], como se muestra en la figura

3.29.

En este diagrama, todos los enlaces son bidireccionales. Los terminales A y

C conectados a través de los nodos (conmutadores activos) 1, 6 y 7 utilizando Xi,

mientras que los terminales B y F están conectados a través de los nodos 4, 6, 7 y

8 utilizando \2- Ambos caminos se solapan entre los nodos 6 y 7. En este caso las

longitudes de onda son diferentes, por lo que no hay interferencia entre las

comunicaciones (colisiones) [1].

Sin embargo, si los nodos tiene conversión de longitud de onda esto no sería

necesario y los terminales podrían establecer la comunicación utilizando la misma

longitud de onda, siendo los nodos quienes se ocuparán de cambiar las

longitudes de onda para que no interfiriesen [4]. Esto simplificaría los emisores y

receptores de los equipos terminales permitiendo que la complejidad del sistema

se redujese a los nodos [4].

3.4 ESTÁNDARES PARA WDM

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) está trabajando en

varias normas de estandarización para la operación de enlaces WDM y de redes

ópticas. Aunque existen muchas discordancias, la industria ha adoptado algunos

aspectos de ellos.

El estudio del Grupo 15 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones-

Telegrafía (UIT-T), ha desarrollado una serie de estándares para las redes ópticas

56

que se encuentran en la serie G-nmc. A continuación se presenta la referencia de

cada recomendación:

G-655 Características de un cable de fibra óptica monomodo con dispersión

desplazada no nula.

G-662 Características genéricas de los dispositivos y subsistemas

amplificadores de fibra óptica.

G-663 Aspectos relacionados con la aplicación de los dispositivos y subsistemas

de amplificadores de fibra óptica.

G-671 Características de transmisión de los componentes ópticos pasivos.

G-681 Características funcionales de los sistemas de línea intercentrales y de

larga distancia que utilizan amplificadores ópticos, incluida la

multiplexación óptica.

G-691 Interfaces ópticas para sistemas STM-64, STM-256 y otros sistemas SDH

con amplificadores ópticos.

G-692 Interfaces ópticas para sistemas multicanales con amplificadores ópticos.

G-957 Interfaces ópticas para equipos y sistemas relacionados con la jerarquía

digital síncrona.

G-958 Sistemas de línea digitales basados en la jerarquía digital síncrona para

utilización en cables de fibra óptica.

3.5 APLICACIONES DE WDM

3.5.1 GENERALIDADES

El principal uso de WDM es reemplazar sistemas que operan basándose en

otras tecnologías de transmisión sobre fibra óptica. Hoy en día se requiere la

instalación de redes de comunicación cada vez más rápidas y con más ancho de

banda. Son muchas las redes que incorporan fibra óptica en su infraestructura y

que por tanto pueden beneficiarse de la tecnología WDM. Esta tecnología es

aplicable tanto a largas como a cortas distancias y tiene la ventaja de que no es

necesario, la mayor parte de las veces, el sustituir la fibra ya existente. El uso de

57

WDM permite dotar a la fibra ya instalada de más capacidad casi de manera

inmediata. Esta característica es muy valorada por los múltiples usuarios que

cada vez requieren más ancho de banda y más velocidad en sus comunicaciones

debido a la aparición de medios de comunicación como Internet (Páginas WEB,

Correo Electrónico, Videoconferencia, Televisión por Cable, Multimedia, etc...)

Por otro lado los proveedores de servicios pueden ofrecer sin dificultad

cualquier tipo de tráfico de voz, datos y/o multimedia sobre protocolos como IP ó

ATM con transmisión síncrona SDH o SONET, todo esto por supuesto sobre fibra

óptica:

En 1998 el uso más extendido de WDM fue en sistemas punto a punto para

larga distancia. Pero es previsible que esta tecnología será utilizada en un futuro

próximo en redes locales LAN y en entornos de mayor tamaño MAN y WAN. Otra

aplicación útil de WDM es la construcción de anillos ópticos que permiten

monitohzar el resultado del envío al transmitirse la misma información en dos

longitudes de onda distintas, por lo que es muy sencilla la detección de errores de

transmisión.

3.5.2 LARGA DISTANCIA CON WDM

Al tiempo que las redes de larga distancia fueron siendo sustituidas por fibra

óptica, se pensó que la capacidad teórica de la fibra sería suficiente para cubrir el

ancho de banda necesario para siempre. Se ha demostrado que esto no es así

con las tecnologías existentes. Como resultado, los proveedores de

comunicaciones a larga distancia basadas en fibra óptica fueron los primeros en

invertir en equipamientos con tecnología WDM, para maximizar la capacidad de

sus redes.

Para hacernos una idea, hoy en día en los Estados Unidos todas las grandes

compañías implementan gran parte de sus redes de larga distancia con

tecnología WDM. Compañías como WorldCom y Qwest han introducido esta

tecnología en Estados Unidos. En Europa también hay compañías importantes

que han apostado por el WDM. Por ejemplo, Telefónica en España, France

58

Telecom en Francia y British Telecom en el Reino Unido, han estado

experimentando con WDM para sus infraestructuras.

Las comunicaciones internacionales a larga distancia entre continentes son

un mercado particularmente atractivo para WDM, debido a las altas velocidades

de transmisión asociadas a estas aplicaciones. Para hacemos una idea de lo

importante que son hoy en día las líneas de larga distancia tanto submarinas

como terrestres, podemos ver en el mapa siguiente las líneas de fibra óptica

existentes y en proyecto que hay en Europa.

>f • * "L-^^"*^™, J- JL L \>

V-^-- Í"~ ^T\TAV; i,;•?>•'. " -ii^r*;^

W \ " ""*•'•,. „"" ** - -v, _

La tecnología WDM tiene un importante papel que jugar en los cables submarinos

intercontinentales debido al rápido crecimiento de la demanda de comunicaciones

intercontinentales como resultado de la globalización del comercio. Igual que en

las comunicaciones terrestres con fibra óptica, WDM es útil para mejorar sistemas

viejos; pero tiene requerimientos adicionales, debido a la necesidad de transmitir

a distancias de hasta 12000km, con velocidades de hasta 2.5Gbps por canal y un

número de canales de entre 4 y 32. La tecnología para larga distancia con WDM

será demandada cada vez más. Esto permitirá a los ingenieros diseñar redes

submarinas más complejas con más puntos en tierra y la habilidad de flexibilizar

el tráfico en las redes submarinas.

59

3.5.3 CORTA DISTANCIA CON WDM

A pesar que el mercado de WDM últimamente está orientado a las redes

públicas de comunicaciones a larga distancia, la fibra también se puede aplicar a

comunicaciones locales. Las compañías de teléfono locales han hecho uso

extensivos de fibra óptica en los últimos años. Inicia I mente se usó para conectar

entre sí oficinas locales, pero ahora está siendo impulsado hacia el anillo local.

Ciertos segmentos de estas redes se prestan a ser desarrolladas con WDM.

Las compañías de teléfono locales están siendo presionadas por la competitividad

para instalar más fibra debido a la aparición de proveedores alternativos. Se prevé

que la tecnología WDM ocupará un segmento bastante significativo dentro del

mercado de comunicaciones locales en los próximos años, permitiendo así a las

empresas comerciales diseñar productos especialmente dedicados a este

segmento.

Otra aplicación de corta distancia para WDM está siendo últimamente el

intento de llevar fibra óptica hasta los usuarios finales de las redes como casas,

comercios y edificios industriales. A pesar de muchos experimentos, para

pequeños usuarios no está teniendo mucho éxito, aunque para grandes edificios

comerciales e industriales está siendo una solución bastante efectiva.

En el presente se están realizando propuestas para realizar redes ópticas

pasivas, PONs (Passive Óptica! Networks), que podrían proporcionar un gran

ancho de banda, tanto en casa como en la oficina.

El acceso a dicho ancho de banda permite que los usuarios utilicen distintos

métodos de acceso como son el TDMA (Time División Múltiple Access), WDMA

(Wave División Múltiple Access), CDMA (Code División Múltiple Access) y SCMA

(Subcarrier Múltiple Access). Así, parece que las PONs pueden surgir como

importantes métodos de acceso.

60

3.5.4 TELEVISIÓN POR CABLE Y BROADCASTING CON WDM

Los operadores de televisión por cable han pasado a utilizar fibra óptica

desde mediados de los años 80, reemplazando así a las líneas de cable coaxial.

Se eliminan así las largas cadenas de amplificadores necesarias para mantener la

calidad de las señales de vídeo. Sin embargo, la tecnología WDM no es utilizable

hoy en día para la transmisión de vídeo por fibra óptica. Aun así, se cree que esto

puede cambiar en un futuro próximo. De hecho, actualmente Phillips Broadband

Networks y Artel Video Systems Inc. se han aliado para el desarrollo de sistemas

de broadcast con tecnología WDM.

Las compañías de televisión por cable tienen que esforzarse en el desarrollo

de redes bidireccionales con el objetivo de competir con los proveedores de

Internet y las compañías de teléfono. La introducción de redes ópticas en los

sistemas no cambia esta situación. Esto es posible mediante la utilización de

WDM bidireccional, que permite transmitir datos en ambos sentidos por una única

fibra.

3.5.5 LANS CON WDM

En los últimos años no han existido prácticamente equipos con tecnología

WDM preparados para operar en redes privadas. Existen algunos ejemplos de

estas redes sobre todo en centros corporativos de datos (bases de datos privadas

principalmente) donde WDM tiene sentido debido a la necesidad de transferir gran

cantidad de información al mismo tiempo dentro de esas redes. Aun así, se

espera que en los próximos años esta tecnología se vea impulsada en el ámbito

de las redes privadas.

La idea de las aplicar comunicaciones ópticas a las redes LAN parece no

haber cuajado lo suficiente en los últimos tiempos. Sin embargo, ha habido

experimentos para conseguir aplicar efectivamente la fibra óptica en redes LAN,

utilizando técnicas de acceso al medio similares a las utilizadas en redes

broadcast como las redes de difusión de televisión por cable. De todas formas

estos esquemas prácticamente no han salido de los laboratorios.

El cambio surgió de la promesa hecha por la empresa BATM Advanced

Communications de desarrollar una aplicación con WDM para redes LAN; además

la empresa 3COM también parece haber trabajado en este sentido. De todas

formas parece que este tipo de redes LAN con tecnología óptica WDM se darán

en el futuro con lentitud y principalmente en redes muy especializadas.

3.5.6 WANS CON WDM

No existe ninguna duda de que las grandes corporaciones están

experimentando una necesidad de incrementar los anchos de banda de sus

WANs. Esto debería ser motivante para los fabricantes de equipos de WDM que

han apostado por las redes de dichas corporaciones. Sin embargo, es importante

darnos cuenta que los anchos de banda requeridos por los usuarios de dichas

corporaciones son mucho menores que los necesitados por los que proporcionan

los servicios. De esta manera, no existe nadie mejor que estos últimos para darse

cuenta de los límites de TDM. Además, la mayoría de las corporaciones tienen la

posibilidad de usar otros servicios de red de alta velocidad, que aunque de ancho

de banda menor, sería suficiente para sus necesidades actuales, haciendo que la

necesidad de una instalación de fibra hiciese mínima la relación necesidad-

calidad-precio. De esta manera, el uso de WDM en WANs de corporaciones es

principalmente restringido, hoy en día, a las compañías que ofrecen servicios de

comunicación.

CAPITULO IV

ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN Y TECNOLOGÍA

EXISTENTE

4.1 RED DE ANILLOS DE LOS VALLES EN EL DISTRITO

METROPOLITANO DE QUITO

La red de transmisión del Distrito Metropolitano de Quito está formada por 5

zonas y permite la interconexión del tráfico de cada una de las centrales

existentes en las mismas, a través de anillos SDH auto recuperables y agregados

STM-4, STM-16 y un centro que permite la gestión de los elementos de red y de

anillos.

La red de transmisión presenta una red de cable de fibras ópticas constituida

por cable monomodo de 1 SOOnm, cuya capacidad es 24 fibras con una longitud

total de 188.5 kilómetros, la figura 4.1 ilustra la red de cables de fibras ópticas al

2001 del Distrito Metropolitano de Quito.

Los anillos de los valles en el Distrito Metropolitano de Quito presentan las

siguientes características:

Anillo

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Cumbayá

Enlace

VFL-CNC

CNC-SNG

SNG-SNF

SNF-ET

ET-MJS

MJS-QCN

QCN-VLF

MSC-CMY

Distancia

[km]

12.5

8.2

5.8

4.4

9.0

7.0

4.0

9.7

Modo de

propagación

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Longitud

de onda

[nm]

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

Jerarquía

STM-N

STM-1 6

STM-16

STM-1 6

STM-16

STM-16

STM-16

STM-16

STM-4

Tipo de

protección

SNC/P

SNC/P

SNC/P

SNC/P

SNC/P

SNC/P

SNC/P

SNC/P

Número

de fibras

2

2

2

2

2

2

2

2

63

Anillo

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

Enlace

CMY-IÑQ

IÑQ-MSC

CMY-TMB

Distancia

[km]

14.0

5.2

4.4

Modo de

propagación

Monomodo

Monomodo

Monomodo

Longitud

de onda

1.3

1.3

1.3

Jerarquía

STM-N

STM-4

STM-4

STM-4

Tipo de

protección

SNC/P

SNC/P

APS 1+0

Número

de fibras

2

2

1

Tabla 4.1: Características de los anillos de los valles

Dentro de este análisis la red de transmisión para el valle presenta una

longitud total de 50.9 kilómetros, mientras que para Cumbayá 28.9 kilómetros y un

enlace punto-punto entre la central Cumbayá y la central Tumbaco de 4.4

kilómetros.

4.1.1 CENTRALES DE LOS ANILLOS DE LOS VALLES EN EL DISTRITO

METROPOLITANO DE QUITO

La red actual del Distrito Metropolitano de Quito y de los Valles sirven para

alrededor de 430335 abonados con la ayuda de 21 centrales de abonados, De

este número de abonados el 18% corresponde al anillo del Valle y el 4% al anillo

de Cumbayá, indicando que no se tomaron en cuenta los abonados de las

centrales que sirven de cross-conect con los otros anillos del Distrito

Metropolitano de Quito.

El anillo del Valle, figura 4.2, presenta 7 centrales digitales con diferentes

tecnologías: ALCATEL, ERICSSON, NEC. En este anillo existen dos "Cross-

Conector" que se encuentran en Quito Centro y Villa Flora.

El anillo de Cumbayá, figura 4.3, presenta 4 centrales digitales con

tecnología ERICSSON. Este anillo presenta dos "Cross-Conector" en Iñaquito y

Mariscal Sucre.

64

Figura 4.1: Re de Transporte Anillo de Fibra Óptica para D.M.Q.

IZS

Km

n

VFL

?

Ctu

4.

0Kr l

o o. £L 01

CN

CSN

G

STM

-16

2F

SN

C/P

7.0K

m nw

9.0K

m

O

QC

NM

NJ

W

SNF

O) en

66

u

u.

i

c INiñ

v:

Figura 4.3: Anillo de Cumbayá

67

4.2 ENCAMINAMIENTO DEL TRÁFICO LOCAL, REGIONAL,

NACIONAL E INTERNACIONAL

ANDINATEL S.A. presenta un esquema de jerarquía de encaminamiento de

zonas y centrales y enrutamiento básico para tráfico local, regional y nacional, que

se lo indica en la figura 4.4.

El encaminamiento actual internacional saliente y entrante de las centrales

está representado en la figura 4.5. Se puede observar una mezcla de flujos de

tráfico local e internacional.

NUMERO DE CENTRALES

ACTUAL

Cl

es

CP

Ruta finalRuta de alto uso

Desborde de tráfico nacional

MEDIANOPLAZO

LARGOPLAZO

Figura 4.4: Jerarquía de zonas y centrales y enrutamiento básico

68

RED INTERNACIONAL

CS

CPTÁNDEM

CL

Ruta finalRuta de alto usoDesbordamiento

Figura 4.5: Enrutamiento para tráfico internacional automático

4.2.1 ENCAMINAMIENTO DE TRAFICO LOCAL

Para el tráfico local, el encaminamiento en los anillos del Valle y Cumbayá en

el D.M.Q. se ilustra en la figura 4.6 :

69

QCN44'

i1

íi

k j i 4! k 'MVMSC1

t ti ii i

IÑ(

S '

34'

Desbordamiento

Figura 4.6: Encaminamiento del tráfico local

En el encaminamiento de tráfico local, se observa que existen tres zonas de

tándem: Quito Centro, Mariscal Sucre e Iñaquito, tanto para el sur, centro y norte

con las siguientes asignaciones:

Zona Tándem QCN4 Zona Tándem MSC1 Zona Tándem INQ4

Monjas

Estación Terrena

San Rafael

Sangolquí

Conocoto

Villa Flora

Cumbayá

Tumbaco

Villa Flora

Cumbayá

Tumbaco

70

La jerarquía de Quito Centro 4 (QCN4), Mariscal Sucre 1 (MSC1) e Iñaquito

4 (IÑQ4) es Quito Tránsito 2 (TDQ2).

4.2.2 ENCAMINAMIENTO DE TRÁFICO REGIONAL Y NACIONAL

En la figura 47 se ilustra el encaminamiento del tráfico regional y nacional

del Distrito Metropolitano de Quito, en donde se encuentra inmerso los anillos del

Valle y Cumbayá.

i. til I BUL ti(Pli

<C-}HÍJir. J

_.-. -*-..CfNIS*lft

Figura 4.7: Encaminamiento de tráfico regional y nacional

La salida regional se realiza por TDQ2 con un desbordamiento en TDQ1.

Para la salida de TDQ1 hacia los destinos nacionales, hay un desbordamiento en

TDQ2. Esto indica que para el encaminamiento, TDQ2 está considerado como

jerarquía superior a TDQ1.

71

4.2.3 ENCAMINAMIENTO AL SISTEMA INTERNACIONAL

El encaminamiento actual internacional saliente y entrante de las centrales

es representado en la figura 4.8:

Figura 4.8: Encaminamiento actual del tráfico con destino internacional

4.3 PREVISIÓN DE LA DEMANDA

La explotación y la gestión de una red telefónica debe ser orientada

ampliamente hacia el futuro, por lo cual es fundamental tomar las decisiones a

partir de previsiones establecidas sobre la base de informaciones, análisis y

evaluaciones. Para obtener previsiones válidas se necesita información precisa y

completa, tanto de condiciones pasadas como presentes, que permitan, según

sea el caso, establecer un plan de inversión para la realización económica de los

proyectos.

A fin de satisfacer la demanda o, en otros casos, efectuar una repartición

(determinación de los sectores donde la inversión es más urgente) para reducir la

inversión total si la situación económica del país lo justifica. Los gastos producidos

por las previsiones son muy bajos comparados con la cantidad a invertir en las

72

redes. Por lo cual es importante, técnica y económicamente, que las previsiones

sean establecidas a corto, mediano o largo plazo y de la mejor manera posible.

4.3.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE PREVISÓN DE LA DEMANDA

Una red de telecomunicaciones no evoluciona linealmente en el tiempo,

evoluciona de acuerdo a una ley logística tal como se ilustra en la figura 4.9, la

curva de crecimiento se caracteriza por tener un crecimiento exponencial al

comienzo y por una disminución exponencial del crecimiento al final, cuando las

series cronológicas convergen hacia un nivel de saturación, en general presentan

las siguientes fases:

1. Una fase de crecimiento lineal lenta o inicial

2. Una fase de crecimiento acelerado

3. Una fase de crecimiento lento o de saturación

CANTIDAD DC LINEASPRINCIPALES

PUNTO DE CRECIMIENTO SATURACIÓN TIEMPOPARTIDA RÁPIDO

Figura 4.9: Fases de crecimiento de la demanda

4.3.1.1 Fase de crecimiento lineal lenta o inicial

En esta fase inicial la demanda proviene principalmente del sector industrial,

comercial y público. Esta fase es muy importante ya que permite la instalación de

la red de telecomunicaciones elemental. La demanda residencial de uso privado

es pequeña en esta fase.

73

4.3.1.2 Fase de crecimiento acelerado

Gracias a un desarrollo económico más avanzado, la importancia de la red

aumenta en los sectores:

Comercial: que demanda una calidad de servicio y una infraestructura

indispensable a su desarrollo.

Residencial: que transforma el bien de lujo que era el teléfono a un bien

de equipamiento corriente.

Esta fase se caracteriza por una situación de escasez debido a que la demanda

potencial es ampliamente superior a la oferta.

4.3.1.3 Fase de crecimiento lento o de saturación

Se llega a esta fase cuando el porcentaje de equipamiento residencial se

ubica entre el 80 y 100%. La composición de la demanda se modifica levemente,

no solo se compone de nuevas demandas sino que se diversifican en:

- Transferencia

- Demanda de sobreequipamiento residencial

- Demanda comercial por nuevos servicios

4.3.1.4 División del mercado

El mercado telefónico es muy heterogéneo; la demanda puede proceder de

dos fuentes principales: los particulares y las empresas o administraciones. Estas

dos fuentes de demanda no tienen las misma necesidad, las primeras presentan

necesidad privada (utilización del teléfono con fines personales), los otros una

necesidad económica o administrativa (problemas de gestión y de relaciones que

requieren una o varias líneas telefónicas).

Esto conduce a una primera distinción de dos tipos de categorías:

74

1. Abonados residenciales

2. Abonados comerciales

4.3.1.4.1 A bañados residenciales

El equipamiento de los residenciales se efectúa, en general, en la fase de

crecimiento rápido de la red. Su porcentaje de equipamiento por vivienda o por

familia está determinado por una ley logística.

4.3.1.4.2 Abonados comerciales

La demanda a este nivel procede de dos fuentes, por un lado el aumento de

líneas por establecimiento, relacionada al desarrollo de la actividad de esos

establecimientos, y por otro lado el aumento de la cantidad de establecimientos,

relacionada con el desarrollo económico.

Para realizar una previsión, necesitamos dos tipos de datos:

- Socio-económicos

- Telefónicos

Los datos socio-económicos suponen una división administrativa que

fragmenta el territorio, mientras, los datos telefónicos necesitan la instalación de

un sistema estadístico interno a la administración.

4.3.2 SITUACIÓN ACTUAL Y PROYECCIÓN AL AÑO 2005

La capacidad proyectada para el año 2005 en los anillos de fibra óptica en el

Distrito Metropolitano de Quito y los Valles, ha sido fijada por ANDINATEL S.A. en

alrededor de 565000 líneas, con una penetración del 25% calculada en relación a

la población del D.M.Q. y los Valles en el año 2005 estimada en 2260000

habitantes.

75

La capacidad actual de las centrales en los anillos del Valle y Cumbayá, se

encuentra detallada en la tabla 4.2:

ANILLO

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

CENTRAL

Quito Centro

Villa Flora

Conocoto

Sangolquí

San Rafael

Est. Terrena

Monjas

Ma. Sucre

Cumbayá

Iñaquíto

Tumbaco

CÓDIGO

QCN

VLF

CNC

SNG

SNF

ET

MNJ

MSC

CMY

INQ

TMB

ABONADOS

28655

38321

8626

8048

11836

0

9332

76115

9423

78264

5651

Tabla 4.2: Capacidad de abonados por central al año 2001

Se propone la siguiente gestión para determinar la capacidad en cada zona

de cobertura de cada sitio de la red existente:

A partir de los datos del Instituto Nacional de Estadísticas y Censo, del

número de viviendas y penetración telefónica por zona en 1990, se estima el

número de viviendas para los años 2001, 2005 y 2010 por zona conservando la

misma distribución del año 1990.

F(.A) (i.1990).F (A)

donde:

F(i,A) designa el número de viviendas residencíales en la zona i en el año A

76

Ftotai(A) designa la población total expresada en número de viviendas en el

año A

Ftotai(1990) designa la población total expresada en el número de viviendas en

1990

La repartición de la capacidad total proyectada en zona fue obtenida al

combinar dos escenarios de evolución extremos. El primero corresponde a una

densidad uniforme en el Distrito Metropolitano de Quito y los Valles como

proyección del estudio, el segundo a una densidad que depende únicamente del

histórico suponiendo que la ley de distribución de la densidad telefónica de

diferentes zonas es constante. La densidad telefónica de cada zona calculada en

relación al número de viviendas está dada por:

D(¡[A)-2-phis('.A)+Dtota,(A)

o

donde:

D(i,A) designa la densidad de la zona i en el año A para el escenario intermedio

Dh¡s(i,A) designa la densidad de la zona i en el año A para el escenario

"histórico"

Dtotai(A) designa la densidad telefónica del Distrito Metropolitano de Quito y

los Valles en el año A

Con:

Dhís(i,A)=D(¡,1990).0^(1990)

donde:

D(i,1990) designa la densidad telefónica de la zona i en 1990

Dt<*ai{1990) designa la densidad telefónica del D.M.Q. y los Valles en 1990

77

De esta forma, la demanda telefónica asociada a cada zona es calculada

para los años 2005 y 2010.

La tabla 4.3 resume la situación en el año 2001 y el resultado obtenido para

la proyección de la red de telecomunicaciones al año 2005.

ANILLO

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

CENTRAL

Quito Centro

Villa Flora

Conocoto

Sangolquí

San Rafael

Est. Terrena

Monjas

Ma. Sucre

Cumbayá

I ñ agüito

Tumbaco

CÓDIGO

QCN

VLF

CNC

SNG

SNF

ET

MNJ

MSC

CMY

INQ

TMB

TECNOLOGÍA

ERICSSON

ALCATEL

NEC

NEC

ERICSSON

ERICSSON

NEC

ERICSSON

ERICSSON

ERICSSON

ERICSSON

ABONADOS

2001

28655

38321

8626

8048

11836

0

9332

76115

9423

78264

5651

ABONADOS

2005

37570

47522

10463

10450

15045

0

11743

87216

13735

90345

7489

Tabla 4.3: Capacidad de las centrales al año 2001 y proyectada al año 2005

4.3.3 PROYECCIÓN AL AÑO 2010

El dimensionamiento de la red para el año 2010 sigue el mismo tratamiento,

descrito en el ítem 4.3.2.

La capacidad proyectada para el año 2010 en los anillos de fibra óptica en el

Distrito Metropolitano de Quito ha sido fijada por ANDINATEL S.A. en alrededor

de 745000 líneas, con una penetración del 28% calculada en relación a la

población del D.M.Q. y los Valles en el año 2010 estimada en 2750000

habitantes.

78

La tabla 4.4 resume la situación proyectada para el año 2005 y el resultado

obtenido para la proyección de la red de telecomunicaciones al año 2010.

ANILLO

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Valle

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

Cumbayá

CENTRAL

Quito Centro

Villa Flora

Conocoto

Sangolquí

San Rafael

Est. Terrena

Monjas

Ma. Sucre

Cumbayá

I ñ agüito

Tumbaco

CÓDIGO

QCN

VLF

CNC

SNG

SNF

ET

MNJ

MSC

CMY

IÑQ

TMB

TECNOLOGÍA

ERICSSON

ALCATEL

NEC

NEC

ERICSSON

ERICSSON

NEC

ERICSSON

ERICSSON

ERICSSON

ERICSSON

ABONADOS

2005

37570

47522

10463

10450

15045

0

11743

87216

13735

90345

7489

ABONADOS

2010

45098

56010

12789

13489

18987

0

13193

99098

18460

104488

9465

Tabla 4.4: Capacidad de las centrales proyectada al año 2005 y 2010

4.4 ESTUDIO DE TRAFICO

4.4.1 CONCEPTOS BÁSICOS

La cantidad de líneas y equipos de conmutación que deban preverse para

atender al tráfico telefónico, se establecerá de forma tal que, durante las horas

pico solo un porcentaje pequeño, por lo general previamente determinado, no

pueda ser establecido. En la práctica para el planeamiento, dimensionamiento y

desarrollo de circuitos telefónicos se necesitan datos que permitan ver

inmediatamente las cantidades de equipos de conmutación y líneas que hay que

prever.

A través de una red de conmutación se establecen enlaces entre líneas de

entrada y líneas de salida. Las líneas de entrada y de salida pueden ser líneas de

79

abonado, líneas de enlace o equipos de conmutación, así como los equipos

centralizados necesarios eventualmente para el establecimiento de las

comunicaciones. Las líneas de entrada que conducen la demanda de

comunicaciones (tráfico de voz, datos, video) a la red de conmutación, forma el

grupo de entrada. Las líneas de salida que para una determinada tarea de

conmutación reciben y retransmiten conjuntamente la demanda de

comunicaciones, forman un grupo de salida.

Una línea de salida está ocupada cuando existe a través de la red de

conmutación un enlace entre una línea de entrada e indicada la línea de salida.

El tráfico cursado por el grupo de salida se compone de las diferentes

ocupaciones de las líneas de salida, considerándose como ocupación cualquier

utilización de un equipo de conmutación o de una línea, independientemente de la

causa de la misma y sin importar si realmente se establece una comunicación

entre abonados telefónicos.

El lapso durante el cual una línea de salida está ocupada sin interrupción, se

denomina tiempo de ocupación; el tiempo durante el cual se emplean por término

medio tas líneas de salida para una ocupación, es el tiempo medio de ocupación.

La intensidad de tráfico es una magnitud sin dimensión, que se representa

siempre en la unida Erlang (Erl), indicando este valor la cantidad de ocupaciones

que en promedio existen simultáneamente. Una sola línea ocupada

constantemente equivale, por lo tanto, a un tráfico con la intensidad 1 erlang.

La utilización efectiva de una línea de salida es una ocupación realizada. La

solicitud de establecer una comunicación que requiere la ocupación de una línea

de salida se considera como ocupación ofrecida. La demanda de comunicación

rechazada (que se pierde o se desborda hacia otro grupo de salida) constituye

una ocupación perdida o correspondientemente se denomina carga a la

intensidad del tráfico cursado; y oferta, a la intensidad de tráfico ofrecido. La

diferencia entre la oferta y la carga es la intensidad de tráfico rechazado. Se

80

designa por tráfico de desbordamiento al tráfico rechazado cuando se haya

previsto la posibilidad de enviar las ocupaciones rechazadas a otro grupo de

líneas (grupo de desbordamiento); si no existe esta posibilidad, se denomina

tráfico perdido al tráfico rechazado.

En la práctica el dimensionamiento de un grupo de salida debe atender

esencialmente los siguientes criterios:

- La forma en que se atiende al tráfico

Sí los equipos de conmutación trabajan, por ejemplo, como sistema de pérdida o

espera.

- Las características de la red de conmutación

La accesibilidad y la clase de la mezcla.

- La clase de tráfico

Las propiedades estadísticas del mismo.

- La calidad de tráfico requerida

El volumen de la pérdida o indicaciones sobre datos de espera.

Según la forma en que se trate la demanda de comunicaciones en un

sistema de conmutación al presentarse bloqueos, se distinguen entre redes de

conmutación dos tipos que trabajan como sistemas de pérdidas o espera.

Por bloqueo se entiende el estado en que es imposible el establecimiento de

una nueva comunicación bien por estar ocupadas todas las líneas del grupo de

salida o porque en la red de conmutación no se pueda establecer ninguna vía a

una línea libre del correspondiente grupo de salida.

En un sistema de pérdidas se rechaza una ocupación ofrecida si la

conmutación deseada no puede establecerse inmediatamente, debido a un

bloqueo, recibiendo el abonado que llama la señal de ocupado.

En un sistema de espera puede mantenerse una ocupación ofrecida que no

puede ser atendida inmediatamente debido a un bloqueo, hasta que se pueda

81

establecer el enlace. Para las esperas que se presentan en estos casos es

importante el orden en que se atienda a las ocupaciones en espera, por ejemplo,

en el orden de su llegada o en orden casual.

4.4.2 PROPIEDADES DE LA RED DE CONMUTACIÓN

Para determinar el rendimiento de un grupo de salida, se define el concepto

de accesibilidad que en esencia está establecido por la cantidad de líneas de

salida que pueda alcanzarse (libres u ocupadas) desde una línea de entrada a

través de la red de conmutación contemplada. Si la accesibilidad es igual en todo

momento, independiente del estado de ocupación de la red de conmutación, se

habla de accesibilidad constante; caso contrario es accesibilidad variable. Cuando

la accesibilidad es constante y su valor numérico es igual al número de líneas de

salida del grupo de líneas contemplado, se llama accesibilidad completa; y si su

valor numérico es inferior a la cantidad de líneas de salida, se denomina

accesibilidad limitada.

En las redes de conmutación de accesibilidad limitada se concentra las

líneas de entrada en subgrupos de entrada. Todas las líneas de un subgrupo de

entrada alcanzan siempre las mismas líneas de salida. Con el fin de que la red de

conmutación rinda el máximo posible, se asignan las líneas de salida del grupo a

los subgrupos de entrada, generando el concepto mezcla.

4.4.3 CARACTERÍSTICAS DEL TRAFICO EN HORA CARGA

Como los abonados, que son las fuentes de tráfico, inician generalmente sus

pedidos de comunicación en forma casual y sin depender unos de otros,

sosteniéndolas por diferente duración de tiempo, generan aglomeración de tráfico.

Para evitar esta aglomeración y proporcionar agrado y calidad de servicio en los

abonados, se toma como referencia el tráfico en la hora carga de un día hábil

normal de la temporada de mayor tráfico para planear y dimensionar una red de

comunicaciones.

82

Por hora carga se entiende según una definición del ITU-T, aquellos 60

minutos del día en los que a través de varios días hábiles el promedio de la

intensidad de tráfico alcanza su máximo.

Se puede suponer que la intensidad del tráfico se mantiene

aproximadamente constante durante las horas carga y que la cantidad de

ocupaciones simultáneas oscila estadísticamente alrededor de su promedio, que

es la intensidad de tráfico.

Las fluctuaciones casuales del número de líneas ocupadas simultáneamente

de un grupo de líneas, depende entre otras cosas del número de fuentes de

tráfico (abonados) origen del tráfico ofrecido.

Por ejemplo, un tráfico de intensidad 5 erlangs tendrá distintas propiedades

de fluctuación según sea originado por 10 abonados, de ocupación permanente, o

100 abonados, de ocupación ocasional. En el primer caso no se puede ofrecer

más servicio cuando ya existen 10 ocupaciones; determinando un tráfico ofrecido

sin bloqueo, es decir sin pérdida ni espera, por 10 líneas de salida. En el segundo

caso, existen 10 ocupaciones y 90 fuentes de tráfico libres que pueden ofrecer

más servicio, estableciendo un tráfico ofrecido con bloqueos en un sistema de

pérdidas.

Para la elaboración de la matriz de tráfico se requiere un análisis de la

composición del tráfico de los conmutadores, para lo cual se necesita de:

- División del tráfico por categorías de abonados

- División del tráfico por categorías de direcciones de la red

En relación a las categorías de abonados se requieren de tres clases:

- Tráfico medio total por abonado residencial

- Tráfico medio total por abonado profesional

- Tráfico medio total por abonados de empresas

83

Las categorías de tráfico de salida y llegada, indicadas en la figura 4.10,

deben a su vez ser divididas en una cantidad de subcategorías que dependen de

la precisión demandada para el estudio. Una red interconmutador, urbana o

interurbana, se compone de conmutadores de tránsito y de haces donde se

mezclan flujos de tráfico de orígenes y destinos muy diferentes. La extrapolación

de los tráficos totales cursados en esos conmutadores no es posible. Por esta

razón, es indispensable proceder a un análisis de los flujos elementales entre

conmutadores de abonados. Para esto es necesario conocer la manera en que se

reparte el tráfico a la salida del conmutador según los distintos destinos finales,

independientemente del encaminamiento.

Tráfico de origen^

Tráfico terminal

Tráficointerno

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Tráfico de salida

Tráfico de llegada

LADO ABONADO LADO DE LA REDFigura 4.10: Categorías de tráfico

4.4.4 MATRIZ DE TRÁFICO 2001 Y SU PROYECCIÓN AL AÑO 2005 Y 2010

DE LOS ANILLOS DEL VALLE Y CÜMBAYÁ EN EL DISTRITO

METROPOLITANO DE QUITO

Mediante la utilización de un software en ANDINATEL S.A. se sigue el

siguiente procedimiento para determinar la matriz de tráfico 2001:

1. Se calcula el tráfico ofrecido teniendo como dato de entrada el tráfico

cursado medido a la hora carga 10 a.m., este dato es recolectado de

cada una de las centrales de los anillos del Valle y Cumbayá en el

Distrito Metropolitano de Quito conjuntamente con el número actual de

circuitos en funcionamiento.

84

2. Se calcula el grado de servicio teniendo como datos de entrada el

número actual de circuitos en funcionamiento y el tráfico ofrecido

calculado en el punto anterior.

3. Se calcula el número de circuitos necesarios con un grado de servicio

normal (valor normal 0.01).

Como resultado del procedimiento descrito anteriormente se obtiene la

Matriz de Tráfico 2001, de Circuitos 2001 y de 2Mb/s 2001 que se ilustra en la

tabla 4.5, 4.6 y 4.7 respectivamente. La matriz de tráfico 2001 es el punto de

partida para realizar la proyección para los años 2005 y 2010, para determinar la

matriz de tráfico 2005 de los anillos del Valle y Cumbayá en el Distrito

Metropolitano de Quito, se utilizó un método manual para lo cual se siguió el

siguiente proceso:

Utilizando los resultados de la proyección de la demanda al año 2005 por

centrales de los anillos de los valles se realiza una aproximación lineal de la

siguiente manera:

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Número de abonados de la central A™,

donde:

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SUR-OESTE

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Para la central de SNG tenemos:

Número de abonados 2001 = 8048

Número de abonados 2005 = 10450

Tráfico de central SNG con SNF en 2001 es: 84.5 erlangs

10450Tráfico central SNG con SNFaxs = - - * 84.5

8048

Tráfico central SNG con SNF2oos = 109.7 erlangs

Con la Matriz de Tráfico 2005 se procede a determinar el número de circuitos

necesarios para cursar dicho tráfico con una probabilidad de pérdida de B = 0.01,

para lo cual nos ayudamos de tas tablas de tráfico. De esta manera obtenemos la

matriz de circuitos 2005.

Ejemplo:

Para el tráfico determinado en el ítem anterior de 109.7 erlangs y con una

probabilidad de pérdida B = 0.01, necesitamos de 148 circuitos.

Las tablas 4.8 y 4.9 ilustran las matrices de tráfico y circuitos

respectivamente para el año 2005. La tabla 4.10 ilustra la Matriz de 2Mbit/s para

el año 2005.

Para la proyección del año 2010, se sigue igual procedimiento que en el año

2005, generando la tablas 4.11, 4.12 y 4.13 de matrices de tráfico, circuitos y

2Mbit/s respectivamente.

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95

4.5 SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN N° 7

El objetivo del sistema de señalización por canal común NT 7, es el de

proporcionar un sistema de señalización de aplicación general normalizado

internacionalmente. Los objetivos fundamentales que persigue la especificación

del sistema de señalización N° 7 del ITU-T son:

1. Tener un sistema para el funcionamiento en redes de telecomunicaciones

digitales, junto con nodos de conmutación o centrales con control por

programa almacenado.

2. Satisfacer exigencias presentes y futuras de transferencia de información

para el diálogo entre procesadores de la red de telecomunicaciones.

3. Ofrecer un medio seguro de transferencia de información en secuencia

correcta y sin pérdida ni duplicación entre nodos de una red de

telecomunicaciones.

4.5.1 ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN N° 7

Uno de los objetivos principales que ha perseguido la definición del sistema

de señalización NT 7 es el poder responder a las necesidades de un gran número

de servicios en materia de señalización (ejemplo: Red Digital de Servicios

Integrados RDSI). La estructura del sistema N° 7 ha sido dividida en dos grandes

partes:

• Una parte denominada Parte de Transferencia de Mensajes (PTM), que

garantiza el transporte fiable de la información de señalización.

• Las Partes de Usuario (PU) específicas del servido-aplicación, que

aseguran la creación y tratamiento de la información de señalización a

transmitir por el PTM. El sistema de señalización N° 7 está concebido para

96

ser usado en forma simultánea en el transporte de mensajes

correspondientes a diferentes servidos-aplicaciones, dando lugar a

diferentes PU.

El principio fundamental de la estructura del sistema de señalización es su

división de funciones en PTM y PU, separadas e independientes para diferentes

aplicaciones. Esta división se ilustra en la figura 4.11.

PARTE DE USUARIO PARTE DE USUARIO

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usuario

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señalización

Funciones

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Figura 4.11: Diagrama funcional del sistema de señalización por canal común

El término usuario se refiere a cualquier entidad funcional que utiliza la

capacidad de transferencia proporcionada por PTM. Las funciones de un tipo

particular de usuario, comprenden un PU. El usuario primordial del sistema es la

señalización telefónica que conforma la Parte de Usuario de Telefonía (PUT). Otro

usuario identificado por la UIT-T, es la señalización correspondiente a

comunicaciones de datos (PUD).

4.5.2 NIVELES FUNCIONALES

La figura 4.12 presenta la estructura general de las funciones del sistema de

señalización.

97

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Señales de control e indicaciones PUD: Parte de Usuario de Datos

Figura 4.12: Estructura general de las funciones del sistema de señalización

4.5.2.1 Función de enlace de datos de señalización (Nivel 1)

El nivel 1 define las características físicas, eléctricas y funcionales de un

enlace de datos de señalización y los medios para acceder al mismo. Su objetivo

principal es proporcionar soporte para un enlace de señalización.

4.5.2.2 Función de enlace señalización (Nivel 2)

El nivel 2 define las funciones y procedimientos para la transferencia de

mensajes de señalización por un determinado enlace de datos de señalización. La

función principal del nivel 2 conjuntamente con el soporte del nivel 1, es

proporcionar un enlace de señalización para una transferencia fiable de mensajes

de señalización entre dos puntos.

98

Un mensaje de señalización entregado por niveles superiores se transfiere

por el enlace de señalización mediante unidades de señalización de longitud

variable. Para un funcionamiento correcto del enlace de señalización la unidad de

señalización comprende, además del contenido de información del mensaje de

señalización, información de control de la transferencia.

Las funciones del enlace de señalización incluyen:

• Delimitación de la unidad de señalización mediante banderas.

• Prevención de la imitación de banderas mediante relleno de bits.

• Detección de errores por medio de bits de comprobación incluidos en cada

unidad de señalización

• Corrección de errores mediante retransmisión y control de la secuencia de

las unidades de señalización medíante números explícitos de secuencia en

cada unidad de señalización y acuses de recibo continuos explícitos

4.5.2.3 Función de la red de señalización (Nivel 3)

El nivel 3 define las funciones de transferencia y los procedimientos que son

comunes e independientes de la operación de los enlaces de señalización

individuales. Como se ilustra en la figura 4.46, estas funciones se agrupan en dos

categorías principales:

1. Funciones de tratamiento de los mensajes de señalización

2. Funciones de gestión de red de señalización

4.5.2.3.1 Funciones de tratamiento de los mensajes de señalización

Son funciones que en la transferencia efectiva de un mensaje, lo dirigen al

enlace de señalización o a la parte de usuario que lo corresponda.

99

4,5.2.3.2 Funciones de gestión de red de señalización

Son funciones que controlan el encaminamiento de los mensajes y la

configuración de los medios de tos que está dotada la red de señalización, en la

base de determinados datos e informaciones sobre el estado de la red de

señalización.

Las diferentes funciones del nivel 3 conversan entre sí, de igual manera que

las otras funciones, por medio de indicaciones y señales de control que se ilustran

en la figura 4.13. La gestión de la red, así como las acciones de prueba y

mantenimiento, pueden incluir el intercambio de mensajes de señalización.

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Figura 4.13:Estructura detallada de las funciones del sistema de señalización N° 7

100

4.5.2.4 Función de la parte de usuario (Nivel 4)

El nivel 4 consta de diferentes partes de usuario. Cada una de estas partes

define las funciones y procedimientos del sistema de señalización, que son

particulares a un cierto tipo de usuario de sistema. Estas funciones y

procedimientos son:

• Usuarios con funciones de comunicación definidas dentro del sistema de

señalización (Ejemplo: funciones de control de PUT y PUD).

• Usuarios con funciones de comunicación definidas fuera de! sistema de

señalización (Ejemplo: Transferencia de información con fines de gestión o

mantenimiento).

En el caso de "usuario extemo", la parte de usuario puede considerarse

como un interfaz de recepción y entrega de información entre el sistema de

usuario externo y la función de transferencia.

4.5.3 MENSAJES DE SEÑALIZACIÓN

Un mensaje de señalización es un ensamblado de señalización de

información, definido en el nivel 3 ó 4, relativo a una comunicación, transacción de

gestión, etc. El contenido de información de un mensaje debe ser un número

entero de octetos, cuyo límite máximo para la transferencia de bloques de

información de usuario es de 256 en mensajes simples.

En el enlace de señalización, cada mensaje de señalización es empaquetado

para formar una unidad de señalización de mensaje (USM) que incluye

información de control de transferencia relativa a las funciones del nivel 2 del

enlace y enviado como una entidad individual.

101

Cada mensaje contiene información de servicio que incluye un indicador de

servicio propio de la parte de usuario de origen, y en algunos casos información

adicional.

4.5.4 INTERFAZ FUNCIONAL ENTRE LAS PARTES DE USUARIO Y LA

PARTE DE TRANSFERENCIA DE MENSAJES

El interfaz funcional entre la parte de usuario y la parte de transferencia de

mensaje presenta un modelo que ilustra la división de funciones entre estas

partes; es puramente funcional y no exige su existencia, física y eléctricamente,

en una implementación dada del sistema de señalización (figura 4.14). La

interacción principal entre PTM y PU está en la transferencia de mensajes de

señalización a través del interfaz. Cada mensaje está constituido por información

de servicio y señalización. La información de delimitación de un mensaje se

transfiere por el interfaz junto con el mensaje propiamente dicho.

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Figura 4.14: Interfaz funcional entre PTM y PU

4.5.5 PROCESAMIENTO Y TRANSFERENCIA DE LOS MENSAJES DEL

SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN N° 7

La figura 4.15 presenta el diagrama funcional de bloques del sistema N° 7,

en la que se representa las fases de información (PU) y transmisión de los

mensajes de señalización (PTM).

102

Las funciones que realiza la parte de transmisión son:

• Almacenamiento de los mensajes de señalización que han de transmitirse

(memoria intermedia del transmisor nivel 2).

• Almacenamiento de los mensajes de señalización que pueden ser

repetidos cuando no se reciben correctamente (memoria intermedia de

retransmisión en el nivel 2).

• Funciones de transmisión para los mensajes de señalización (nivel 2).

• Encaminamiento de los mensajes desde el nivel 4 a la PTM (nivel 3).

La parte de recepción realiza las siguientes funciones:

• Aceptación de los mensajes de señalización y acuses de recibo (nivel 2).

• Almacenamiento de los mensajes de señalización correctos recibidos (nivel

2) y posteriormente enviarlos a la parte de usuario (nivel 3).

• Supervisión de la calidad del canal de datos de entrada; comprobación de

la redundancia de sincronización, alarmas de transmisión realineación

(nivel 1 y 2).

4.5.6 PARTE DE USUARIO TELEFÓNICO (PUT)

La parte de usuario (PUT) define funciones de procesamiento del contenido

de información de los mensajes de señalización específicos de cada usuario.

Estos mensajes constan fundamentalmente de una información de señalización

en el que se incluye: etiqueta, código de encabezamiento, señal propiamente

dicha, categoría de abonado, etc.

La unidad central de proceso del sistema de conmutación almacena los

datos necesarios para el establecimiento de una determinada comunicación,

estos datos son enviados a la parte de usuario que corresponda a través de

software de señalización para su tratamiento.

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Figura 4.15: Diagrama funcional del sistema de señalización N° 7

104

4.5.7 PARTE DE USUARIO DE DATOS (PUD)

La parte usuario de datos (PUD) define los elementos necesarios relativos al

control de la llamada, al registro y cancelación de facilidad en señalización por

canal común utilizando el sistema de señalización N.° 7 para los servicios de

transmisión de datos con conmutación de circuitos. Por lo que respecta a los

procedimientos de control de la llamada y de señalización para facilidades de

usuario y servicios interredes internacionales.

Puede utilizarse para controlar la conmutación de diversos tipos de circuitos

de datos, incluidos los circuitos por satélite, que han de utilizarse en las

transmisiones de datos con conmutación de circuitos a escala mundial. Se ha

diseñado para la explotación bidireccional de circuitos de datos.

El sistema de señalización es adecuado para aplicaciones nacionales de

datos con conmutación de circuitos. La mayor parte de los tipos de mensajes de

señalización de datos y señales especificados para uso internacional se necesitan

también en aplicaciones típicas nacionales de datos. Además, las aplicaciones

nacionales de datos requieren normalmente tipos adicionales de señales. El

sistema ofrece amplia capacidad de reserva en previsión de futuras adiciones de

nuevos tipos de mensajes y señales, de ser necesarios.

Las estructuras de etiqueta especificadas para los mensajes de señalización

de datos exigen que a todas las centrales que utilizan este sistema de

señalización se les asignen códigos incluidos en planes de códigos establecidos

con el fin de identificar sin ambigüedad los puntos de señalización.

4.6 SINCRONISMO

La sincronización de una red digital tiene como objetivo controlar el

deslizamiento en todas las centrales digitales, sobre una tasa máxima admisible

de deslizamiento.

105

4.6.1 DESLIZAMIENTO

El deslizamiento es un tipo de distorsión de transmisión producida

básicamente por la diferencia de frecuencias de los relojes del sistema. Cada

central tiene un reloj que establece la base de tiempo, con el propósito de:

• Recepción de trenes de bits procedentes de otras centrales digitales

• Control de la etapa de conmutación de la central y envío de trenes de bits

conmutados hacia otras centrales.

4.6.2 TASAS MÁXIMAS DE DESLIZAMIENTO

En una red digital se tiene la siguiente jerarquía de tasas máximas de

deslizamiento:

1. Para la Central de Tránsito Internacional (TIN), de acuerdo a la

recomendación G-811 del ITU-T, se deberá tener en condiciones normales

un deslizamiento máximo en 70 días sobre cada enlace digital de 64 kbit/s

a través de la central.

2. La tasa de deslizamiento para una conexión internacional digital de

extremo a extremo, no debe sobrepasar de 5 deslizamientos en 24 horas

en condición nominal, de acuerdo a la recomendación G-822 del ITU-T, la

misma que se encuentra distribuida de acuerdo a:

• Parte tránsito internacional: 8% (1 deslizamiento/60 horas)

• Parte tránsito nacional: 6% (1 deslizamiento/80 horas)

• Parte local: 40% (1 deslizamiento/12 horas)

La repartición de los porcentajes en cada parte de tránsito nacional y local,

son dados por la ITU-T, los cuales pueden variar pero nunca su suma debe ser

mayor que 46%.

Para la red digital de ANDINATEL S.A. las tasas de deslizamiento por central

son:

106

CENTRAL

Local

Nacional

Internacional

DESLIZAMIENTO/TIEMPO

1/12 horas

1/1 Odias

1/1 2. 5 días

RELOJ

1x10^

1x10-lü

1x1 0'11

4.6.3 MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN DE LA RED

Para satisfacer las tasas de deslizamiento mencionadas, básicamente se

utilizan dos métodos de sincronización:

• Operación plesiócrona

• Maestro-esclavo

En la red internacional se utiliza la operación plesiócrona, en la cual los

relojes que controlan las centrales son independientes unos de otros.

En la red nacional se utiliza el método de sincronización maestro-esclavo,

que contiene un reloj de alta precisión para la central de la red que trabaja como

maestro y osciladores de enganche de fase para centrales que trabajan como

esclavas. Las frecuencias de los osciladores de las centrales esclavos se

sintonizan a la frecuencia suministrada por la central maestro, de tal manera que

la frecuencia de la red este unificada. En el caso de que se produjera una falla en

la central maestro, los osciladores de enganche de fase de las centrales esclavos

deben ser capaces de generar la frecuencia correcta durante unos días hasta

restablecer la central maestro.

4.6.4 JERARQUÍA DE LOS NODOS DE SINCRONIZACIÓN Y CALIDAD DE

LOS RELOJES UTILIZADOS

Existen 5 niveles cuya jerarquía es descendente desde el nivel O al nivel 4,

que se especifican a continuación:

107

1. Nivel 0: La central de Tránsito Internacional (TIN) sirve como referencia

nacional de tiempo y opera en forma plesiócrona, está equipada

con un reloj de alta precisión y estabilidad, el tipo de reloj es de

cesio con una precisión superior a 1x10"11 y debe cumplir con los

parámetros de calidad establecidos en la recomendación G-811

del ITU-T. En el caso de producirse una falla en el suministro de la

señal de reloj, se ha previsto la utilización de un reloj atómico

externo de reserva que suministra la señal de reloj a los principales

nodos de red.

2. Nivel 1: Los centros de tránsito secundarios de Quito, disponen de relojes

con osciladores especiales controlados a cristal con una

estabilidad superior a 1x10"10/día y 1x10"10/año, se utiliza el método

de sincronismo maestro-esclavo.

3. Nivel 2: Los centros de tránsito primarios y centrales tándem disponen de

relojes con osciladores de cristal controlados por tensión con una

estabilidad superior a IxIO^/día y IxIO^/año, se utiliza el método

de sincronismo maestro-esclavo.

4. Nivel 3: Las centrales terminales disponen de relojes con osciladores de

cristal controlados por voltaje con una estabilidad superior a 1x10'

9/día y IxIO^/año, el método de sincronismo es maestro-esclavo,

actuando como centrales maestro la tránsito primario y tándem, y

como centrales esclavo las locales.

5. Nivel 4: Las unidades remotas de abonado están sincronizadas a su

respectiva central local mediante sincronismo de tipo maestro-

esclavo, actuando como central maestro la local y como esclavo la

unidad remota. Los relojes de las unidades remota también están

formadas con osciladores de cristal controlados por voltaje, con

una estabilidad superior a 1x10"7/día y 1x10~4/año.

108

4.6.5 ESTRUCTURA ACTUAL DE LA RED DE SINCRONISMO

En la figura 4.16 se presenta la estructura actual de la red de sincronismo, en

la que podemos destacar los siguiente:

RED ACTUAL DE SEÑALIZACIÓN N" 7(RED LOCAL QUITO Y VALLES)

PLATAFORMADEBED

NOTAS: DOBLE ENLACE

UN ENLACE

UN ENLACE ASOCIADO

ENLA CE PENDIENTE

SUR

NÜR PE

Q PUNTO DE SEÑALIZACIÓN PS

Q PUNTO DE THMiSFeRENCIA DE PTS Sx

i--; pu^TODeTR^sfEfiENCMOE PTSSx ALTERNO O DE RESERVA

* CAPACIDAD DE ENLACES OES* EN TDQ2 YMSC1 ESTA COPADA

Figura 4.16: Estructura actual de la red de sincronismo

109

4.7 TECNOLOGÍA DIGITAL SÍNCRONA

4.7.1 ¿QUÉ ES EL SISTEMA DE JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA (SDH)?

Al considerar la transmisión de señales B-ISDN1, como en el caso de la

HDTV2, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-T), llegó a la

conclusión, mediante estudios realizados, que ningún sistema, en aquel tiempo,

cumplía con los requisitos básicos para lograr un transporte eficaz de dichas

señales a través de una red. Por consiguiente, antes de proceder con la

estandarización det Interfaz de Usuario en Red (UNÍ), se tomó la cuidadosa

decisión de establecer un nuevo estándar de jerarquía digital que fuese único y a

la vez común a nivel internacional.

La Jerarquía Digital Síncrona (SDH) define las especificaciones de interfaz

necesarias para multiplexar eficientemente varios tipos de señales, tanto para

servicios de alta velocidad como para aquellos, ya existentes, de baja velocidad.

La SDH fue incorporada como el nuevo estándar en noviembre de 1988 por el

Grupo de Estudio 18 de la ITU-T y sometida a una revisión parcial en 1990.

Las características de SDH se resumen en:

1. Interfaz síncrona unificada

Es muy fácil encontrar elementos tributarios en una señal de alta velocidad

multiplexada ya que la red es síncrona. La red SDH puede controlar distintos

tipos de información, así sean en sistemas de 2Mb/s como de 1,5Mb/s. Con

el interfaz unificado es posible crear un ambiente "multiproveedor" para los

operadores de red.

2. Multiplexión flexible de varios tipos de información

1 B ISDN: También RDSI-B; Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha - una red capaz de transmitir una

amplia gama de servicios, incluyendo señales de video.

2 HDTV: Televisión de Alta Definición.

110

El sistema SDH es capaz de multiplexar varios tipos de información con

amplia flexibilidad como, por ejemplo, en el caso de un servicio telefónico

actual al de un servicio futuro de alta velocidad. Por lo tanto, es posible crear

una infraestructura desde ahora capaz de soportar servicios futuros de tipo

B-ISDN.

3. Capacidad abundante de encabezamiento

SDH tiene gran capacidad para trasmitir información OAM (Operación,

Administración y Mantenimiento). Además, provee altos niveles de

funcionalidad y seguridad en la red.

Para hacer todo esto posible, diversas tecnologías han sido introducidas:

"puntero", "trama de 9 filas", "contenedor virtual", "octeto de encabezamiento" y

"sección y trayecto".

La técnica SDH es una nueva jerarquía digital que:

• Trabaja con señales de 155,52Mbit/s (STM-1), 622,08Mbit/s (STM-4),

2,48832Gbit/s (STM-16), y 9,953.28Gbps (STM-64).

• Puede transportar tanto señales PDH existentes como futuras de ATM.

• Las funciones básicas son las mismas que en PDH.

• Multiplexión de señales digitales de menor a mayor velocidad de bits y

transmisión eficaz de grandes cantidades de información.

Esta nueva jerarquía de transmisión adopta una estructura de multiplexión

sincrónica para el multiplexaje de las tributarias en una señal STM-N, esto permite

que el proceso de multiplexaje y demultiplexaje sea mucho más sencillo

permitiendo un acceso simple en las tributarías de baja velocidad. A través de

este mismo medio de transmisión se puede gestionar las funciones de Operación,

Administración, Mantenimiento y Configuración de partes componentes de la red.

Las principales diferencias entre la Técnica SDH y la Técnica PDH vienen

dadas por tres puntos principales:

111

I. SDH es una red síncrona

Todos los elementos de red trabajan con la misma señal de reloj.

II. SDH dispone de abundantes bits de encabezamiento

Para transmitir gran cantidad de información para la gestión de red.

III. SDH dispone de una estandarización unificada

Común a Europa, América y Japón en jerarquías digitales.

Interfaces ópticas estandarizadas.

Estas diferencias son los beneficios principales que presenta SDH, que se

los puede sintetizar a continuación:

Red Síncrona

A Proceso de multiplexión simple

A Acceso fácil de señales tributarias en una señal multiplexada de alta

velocidad de transmisión.

Las funcionalidades de SDH se encuentran resumidas en lo siguiente:

INSERCIÓN/EXTRACCIÓN: Distribución

ANILLO: Recuperabilidad

CONEXIÓN CRUZADA: Gestión de calidad

Gestión de ancho de banda

Diversidad de ruta de protección

Gracias a la red sincrónica, se logran beneficios de accesibilidad a los

tributarios de baja velocidad.

Si se comparan los accesos a los tributarios de PDH y SDH, las diferencias

son notables, especialmente si consideramos la cantidad de equipos

independientes a ser utilizados y la flexibilidad que ofrece a la red la gestión de

sus funciones.

112

MUXINSERCIÓN-EXTRACCIÓN

STM-1

SDH

I II M1NIXCON |L J

STM-1

2M

Figura 4.11: Acceso simple a tributarias

Bits de encabezamiento

Realización de un sistema de gestión de red sumamente avanzado

- Gestión de fallas

- Gestión de configuración

- Gestión de comportamiento

- Gestión de seguridad

- Gestión de cuenta

El uso de los bitios auxiliares representan una herramienta útil para poder

gestionar la red de una manera eficiente y flexible. A estos bitios auxiliares se les

conoce como canales de encabezamiento los cuales se dividen para las capas de

transporte en encabezamiento de sección y encabezamiento de línea, y para las

capas de trayecto en encabezamiento de trayecto.

Interfaz unificada

- Ambiente multiproveedor

- Conexión Internacional

113

La ventaja de disponer interfaces unificadas, le permitirá obtener al cliente un

ambiente multiproveedor, además de garantizarle conexiones internacionales.

En conclusión SDH es una infraestructura para las redes de comunicaciones

del presente, que permite el uso eficiente de servicios de banda ancha e

inteligentes.

4.7.2 RECOMENDACIONES DEL ITU-T SOBRE SDH

Teniendo como objetivo la "Unificación de Jerarquías Digitales", se realizó un

intenso estudio cuya fase terminó en 1988. Dando como resultado las

recomendaciones básicas sobre SDH G-707, las cuales se encuentran como un

compendio de las antiguas G-707, G-708 y G-709 que fueron publicadas con una

rapidez sin precedentes. Luego fueron completadas otras recomendaciones

además de posteriores revisiones de las primeras.

Si se compara con previas recomendaciones, estas recomendaciones cubren

una mayor área, especialmente en el campo de OAM (Operación, Administración

y Mantenimiento). Los objetivos y el modelo que hacen referencia al OAM son

bastante claros y ejecutables; en las recomendaciones G-782 y G-783 se indican

los modelos de equipos y en las recomendaciones G-784 y G-774 se informa

sobre la administración de la gestión.

A continuación se presenta la referencia de cada recomendación:

G-707 Velocidad de bits de SDH

G-708 Interfaz de nodos en la red para SDH

G-709 Estructura de multiplexión síncrona

G-773 Protocolos para interfaz Q

G-774 Modelo de información de gestión de SDH para vista de elemento de

red

G-782 Tipos y características generales de equipos de multiplexión SDH

114

G-783 Características de bloques funcionales de equipos de multiplexión

SDH

G-784 Gestión de SDH

G-803 Arquitectura de redes de transporte basadas en SDH

G-957 Interfaces ópticas para equipos y sistemas relacionados con SDH

G-958 Sistemas de línea digital basados en SDH para uso en cables de fibra

óptica

Recientemente G-707, G-708 y G-709 fueron convertidos gradualmente en

G-70x.

4.7.3 VELOCIDAD DE BITS DE SDH

Todos los elementos de una red síncrona SDH se rigen por una misma señal

de reloj suministrada por una sola fuente común. Las velocidades de transmisión

están establecidas en 155,52Mb/s y múltiplos enteros de esta (Ejemplo: N x

155,52Mb/s). Hasta ahora se reconocen cuatro velocidades fundamentales

denominadas STM-N (módulo de transporte síncrono-N), donde el coeficiente

multiplicador N = 1, 4, 16 y 64 para generar velocidades de 155,52Mb/s,

622,08Mb/s, 2,48832Gb/s y 9,953280Gb/s respectivamente.

El sistema PDH exige justificaciones de frecuencia en todo proceso de

multiplexión. Por consiguiente, las relaciones entre las velocidades de transmisión

en distintos niveles no logran ser múltiplos enteros.

En cuanto a la transmisión de señales PDH sobre un sistema SDH, sólo

califican las velocidades 1,5Mb/s, 2Mb/s, 6,3Mb/s, 34Mb/s, 45Mb/s y 140Mb/s

para lograr interfaz entre dos sistemas. También se considera la velocidad de

51,84Mb/s como método de transmisión SDH a baja y mediana capacidad, tales

como en los medios de transporte de radio y satélite. Esto, sin embargo, no

representa un nivel válido de SDH.

115

CEPT2.048 Mb/s8,448 Mb/s34.368 Mb/s139.264 Mb/s

ISTM-1

| STM-4

1 STM-16

| STM-64

NORTEAMÉRICA JAPÓN1.544 Mb/s 1.544 Mb/s6.312 Mb/s 6.312 Mb/s44.376 Mb/s 32,064 Mb/s

97,728 Mb/s

15!

62

2,48

9,

520 Mb/s

,080 Mb/s

320 Mb/s

Í53.280 Mb/s

a) SDHI G.7075 _

PDHG.702

STM, Módulo de transporte síncrono

* La velocidad de 51,840 Mb/s que no representa un nivel de SDH,también se considera como capacidad baja y mediana basada en radio y satélite.

Figura 4.17: Velocidades de bits de SDH

4.7.4 CONTENEDOR VIRTUAL, SECCIÓN Y TRAYECTO

Con la introducción de SDH surgen muchos conceptos nuevos: contenedor

virtual, sección y trayecto se encuentran entre los más importantes. Toda

información de servicios es transportada a través del sistema de transmisión SDH,

el cual se halla dentro de una caja llamada "contenedor virtual" (VC). Se preparan

varios VCs diferentes para contener distintos tipos de información de la siguiente

forma:

VC de orden inferior

VC-11 Tamaño equivalente a 1,5Mb/s

VC-12 Tamaño equivalente a 2Mb/s

VC-2 Tamaño equivalente a 6,3Mb/s

VC de orden superior

VC-3 Tamaño equivalente a 34Mb/s y 45Mb/s

VC-4 Tamaño equivalente a 140Mb/s

Si se considera al VC como una unidad para procesar señales (ejemplo:

multiplexión, conexión cruzada, etc.) dentro del sistema SDH, las características

del servicio dejan de ser una preocupación ya que toda información, por muy

116

distinta que sea, lleva la misma apariencia del VC. Al mismo tiempo, toda

información necesaria para la administración del VC de extremo a extremo es

añadida a este.

Existen dos tipos de sección:

- De regenerador

- De multiplexor.

La sección de regenerador representa un segmento en las facilidades de

transmisión entre un elemento de red terminal (LT), donde se genera o termina

una señal STM-IM, y un regenerador o entre dos regeneradores.

Ensamblaje de VC

Ensamblaje de STM-N

Sección de Sección de Sección de, regenerador \. regenerador-

Sección de multiplexor

Figura 4.13: Esquema de sección y trayecto

La sección de multiplexor es un medio de transmisión entre dos LTs

consecutivos. Uno se encarga de originar la señal STM-N y el otro de terminarla.

La red SDH está compuesta por varias secciones de multiplexor con distintos

niveles de STM según la capacidad de transmisión exigida en cada sección.

Trayecto es la conexión lógica entre un punto donde se ensambla un VC y

otro donde este es desensamblado. Es como un caño que conecta dos puntos,

entre los cuales se manifiesta un servicio atravesando una serie de secciones de

multiplexión.

117

2M,34,140M[M, B-ISDN,

OTROS

MUX,LTfADM o DCS(terminación M SOH)

_ _ Regenerador(terminación R SOH)

-Contenedor virtual(terminación POH)

Figura 4.1 8: Esquema de sección y trayecto

4.7.5 ESTRUCTURA DE MULTIPLEXION SDH

4.7.5.1 Terminología

4.7.5.1.1 Contenedor (C-n):

Estructura de información con capacidad de transmisión estándar para

transportar señales PDH o B-ISDN. Este contiene tanto bits de información como

de justificación para sincronizar la señal PDH al reloj de frecuencia SDH, al igual

que otros bits con función de relleno.

4.7.5.1.2 Contenedor virtual (VC-n):

Estructura de información con soporte para la interconexión en la capa de

trayecto que consiste en carga útil de información (PAYLOAD) y encabezamiento

de trayecto (POH) para administrar el trayecto de VC. Por ejemplo, VC-2, VC-11 y

VC-12 son contenedores virtuales de orden inferior con carga útil C-2, C-11 y C12

respectivamente. VC-3 y VC-4 son los de orden superior con carga útil C-3 y C-4

respectivamente o combinación de varias capas de orden inferior. A este proceso

se le llama comúnmente "mapear".

118

4.7.5.1.3 Unidad tributaria (TU-n):

Estructura de información cuya función consiste en proveer adaptación entre

un VC de orden inferior y uno de orden superior. Esta consiste en un VC de orden

inferior y un puntero TU el cual se encarga de mostrar el desplazamiento entre el

comienzo de la trama VC de orden inferior y el de la trama VC de orden superior.

A esto también se le llama "alineamiento" (aligning).

4.7.5.1.4 Grupo de unidades tributarias (TUG-n) :

Se encarga de combinar una o varias unidades tributarias (TU). Por ejemplo,

un TUG-2 puede combinar un solo TU-2 o un grupo homogéneo de TU-1s

idénticos y un TUG-3 puede combinar un TU-3 o un grupo homogéneo de TUG-2.

4.7.5.1.5 Unidad administrativa (AU-n):

Estructura de información cuya función consiste en proveer adaptación entre

una carga útil de un VC de orden superior y un STM-N. Esta consiste de un VC de

orden superior y un puntero AU el cual se encarga de mostrar el desplazamiento

entre el comienzo de una trama VC de orden superior y el de una trama STM-N.

Por ejemplo, AU-4 consiste de un VC-4 y un puntero AU, mientras que AU-3

consiste de un VC-3 y un puntero AU.

4.7.5. /. 6 Grupo de unidad administrativa (A UG):

Grupo homogéneo de un AU-4 o tres AU-3 combinados por multiplexión por

intercalación de bytes,

4.7.5.1.7 Módulo de transporte síncrono (STM-n):

Estructura de información con soporte para conexión de estrato de sección

que consiste en carga útil de información (PAYLOAD) y encabezamiento de

sección (SOH) para gestión de sección. 155,52Mb/s es lo definido como un STM

básico. En STM-n, la velocidad es determinada por n, donde este representa un

múltiplo entero de 155,52Mb/s.

119

4.7.5.2 Estructura de multiplexión

Hay dos maneras de formar una señal STM-n. Una es a través de AU-3,

usada en Estados Unidos, Japón y algunos otros países, conocida en

Norteamérica como SONET (red óptica síncrona). La otra es a través de AU-4,

usada en todos los demás países. Para interconectar estos dos estándares, se

utiliza normalmente un TUG-2.

Procesamiento del punteroMultíplejáónAlineaciónProyección

Figura 4.19: Estructura de muttiplexión SDH

C-12

PTR - - Puntero

S bits de relleno

|POH C-12 | VC-12Valor de desplazamiento ^^^_^^^_^

pTR] ^ I VC-12 I TU-12

3 1 2 *L TUG-2

r. "nJG-2 TUG-3

[POH] ^i 2| "nJG-3

VC-4• de de«pliz«iniBnto

SOIa N AUG

VC-4

AU-4

AUG

STM-N

Figura 4.20: Proceso de multiplexión de 2Mb/s al SDH

4.7.6 ESTRUCTURA DE TRAMA SDH

4.7.6.1 Estructura de trama STM-1

La estructura básica de trama STM-1 es como un marco con una distribución

de bytes en nueve filas con 270 columnas. La trama entera posee una longitud de

125(j,s. El orden de transmisión es por filas y en cada fila los bytes se transmiten

120

de izquierda a derecha. Las primeras nueve filas y columnas contienen el

encabezamiento de sección (SOH), con la excepción de la cuarta fila que se

utiliza para el puntero AU. Las siguientes 261 filas bajo las mismas nueve

columnas corresponden a la carga útil (PAYLOAD), donde se transporta o un VC-

4 o tres VC-3s.

Las primeras tres filas de SOH son encabezamiento de sección de

regenerador (RSOH) el cual es accesible en regenerador y multiplexor, y desde la

quinta hasta la novena fila son encabezamiento de sección de multiplexor

(MSOH) el cual es accesible solamente en multiplexor.

I bto- 1 byte

123 Mi

A-SOH; tara de seoóán da regeneradorM-SOH: tara de sección da nwftqfcKr

Figura 4.21: Estructura de la trama STM-1

Todas las estructuras de trama SDH utilizan nueve filas. Esta cantidad es

precisa para proveer una mejor disposición de señales dentro de la trama en

ambas velocidades 2Mb/s y 1,5Mb/s. De esta manera es posible hacer que todos

los bytes en una columna pertenezcan a una misma fuente de información y esto

permite un sistema bien sencillo para procesar las señales SDH.

La frecuencia de trama (8kHz) es seleccionada de modo que un byte de la

trama pueda corresponder a la capacidad de transición de un canal a 64kb/s, de

allí la capacidad de transporte completa de la trama STM-1 es:

121

'STM-1

_ 8 ^ (9x270) 8x1Q:

~ A X B X C

Donde:

A: número de bits que tiene un byte

B: número de bytes que forman STM-1

C: frecuencia de trama STM-1

4.7.6.2 Estructura de trama STM-n

La multiplexión de ta carga útil STM-1 a la carga útil STM-n se realiza a

través de multiplexión por intercalación de bytes. Esto normalmente ocurre

después de completar el proceso de terminación de los SOHs y renovación de

punteros correspondientes a cada STM-1 (AU-4 o AU-3s). Finalmente se

ensambla un nuevo SOH listo para STM-n

STM-1 (AU-4) STM-N

----- EBB

STM-1

[-1

ccc

NNN

- -N - CBAN -• CBAX. STM-N

Multiplexión por intercalación

M—9xN *-! xN

9 filas

iRSOH

AUPTR

MSOH

ABC -- N A B C - - N ---- ---- N

---- N 125 MS

Figura 4.22: Estructura multiplexión trama STM-N

4.7.7 FUNCIONES DE PUNTERO

Existen dos punteros: AU y TU. El puntero AU se utiliza para colocar los VCs

de orden superior en STM-N. Este también muestra la dirección donde comienza

la trama de carga útil del VC dentro de la trama STM. El puntero TU se encarga

122

de alinear varios VCs de orden inferior en un VC de orden superior y además

indica la dirección donde comienza la carga útil del VC dentro de la trama VC de

orden superior. Ambos se encargan de dos funciones principales:

• Disminución en retardo de multiplexión y

* Justificación de diferencia en frecuencia entre una trama y una carga útil.

Un puntero normalmente se divide en cuatro partes. H1, H2, H3 y otros bytes

no utilizados forman el puntero AU. V1, V2, V3 y V4 (uso futuro) forman el puntero

TU. Las primeras dos partes de un puntero (H1,H2,V1,V2) se utilizan para la

indicación de direcciones y control de justificación. La tercera parte (H3,V3) es la

llamada "oportunidad de justificación", lo que quiere decir que se encarga de

indicar cuándo es necesaria la justificación. El uso de Hn y Vn es idéntico.

Ejemplo:2Mb/« a STM-1 vía AU-4

Figura 4.23: Función de puntero

1

tn/ltf \J ' — - — —

# _ _ _ _ 3 bytes consecutivos tienen el mismo número

Figura 4.24: Puntero AU-4 y número de desplazamiento de puntero

123

VI105

1

139

V2

?i

14

V33511169

V4

7?1

104

t36bytes

—500 Mí

VC 12

TU 12

Figura 4.25: Puntero TU-12 y número de desplazamiento de puntero

4.7.7.1 Disminución en retardo de mu I tiples ion

Normalmente las señales que se originan en distintos puntos presentan

ciertas diferencias de fase a consecuencia de sus contrastes en longitud de

transmisión y tiempos de generación. Para poder alinearlas utilizando los

procesos más comunes de multiplexión, cada señal debe ser escrita en memoria

y leída después bajo una nueva fase de la trama que va a ser multiplexada. Por lo

tanto, es inevitable causar un retardo adicional equivalente a la mitad del tiempo

de trama promedio, que como máximo llegaría a ser hasta el tiempo total de la

trama. Además, se necesita una capacidad de memoria bien amplia ya que el

aumento en retardos tiene como resultado una degradación en la calidad de la

información a ser transmitida.

Para evitar estos inconvenientes, se ha introducido un nuevo método

utilizando punteros en la multiplexión de señales SDH. En este se asigna un

puntero a cada VC que va a ser multiplexado para indicar el desplazamiento

relativo entre el VC y la trama nueva tomando una dirección en dicha trama. De

hecho, cada VC tiene un valor de puntero distinto que se renueva en cada

proceso de multiplexión al que es sometido, de manera que no es necesario

introducir retardo adicional con propósitos de alineación.

124

STM-N //Afi / /

/ /Señal de entrada

Setal centran* ilneadt

Figura 4.26: Renovación de puntero

4.7.7.2 Justificación de diferencia en frecuencia entre una trama y una carga útil

En realidad, la justificación de frecuencia no es un requisito en la red SDH

siendo esta una red síncrona donde todos los elementos de red funcionan bajo el

mismo reloj. Sin embargo, cuando esta red SDH se manifiesta a través de varios

operadores independientes o distintas naciones que dispongan de una fuente de

reloj principal alterna, cabe la posibilidad de que estos estén a otra frecuencia.

También existe la posibilidad de que algunos elementos de red utilicen su propia

fuente de reloj, modo de retención o modo de operación libre, debido a fallas y su

frecuencia se desvía de la red principal.

1

4

9

<N

/"

H1** H2** H3H3H3

\ \l H2

N N N S 3 I D 1 D 1 D

Oportunidad de justificación negativa

(3byte>)

0 0 0

^^_^OportunBl«d de jostificación poiitiva

(3

I : Bu de iooromcato Control de jutíiODación neg.w . D r B* de deoremento invierte obco büs-D

j Controlde justificación poi

itiva

e votoitiva

, invierto orneo bju-I^ ,™lor OM punieni__W 1^ ^ ' acepU por mayor» devoto»

Figura 4.27: justificación de AU-4

Se provee la función de justificación a la red SDH para eliminar esta

diferencia en frecuencia. Este proceso se lleva a cabo cambiando el número de

125

puntero y utilizando bytes de oportunidad de justificación, los cuales son parte del

puntero y de uno de los bytes de carga útil. Se utiliza el byte H3 para realizar

justificación negativa o para transportar información cuando la frecuencia de la

carga útil es mayor que la frecuencia de la trama (H1 y H2 registran un número de

puntero). Esto es evidente cuando se invierten los bits en decrementos del

número de puntero que se encuentra en los bytes de H1 y H2. En las próximas

tramas, el valor de H1 y H2 es disminuido por uno y conservado así hasta la

próxima justificación.

En el caso en que la frecuencia de la carga útil resulte menor que la

frecuencia de la trama, los bytes próximos al puntero, que se encuentran en la

dirección O, se utilizan como bytes de relleno sin transportar información alguna.

Este sería el caso de justificación positiva. Esto se indica invirtiendo los bits de H1

y H2 e incrementando los valores del puntero por uno.

HI | Y | Y |m | 1 | i |HJ |H3 |H3

/ tHI | Y |Y |H3 | 1 | I |H3 |HJ |H3

/ •(Y |Y |m | i 1 1 |ro |HI |HJ

vc-^

^

^tt-i

invertidoi)

HÜ4

ÍT-i""l

n | n [ n ñu |IH-I |

epurtfero

n 1 n 1 n I.H-Í Un-l |' ' ' P T«q«2

LHÉttoOb I

Ti ~l "a ~l n

* /HI [Y |Y \m |i |, |ra | m |m |1 —

ubn> (it<-l)

, k&-I-1 TS-IX

Comienza da VC-4 (mvo)unitiva j**"

Tramí

TU |tt*l | _ _ *. _

Trama 4

125)11

250 ja

375(ii

500,1»

Figura 4.28: Justificación de AU-4: Justificación positiva

En resumen, se emplean dos funciones distintas de justificación en el

proceso de multiplexión SDH, una cuyo propósito central es ajustar las diferencias

en frecuencia dentro de la red SDH y la otra se utiliza como herramienta de

mapear, para proyectar una señal PDH dentro de un contenedor (C-n) y su

propósito es sincronizar señales PDH a la red SDH.

126

Hl Y Y HJ H3 H3

| Y | Y |m I 1 [ I JH3 |1P |m

UL-LHl Y Y

IT 1^ I'

CmnaUD Jcl«M

\Wor*i)*t

lo-:

h-:

- I • I • K

Vfcfc» tt tuMtn (bíi D ina«U«)

•tifinciAii

n-l)

D-l

Figura 4.29: Justificación de AU-4: justificación negativa

4.7.8 ENCABEZAMIENTO

Los sistemas PDH ya existentes también poseen muchos bits de

encabezamiento, los cuales transmiten servicios tales como información de

alarmas remotas. Estos, sin embargo, son de poca capacidad, al menos lo

suficiente como para aprobar los requisitos mínimos que eviten un aumento en la

velocidad de transmisión en línea. En esencia la encabezamiento de SDH es igual

a la de PDH, pero con mucha mayor capacidad y transportabilidad de grandes

cantidades de información OAMP. El medio principal de transmisión en SDH es

como una fibra que, por sus características de banda ancha, es prácticamente

inmune a imperfecciones que puedan ser causadas por aumentos en velocidad de

transmisión.

4.7.8.1 Encabezamiento de sección (SOH)

1. 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 00101OOC.

127

C A R O A Ú T I L > T M -

Funciones de tarea de secciónEntramadoTrazo de sección de regeneraciónCanal de comunicición de datos

Canal de servicioMonitoreo de errores

C anal del usuarioM onitoreo de erróte»

Señalización APS

Estado de sincronizaciónReporte del estado de sección

Al

Bl

DI

Al Al AI

El

DI

A2 AZ JO

Fl

D)

XX,

XX

Puntero 00 AUB3

D4

D7

MCsi

BZ

¿1

Bl

£1

Kl

Dí

DI

DIO¿i U MI

Kl

D«

D9

DIOUi

^*)K

X -Byte ICTVldH píft UID IUC

• 1D 1

11

D4

DT

D 10

"

1!

Zl

• I

El

~~x~

1 1D 1

PanE I

D 1

D 1

D 1*

JuJ-Lú,

tío (i

Zl

) AU

y i

JOrD

E

D

D

D ID

11

x=,X

^ •«r

J»•><

" x;

(AI.2)(JO)(DI-3)(D4-12)(El)(E2)(Fl)(Bl)(B2)(Kl.Z)(K2)(SI)( M I )

provisional, para estudio adicionalDCC de sección de regenerador,OCC de sección de multiplexor,accesible en regeneradoresaccesible en multiplexoreíCanal despejado de 64 kb/sBIP-8 de sección de regeneradorBIP-24xN de sección de multíplexorconmutación de proteooión auto mi lio atambién usada como MS-AIS y MS-RDIindicación de nivel de calidadREÍ (cónico de BIP-24xN)

RDI: Indicación de defecto remoto(ante* FERF, Talla de recepción

„„. . je extremo lejano)REÍ: Indicación de Error Remoto

(antes FEBE, error de bloqueextremo

MS: Sección de mulüplexor

DCC: Canal de comunicación de datos

Figura 4.30: Estructura de trama de ST M-1 y tarea de sección

2. Traza de sección de regenerador JO

El uso de JO está aún bajo estudio. Este byte ha sido definido formalmente como

identificador STM.

3. Monitoreo de errores B1, B2

Los errores de transmisión son monitoreados independientemente en las

secciones de regenerador y multiplexor. B1 es para la sección de

regenerador y B2 para la de multiplexor. El método de monitorear se llama

BIP-n (paridad n de bits intercalados). La señal que es monitoreada se divide

en bloques pequeños con "n" cantidad de bits en cada uno. La prueba de

paridad par se aplica a cada bit por independiente en todos los bloques de la

trama comenzando por el primero hasta el último (bit n). El resultado aparece

después en el bit correspondiente del byte B en la trama siguiente. El BIP de

la sección de regenerador (B1) utiliza n = 8 y se aplica a todos los bytes

128

luego de haber sido mezclados. Además, el B1 se renueva en todo

regenerador. El BIP de la sección de multiplexor (B2) utiliza n = Nx24 (N de

STM-N) y excluye los bytes de RSOH debido a que los regeneradores

renuevan el B1 y cambian los D1-3, E1 y F1 cuando estos son accedidos. El

B2, sin embargo, queda intacto en regeneradores. De esta manera pueden

monitorearse por separado tanto el promedio de error de cada sección en

todo regenerador como la ocurrencia total de errores en la sección de

multiplexor.

trama#n

trama#n+l

i 1 ? ••• K" —8[ in ¿n "-n OB

Figura 4.31: Principio de BIP 8

Bf ,rew

uvación de B 1 en cadaamador

#n+l/

IfB2 B2 B2

Ren

/

ovación d«B2 »íáo en nnJti)iajwt

BIP 8 para sección de regenerador BIP Nx24 pira sección de mntóplexor

Figura 4.32: BtP de tarea de sección

Canal de servicio para Ingeniería E1, E2

Los bytes E1 y E2 proveen circuitos de canal de servicio de ingeniería. E1 es

accesible en regeneradores y multiplexores, E2 solo en multiplexores. Cada

circuito posee una capacidad de 64kb/s.

Canal de usuario F1

129

Este es un canal de datos despejado de 64kb/s que puede utilizar cualquier

operador de red para sus propósitos.

6. Canal de comunicación de datos (DCC) D1-3, D4-12

Tres bytes en el RSOH (D1-3) y nueve en el MSOH (D4-12) son asignados

como canales de comunicación de datos para transmitir información OAMP

hacia multiplexores y regeneradores y viceversa. Estos canales son de

192kb/s y 576kb/s, respectivamente.

7. Señalización de conmutación de protección automática (APS) K1, K2

El intercambio de información APS 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). Antes de las últimas recomendaciones, MS-RDI era

conocido como MS-FERF.

8. 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, la cual provee

administración y recuperación de fallas en la distribución del reloj de

sincronización.

9. Notificación de estado de sección M1

El resultado de BIP-Nx24 se reporta a su extremo de origen por el byte M1

como MS-REI (indicación de error remoto). Antes de las últimas

recomendaciones, REÍ se conocía como FEBE.

10. Z1 y Z2 son bytes de reserva.

4.7.8.2 Encabezamiento de trayecto de orden superior (VC-3, VC-4)

1. Traza de trayecto J1

Este byte se utiliza para transmitir una validación de trayecto y señal de

trazo. Este forma una trama de 16 bytes que consiste de un byte marcador

de trama y 15 caracteres ASCI I programables. Los caracteres son

transmitidos de manera repetitiva para que, de este modo, una terminal

receptora de trayecto los compare con la cadena de caracteres más

esperada y verifique la conexión continua con el transmisor deseado.

130

Monitoreo de errores B3 (trayecto BIP-8)

Esta función monitorea el comportamiento en la transmisión de extremo a

extremo del servicio (VC), el cual viaja a través de distintos tipos de media

que pudiesen cambiar la ruta y evitar fallas.

Etiqueta de señal C2

El C2 muestra fa composición del VC:

No equipado:

Equipado no especificado:

Estructura TUG:

TU bloqueado:

la sección es completa pero no existe equipo

para generar el trayecto.

servicios fuera de los definidos a continuación

para VC-4, transporta TUG-3s, no señales de

140M para VC-3, estructura SONET,

transporta TUG-2s, no señales de 45M o

34M.

para compatibilidad con versiones anteriores.

(fue eliminado de la recomendación.)

Mapeo asincrono de 34M

o 45M en C-3

Mapeo asincrono de 140M

enC-4

Mapeo de ATM

Mapeo MAN (DQDB)

Mapeo de FDDI

Estado de trayecto G1

El G1 se encarga de comunicarle al originador de trayecto VC el estado de

terminación de trayecto en forma de REÍ y RDI. REÍ señala el resultado del

B3 (BIP-8) en forma de número binario (de O a 8), y RDI es iniciado por la

detección del AIS, por una falla de trayecto o por diferencias en el trazo de

trayecto.

Canal del usuario de trayecto F2, Z3

Estos bytes son asignados para propósitos de comunicación del usuario

entre dos puntos de terminación en el trayecto.

Indicador de posición H4

en etapa de estudio,

en etapa de estudio.

7.

8.

131

El byte H4 provee un indicador generalizado de multitrama para las cargas

útiles. Este puede ser utilizado como un indicador de posición de multitrama

para el VC-1 y otros propósitos.

Canal de conmutación de protección automática (APS) K3

Este byte es utilizado para la señalización APS de protección en los niveles

de trayecto de orden superior (VC-3 y VC-4).

Byte de operador de red Z5

Este se utiliza para el mantenimiento de conexión en tándem (necesita

estudio adicional).

Moníoreo de mores de trayectoReporte de estado de trayecto

Ti»zo de trayecto

Etiqueta de sen» I

Canales de usuario de trayectoSeñalización de APS

Indicador de posición

Byte de operador de red

REÍRDI

(B3) Bff-í(GI) REÍ (ndicación de error remoto)

conteo de errores (BIP-I resultados)RDI (Indicación de defecto remoto)

Recepción de AIS de trayecto, lefia! de falbDJscrepmcB de trazo de trayecto dispareja

(Jl) Verificación de la coneñfa de VCamaría programa ble, 13 caracteres

(C2) Indicación de composición de VCno equipado, equipado no especificado,estructura de TUG, TU bbqneado, ATM,asincrono de 34M o 45M, asincrono de I40M,

MAN (DQDBX FDDI(F2, Z3) canales despejados de 64 Kb/s

(K3) conmutación de protección automáticaen nivel de trayecto de orden superior

(H4) posñión de mnftilrama para el VC-1 y VC-2

(Z5) mantenimiento para conexión en tándem

primer EEBE (error de bloque de extremo lejano)primer FERF (falla de recepción de extremo lejano)

Figura 4.33: Funciones de tarea de trayecto (VC-3, VC-4)

4.7.8.3 Encabezamiento de trayecto de orden inferior (VC-1, VC2)

Con la excepción de no tener el canal de usuario y el indicador de posición,

las funciones del encabezamiento de trayecto de orden inferior son idénticas a las

del encabezamiento de trayecto de orden superior. Estas se pueden resumir en:

BIP-2, REÍ (FEBE), RDI (FERF), identificador de punto de acceso en el trayecto

(equivalente al trazo de trayecto en HOPOH), etiqueta de señal, monitoreo de

conexión de tándem y APS.

La etiqueta de la señal indica el contenido del VC que puede ser:

-"Unequipped" (no equipado),

-"Equipped-non-specific" (equipado no específico),

-uAsynchronous" (asincrono),

132

"Bit synchronous" (síncrono en bits) y

"Byte synchronous" (síncrono en bytes).

V5

n

Mnibno de aran de InyectoReporte de estado de Inyecto

Ideftfkador de punió de acceso de Inyecto

Etiqueta de «£al

(V5) EBP-2REÍ (hdicación de cnw remato)coaleo de aran» (raubdo HP-2 )RFI(indkacaidefaiB remata)REÍ (hdicacion de defecto lanoto)Hecopáán de AIS de trayecto, fila de aofial

Verificación de caneóte de VCproganaMe par únanos,

Byte de apandar de red

(V5)

(J2)

(V5)no onuyado, entapado no específico,«momo, amaino de H, atocrano debylEB, equipado ñu»

(K4) OoamutacióndcprotocdáDHtomátkaen nivel de trayecto de onfcn infería-

(Z6)

RM: artes FERF (fafa de reccpáún de cdrano lejano)I. *tf L T^ HMS*'í?' u"* I RH:fomnÉdate este bit fue «¿gado alavo de taaycclo

' '

Figura 4.34: Funciones de tarea de trayecto (VC-1x, VC-2)

El cuarto bit de V5 es dedicado al indicador de fallas remotas (RFI) el cual es

generado en cuanto se declara una falla. En realidad este bit fue asignado

inicialmente al trazo de trayecto, pero en la última recomendación se estableció el

uso de un byte independiente (J2) para éste.

Cuando se recibe una condición de señal de falla o AIS de trayecto, se le

envía at originador de trayecto el RDI.

Las señales de mantenimiento en ta capa de sección son el AIS de la sección

multiplexora y la RDI (Indicación de Defecto Remoto, anteriormente conocida

como FERF, falla en el extremo receptor).

En la capa de trayecto se tiene el AIS de trayecto y la información del estado

de trayecto en la forma de REÍ (Indicación de Error Remoto, anteriormente FEBE)

de trayecto. Estas señales de mantenimiento de trayecto se aplican a los niveles

de trayecto de orden inferior y superior.

133

LOVC

<

C

•

JIP-2

secckmdt

HOVC

i

í

•4 Etf^x) terranal

BIP-2

*-

St4 re

LT

1

:

p.

trayecto de ord

cíón de trayecto

Sección de muta

**áfr"»= . SecBenerttfcr •f^g,

LOS ,LOF

Rl

BIP-8i *11P-24N

REO

I(FERF)

• '

REÍ

:n inferí

de orde

jlexor—

cidndeaieíador

LOS |

i i-'[AIS ^

BIP-8*

(FEBE)

ogenei

ior

tisú

— +

L1

leríor fe

rh.

-*Hf

i

. i RJ

'(

"*.

l-*^

l

>

REÍ

ación

LOP

AIS

IfFERF

FEBE)

• d

HOVC

^

P

LOP ,

1 *•—'AIS . JlAIS

IDI(FERF)

REÍ (FEBE)

LOVC

elección

AIS

Figura 4.35: Señales de mantenimiento

4.7.9 MAPEO

4.7.9.1 Mapeo de señales de 2Mb/s

El tamaño de VC-12 necesario para mapear 2Mb/s son 140 bytes de una

trama de tiempo de SOO^s. Los bytes V5, J2, Z6 y K4 serán utilizados para POH y

el alineamiento de VC-12 dentro de TU-12 se hará posible utilizando un sistema

multitrama que consista de cuatro tramas TU-12.

4.7.9.1.1 Mapeo de señales asincronas de 2Mb/s

El VC-12 encargado de transportar la señal asincrona de 2Mb/s está

compuesto de 1023 bits de información de transporte (127 bytes -*- 7 bits): Dos bits

para oportunidad de justificación (uno para justificación positiva, otro para la

negativa), seis bits para el control de justificación, un byte POH, ocho canales

para la encabezamiento de comunicación cuya función aun no ha sido definida, y

73 bits de reserva (8 bytes + 9 bits).

134

La justificación que se utiliza aquí es para sincronizar una señal PDH a la

frecuencia del reloj SDH, cuyo propósito es distinto al proceso de justificación

presentado en la sección 4.6.7.2 donde la diferencia en frecuencia se "absorbe"

dentro de la red SDH.

I : informaciónOtaraC: control de justificaciónS: oportinidad de controlR: relleno fijoP: trama de señalt2Bción

el mpeo dd bu síncrona

Bit riñeron»

Figura 4.36: Mapeo de señal de 2M en VC-12

4.7.9.1.2 Mapeo de señales de bits síncronos de 2Mb/s

En este caso no es necesario justificación de ningún tipo dado que la señal

de 2Mb/s ya está sincronizada al SDH. Una oportunidad de justificación (S2)

siempre transporta información y la otra (S1) se convierte en un bit de relleno. Los

bits de control son dispuestos en O y 1.

Este tipo de mapeo fue excluido en la última recomendación siendo un caso

especial del primero y además, el mismo multiplexor es capaz de realizar este

mapeo sin ningún tipo de cambio o modificación en el proceso.

4.7.9.1.3 Mapeo de señales de bytes síncronos de 2Mb/s

Este tipo de mapeo se utiliza cuando es necesario tener "visibilidad" de los

canales de 64kb/s por individual en una señal SDH de 2Mb/s.

TI

<o'

c Cu 4.

C*>

0) TJ O)

O Q.

CD N)

O 3 O i.

Map

eo d

el V

C-1

2 en

el V

C-4

íhi

lcia

f

123

----

63

123

--

--

6312

3 --

--

63 1

23

----

63

9 9 9 i

NPI

NPI

-261

-

NPI

mV

I

V2

V3

V4

35 35 35 35

252=

4x63

cuat

ro V

C-4

s

36 36 36 36

-TU

G-3

>5<

XV

^

TU

-12

(ada

ptad

o a

una

estr

uctu

ra d

e hi

lera

s)

-2^—

I

i • T

14 «fia

\^^ r [___

VI

2 3 35 36 V2

2 3 35 36 V3

2 3 35 36_

V4

2 3 35 36 vi IV2

-—PO

H

_

••••

*— -

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_ ^

^— *

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^^

POH

- -

•

i' 144

bytc

a rSí J

O¡M '

VC

-12

TU

G-2

03

136

4.7.9.2 Mapeo de señales de 34Mb/s y 140Mb/s

El mapeo de una señal de 34Mb/s en VC-3 emplea también justificación de

tipo positiva y negativa. La trama VC-3 se divide en tres subtramas de justificación

que consisten en el siguiente número de filas: 1-3, 4-6 y 7-9. Como la señal

norteamericana de 45Mb/s también puede ser proyectada de esta misma manera

y en el mismo tamaño de VC-3, el mapeo de 34Mb/s resultará en una porción

mayor de bits de relleno que la de 45Mb/s.

1

R ; Bu de rdeno fijoC,C2 ; BitdecoftrcidejuBtifoaciónS, BttdeofxxtunktaddeJBii&acitaI '; Bt de información

^

Jl>3|W3XSlW3JSlK|3XSlPa3XSlPC|JXS «13X8*03X8

• R R R R R R R R - R R R R R R C J C j

Figura 4.38: Mapeo de señal de 34M en VC-3

STM-l

VO4 I : informaciónO : taraC : control de justificaciónS : oportmidad de justificaciónR : rellano fijo

= CRRRRROO= RRRRRRRR

-«- ' ->

POH

1

w|•4 —

9

--*

JyteSfc

«I

1 .'i

X

«I

9

--»

«I

1*

96

1 «

I

9É

>"

Y| 9tíl |Y| 961

i |Y %i | Y <

x| 961 Y 961

I ||x| 961 Y| 9

V 96

«I | 1

Y %

si |Y

i -i1

í| 961

I | Y

961 j

— i

961 - i

'

Y 961

Figura 4.39: Mapeo de señal 140M en VC-4

137

El mapeo de 140Mb/s en un VC-4, por otra parte, utiliza únicamente

justificación negativa. Cada una de las nueve filas del VC-4 posee una

oportunidad de justificación negativa y cinco bits de control para la justificación.

Ejemplo de Mapeo de VC-12 (2Mb/s) a STM-1

STM1

AU4

VC 4

tX 3

ITUG3

íX7

I

TU62

tX3

ITU 12

270 - 261SOH

AUPTR

AUPTR

Ejemplo de Mapeo de VC-4 (140Mb/s) a STM-1

STM1

AU4

TVC4

•

1T

2HJSOH

I AU PTR

'-«-

270 - 281* 9

261 V

126|is

Ejemplo de Mapeo de VC-3 (34Mb/s) a STM-1

138

AU4

VC 4

tX3I

TUG3

tX1I

TU 3

tXI

iVC3

T9

i

I

1

4 270 s 261 + 9 MSOH

AUPTR

AUPTR

AUPTR

!•*•

I-*-

i

T

86 = 88 + 1

85

*í1

12&*

-*•!

•*•!

4.7.9.3 Mapeo de celda ATM

La celda ATM transporta información B-ISDN y su tamaño es de 53 bytes:

cinco de cabecera y 48 de información.

La celda ATM es mapeada en VC-4 de manera que queden alineados el byte

de la celda y del VC-4.

La posición relativa en los límites de cada celda, junto a la trama VC-4,

cambia en cada trama dado que la capacidad de la carga útil (2340 bytes) no es

un múltiplo entero del tamaño total de la celda (53 bytes). El byte H4 del VC-4

muestra este desplazamiento de sí mismo en relación con el límite de la primera

celda.

Celda ATM

139

VC-4

JlB3C2Gl

F2

Z3

K3Z5

~ c ^ i H HV__ desplazamiento

\_VC4POHje— encabezado

— 53 bjtes >

Figura 4.36: Mapeo de celda ATM en VC-4

4.7.10 ALEATORIZADOR DE DATOS

La forma de onda del sistema SDH es equivalente al código de línea sin

retorno a cero (NRZ). Para obtener una cadencia estable de información y evitar

que la línea de base fluctúe en el punto de decisión de un receptor, es muy

importante que el código de línea tenga suficientes transitorios de datos bien

balanceados. Por ese encabezamiento, la salida del transmisor es mezclada.

datos

reloj rD Q

C S

4 rD Q

C S*- r

D Q

C S

L rD Q

C S

*- rD Q

C S: — t-r

D Q

C S

. A

lr

D Q

C 5

A

redisposición=pulso de,

Adición de modulo 2

A+B-C

1 +1 =» O

1 +0= 1

0 + 1 -1

0 + 0 =0

Stffeifcl orificado- Datos mezclados

L000000100000110

11000000100000I1

11I0000001000001

1111000000100000

111110000001D000

•vr*

írI1I 11'(II I01OíOí0,00I 10»oí01

1;I11"1'IIult0|Oí

°,o¡S'1'OíOí

Figura 4.37: Mezclador de datos

140

El mezclador es un tipo de trama síncrona con una secuencia de 127 bits de

duración cuyo polinomio generador se describe por la siguiente función: 1 + X6 +

X7. Durante el primer bit del byte que le sigue al último byte en la primera fila del

RSOH, éste se redispone en "1111111" y entonces se aplica conforme a ese bit,

lo cual quiere decir que la primera fila del RSOH no se mezcla.

4.7.11 APLICACIÓN EN REDES SDH

A la aplicación de los elementos de red en operación terminal de "punto a

punto" y de "multipunto" se le conoce como "Modo Lineal de Operación". Otro

modo de operación de los elementos de red se le conoce como "Modo en Anillo".

Referencia ITU-T Rec.G-782 Type Illa y Type Illb.

El multiplexor terminal permite que las señales tributarias sean multiplexadas

y cross-conectadas para formar señales de agregado síncronas. Referencia ITU-T

Rec.G-782 Type lia.

El multiplexor de Inserción-Extracción (Add-Drop) permite que las señales

tributarias sean insertadas o extraídas desde la señal de agregado. Referencia

ITU-T Rec.G-782 Type Illa.

Equipo terminalRegenerador

Punto a Punto

Mux de inserción/extracción

\ \ TMultjpunto

TEADM ADM

TR

Anillo

Figura 4.40: Aplicaciones en redes SDH

141

4.7.11.1 Sistema de anillo de conmutación de trayecto unidireccional de 2 fibras

En este tipo de configuración se utiliza la tecnología SNCP, en la cual el

tráfico de tributario se envía en ambas direcciones (horaria y antihoraria) del

anillo. El nodo de recepción compara ambas señales y selecciona la señal con

mejor calidad para la recepción, a este nodo se llama "nodo de anillo con

conmutación de trayecto unidireccional". SNCP soporta operaciones de anillo a

nivel de STM-4. Referencia ITU-T.Rec.G-841.

^ Canal en fibra en servicio

^ Canal en fibra de protección

Figura 4.41: Anillo de conmutación de trayecto unidireccional de 2 fibras

4.7.11.2 Sistema de anillo de conmutación de línea bidireccional de 2 fibras

A este tipo de configuración de 2 fibras, se le llama "anillo con protección de

sección multiplexada compartida". Referencia ITU-T Rec.G-841.

Figura 4.42: Anillo de conmutación de línea bidireccional de 2 fibras

142

4.7.11.3 Sistema de anillo de conmutación de línea bidireccional de 4 fibras

A este tipo de configuración de 4 fibras, se le llama "anillo con protección de

sección multiplexada compartida entre la línea de trabajo(2 fibras) y la línea de

protección (4 fibras)". Referencia ITU-T Rec.G-841.

Linea en servicio

extracción

Conexión de canalde paio

Figura 4.43.1: Anillo de conmutación de línea bidireccional de 4 fibras

Linea en servicio

Linea de protección

extracción

Conexión de canal de paso

Figura 4.43.2: Anillo de conmutación de línea bidireccional de 4 fibras

Línea en férvido

Linea de protección

extracción

Conexión de canal de paso

Figura 4.43.3: Anillo de conmutación de línea bidireccional de 4 fibras

143

4.7.12 FUNDAMENTOS DE SINCRONIZACIÓN EN SDH

4.7.12.1 Arquitectura de sincronización

Todos los elementos de red (NE) en la red SDH se operan bajo un mismo

reloj de frecuencia suministrado por una fuente de señal llamada reloj de

referencia primario (PRC). En la recomendación ITU-T G-811, se encuentran las

especificaciones de rendimiento del PRC, cuya estabilidad y exactitud en

frecuencia se hallan en el orden de ±10"11, posible gracias a un oscilador de cesio.

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.

Referencia primaríaG.811

Nodo de tránsitoG.812

Nodo localG.812

Sistema de reloj8BFTS)

Los circuitos de reloj de los elementos de red de SDHpueden trabajar en forma esclava ya sea a una señalde linea o a una referencia extema.El reloj esclavo entra en modo de retención cuandopierde la referencia de sincronización.

Figura 4.44: Arquitectura de sincronización

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 ITU-T G-812 para nodo de tránsito y para nodo local.

144

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.

4.7.12.2 Fuente de sincronización del elemento de red (NE)

Las señales de reloj necesarias para la operación del NE son producidas por

un circuito de reloj que corre principalmente bajo el modo esclavo. Las fuentes de

referencia disponibles son:

1. Entrada extema

En este puerto normalmente se conecta una señal de reloj extema

proveniente de un reloj de referencia primario (ITU-T G-811), o BITS

(ITU-T G-812 tránsito o local), o el reloj de un sistema de conmutación.

2. SeñaldelíneaSTM-N

El componente de la señal de reloj extraída de una señal de línea STM-N

puede ser utilizado como fuente de referencia, estando éste conectado

hacia el este, oeste o una dirección tributaria. Entonces, el byte S1 del

SOH muestra el nivel de calidad del componente de reloj. Esta señal de

reloj se acepta siempre y cuando la señal STM-N pueda ser encontrada

desde ITU-T G-811 o ITU-T G-812.

3. Señal PDH de 2Mb/s en el tributario

Dos de las señales tributarias de 2Mb/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 2Mb/s generada por un PRC, o cuando el sistema

SDH es sincronizado a un reloj ESS (sistema de conmutación) en vez de

PRC.

Lo expuesto anteriormente se puede resumir en el siguiente cuadro:

145

Sincronización de SDH

Fuente de reloj y prioridad

externa 1, externa 2 •linea 1, linea 2, línea 3tributaria 1, tributaria 2interna

Extema; de BITS o reloj primarioLínea; de cualquier línea de STM-N o tributaria STM-NTributaria; de cualquier tributaria de 2Mb/sInterna; retención o funcionamiento ubre

El orden de prioridad puede disponerse para cada una de las fuentes de referencia seleccionadasde acuerdo con el plan del usuario.

A parte 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:

1. 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, ésta 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 fase.

2. Modo de operación libre

El circuito de reloj que es básicamente un VCO (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.

En cada elemento de red (NE), se establecen los órdenes por prioridad

según la cantidad de fuentes de referencias disponibles. Para seleccionar una

fuente de referencia entre varias candidatas, se utiliza este sistema de prioridad al

146

igual que la calidad estimada de cada fuente. Este último método se explica más

adelante.

Entrada extema(de BITS)

1 2

Salida extema(para BITS)

1 2

Linea

STM-N

Trib

r Y

, \ . Linea 1 \

Tributaria lr 2 "

SELECTOR ^^3U i- L)

utaria ' l [ J 1 J ' 1 J

Salida de fZMU/s g-j^

i t

/Linea ¿ 1

Interna\" *i Retención (

Ni Función librq

'X Tributaria^N

STM-N

Línea

Figura 4.45: Fuente de sincronización del elemento de red

4.7.12.3 Nivel de calidad en la fuente de referencia

El byte S1 del SOH muestra el nivel de calidad de la señal de reloj utilizada

para generar la señal de línea STM-N (la última recomendación se refiere a S1

como Z1). Las indicaciones S1 son definidas por las recomendaciones del ITU-T

(ver figura 4.46) con la excepción de los números indicados por Q, que no son

especificaciones sino que sirven para explicar.

Cuando se utilizan entradas externas, relojes internos (tanto en modo libre

como en modo de retención) y señales tributarias PDH como fuentes disponibles,

el NE necesita disponer el nivel de calidad para cada uno de estos durante el

proceso de implementación. Si uno de estos se selecciona como fuente de

referencia, entonces el NE le envía un asignador de nivel de calidad en dirección

hacia adelante.

En las señales de línea STM-N, el NE otorga el nivel de calidad a cada uno

de estos elementos tras el byte 81. Inmediatamente que uno de ellos se utilice, el

mismo nivel de calidad que indica el byte S1 es enviado por el NE en dirección

hacia adelante. El NE también envía intencional mente el mensaje Q = 6

147

automáticamente en dirección hacia atrás, independientemente de cual sea el

nivel de calidad de la fuente de referencia que se utilice. "Hacia adelante" es

dirección descendente en la señal de línea desde donde se extrae el reloj y "hacia

atrás" es dirección ascendente. Por ejemplo, cuando se utiliza la señal de línea

que procede del oeste como referencia, entonces la señal procedente del este se

considera en dirección hacia adelante y la del oeste, en dirección hacia atrás. Si la

indicación S1 de la señal de línea recibida es Q = 6, lo cual significa "no se use",

el NE no puede seleccionar la misma como fuente de referencia. La razón por la

cual se mantiene Q activado en Q = 6 automáticamente en dirección hacia atrás,

es para prevenir un bucle de temporización que puede causar conmutación

continua e inestable entre varias fuentes.

Lo expuesto anteriormente se puede resumir en el siguiente cuadro:

Sincronización de SDH

Nivel de Calidad

Q si

O23456

000000100100100010111111

Rec. del ITU-T

significado frastreable hacia atrás)

calidad desconocida (red síncrona existente)G.811G.812 TránsitoG.812 LocalSKIS (fuente de tiempo de equipo síncrono(significa "no se use para sincronización")

otros números son para uso futuro.

* el nivel de calidad se envía al siguiente nodo usando byteSldelSOH

V^M G.811jf/ primaría

i

0=6

/'"VAi 0=2 0=2^

Q-3 Q=3

(AJ) G.812£~d¡ tránsito

. i^

/

9=3 >

Q=6

/'"\"-4i

0=3

Hacia atrás Hacia atrás

Figura 4.46: Indicación de nivel de calidad por byte S1

148

4.7.12.4 Reglas para la conmutación en fuentes de referencia

Las siguientes reglas se aplican normalmente al seleccionar una fuente de

referencia de entre varias que estén disponibles:

1. El nivel de calidad en la fuente (Q) siempre precede el orden de prioridad

(P).2. El orden de prioridad solo se aplica cuando la selección se hace entre

varias fuentes con el mismo nivel de calidad.

3. Cuando el byte S1 muestra un valor de Q = 6, existe alguna falla de

condición; así como una tasa de error excesiva o un AIS, etc.

4. El NE considerará que la calidad de la línea es Q = 6 y no la utilizará.

CAPITULO V

REQUERIMIENTOS FUTUROS DE LA RED DE LOS

VALLES EN EL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO

5.1 REQUERIMIENTO EN TRÁFICO

La constante evolución de tecnología y la necesidad de servicios de

transmisión de banda ancha, fundamentalmente datos y vídeo, han promovido a

ANDINATEL SA ha realizar un estudio de estos servicios para abonados

comerciales. Este estudio se efectuó en base a encuestas, para determinar el

universo de las compañías. Entren los parámetros que fueron analizados

tenemos:

• Ubicación geográfica:

- Distrito Metropolitano de Quito

- Valle de Los Chillos

- Valle de Cumbayá y Tumbaco

• Tipos de compañía:

- Administración Nacional

- Administración Municipal

- Parque Industrial

- Servicios de Transporte

- Bancas y Seguros

- Televisión y turismo

• Tamaño de la compañía:

- Varias sucursales

-- Necesidad de comunicación local, nacional e internacional

- Alto volumen de transmisión de voz, datos y vídeo.

150

5.1.1 SERVICIOS REQUERIDOS

Para el servicio de voz, la figura 5.1 ilustra los resultados obtenidos de las

encuestas. Se debe indicar que se presentan servicios nuevos y existentes.

Figura 5.1: Servicios de transmisión de voz

- Teléfono, servicio elemental, el más solicitado, ratificando que existe

demanda que no es atendida por ANDINATEL S.A.

- Llamada en espera, servicio que actualmente brinda ANDINATEL S.A. con

gran interés por los usuarios.

- Comunicación móvil, servicio ofrecido por operadores privados. Los

resultados indican el alto índice de crecimiento de los usuarios por la

telefonía celular.

- Transferencia de llamada, servicio que brinda ANDINATEL S.A. que

presenta un incremento considerable.

- Plan de numeración privado, servicio nuevo del cual los usuarios

demandan una implementación en analogía con la ventajas que obtienen

con los sistemas PABX.

- Volver a enrutar la llamada, servicio nuevo que despierta interés en los

usuarios a fin de evitar pérdidas de tiempo en las comunicaciones, este

151

servicio es parte de los beneficios que brinda la Red Inteligente. Un

ejemplo de aplicación constituye el denominado número universal.

- Selección directa a la llegada, servicio nuevo que consiste en dar la

posibilidad de interconexión del PABX con Centrales Públicas con

marcación directa a las extensiones.

- Identificación del abonado llamante, servicio que existe pero limitado.

- Audio conferencia, servicio más conocido como Multiconferencia.

La mayoría de aplicaciones particulares corresponden a redes LAN y de ahí

las necesidades concretas que refleja la encuesta, básicamente se orienta hacia

la posibilidad de interconectar sus redes.

Figura 5.2: Servicios de transmisión de datos

Como se puede observar en la figura 5.2, los encuestados manifiestan un

interés por casi todos los servicios de datos incluidos en la encuesta y merecen

especial atención los siguientes servicios:

- Transferencia de ficheros

- Interconexión de redes LAN

- Correo electrónico

- Conexión permanente Terminal-Servídor

152

- Acceso a bases de datos

Podemos indicar que ANDINATEL S.A. posee un gran número de usuarios

potenciales para los servicios de datos y que ellos han optado por soluciones

privadas del tipo redes LAN con las respectivas limitaciones.

Los servicios de transmisión de vídeo que más despertaron el interés de los

usuarios son los siguientes:

- Vídeo conferencia

- Video-Teléfono / Multimedia

- Vídeo vigilancia

- Acceso a bancos de imágenes

Figura 5.3: Servicios de transmisión de video

Todos estos servicios son nuevos, incluso a nivel privado se los conoce muy

poco, a diferencia de los servicios de uso comercial como son los enlaces T.V. o

redes de distribución de T.V. existentes y utilizados por cadenas de televisión u

operadores de distribución de T.V. a nivel privado que han implementado sus

153

propias soluciones con equipos disponibles en el mercado. Los resultados de los

servicios de vídeo se ilustran en la figura 5.3

5.1.2 MEDIOS REQUERIDOS

La mayoría de usuarios utilizan los enlaces rentados a 4kHz, conocidos en

ANDINATEL S.A. como líneas privadas (LP) que son enlaces por dos hilos de

cobre no conmutados punto a punto y que con los populares modems permiten

satisfacer los requerimientos de interconexión de los usuarios fundamentalmente

para la transmisión de datos.

Figura 5.4: Aplicaciones de transmisión por líneas rentadas

Los enlaces digitales (figura 5.5) son la solución para transmisiones de

banda ancha, en donde su mayor problema es la última milla, debido a que los

canales digitales llegan solo hasta las centrales, faltando por cubrir el tramo hasta

el usuario final, dejando a éste el encontrar la mejor solución para interconectarse,

los cual provoca una mezcla de tecnologías que complican al operador al no

existir una homologación de esos equipos.

154

En relación a los medios de conmutación, los usuarios identifican como un

requerimiento básico la red de telefonía pública coincidiendo con lo expresado en

relación al servicio de voz básico: el teléfono.

Es interesante notar que existe un gran interés por establecer una red

privada virtual nacional e inclusive internacional asociado a ello las ventajas de los

sistemas PABX.

Finalmente debemos indicar el interés por arquitecturas de transporte como

ATM e IP que permiten la interoperabilidad sobre la arquitectura SDH para

disponer de conexiones de alta velocidad que van desde 51Mbit/s y que pueden

llegar a 10Gbit/s, permitiendo el uso de servicios de banda ancha, que son los

requerimientos futuros.

Figura 5.5: Aplicaciones de servicios conmutados

Además se debe indicar que proyectos que demandarán gran capacidad de flujo

de datos, como son el nuevo Aeropuerto de Quito, la interconexión de laó

Universidades ESPE y SAN FRASNCISCO a Internet 2, la creación de una central

backup del tránsito internacional, se encuentran considerados tanto en el anillo

del Valle como el de Cumbayá.

155

5.2 REQUERIMIENTO EN TECNOLOGÍA

5.2.1 TECNOLOGÍA DE MULTIPLEXACIÓN WDM

La topología de las redes de los valles presentan una arquitectura en anillos

de fibra óptica SDH con multiplexores de inserción y extracción (ADM) de

modulación de impulso codificado (MIC). Los flujos de datos digitales en los

anillos de los valles en la actualidad son 622Mbit/s en STM-4 y 2.5Gbit/s en STM-

16, utilizando la técnica de multiplexaje por división de tiempo (TDM) para enviarla

sobre fibra óptica.

Los servicios ofrecidos están caracterizados por voz; líneas privadas STM-1

y STM-4; líneas interurbanas STM-4 y STM-16, líneas interurbanas de Internet,

vídeo y Gigabit LANs STM-1 a STM-16, cada una transmitida aplicando

multiplexaje TDM. En las necesidades de demanda para el 2010 se exigen

requerimientos de tecnología para que tramas STM-16 sean reemplazadas

eventualmente a STM-64 y posteriormente a STM-256.

En una señal de 64Kbit/s de una llamada telefónica, por ejemplo, puede ser

multiplexada a 2Mbit/s utilizando un multiplexor terminal. Sin embargo, para

conmutar esta señal de 64Kbit/s, la señal total debe ser multiplexada. Para lo cual

requiere de un juego completo de multiplexores a cada extremo del enlace, siendo

igual caso para altas velocidades en sistemas de transmisión por fibra óptica, este

arreglo es costoso cuando en la práctica solamente algunas de las señales de

menor orden necesitan conmutación.

La tecnología actual TDM no sería suficiente para afrontar la avalancha de

demanda que se predice en el estudio realizado. El tráfico de datos necesita

entonces el despliegue de la multiplexación de longitud de onda (WDM) en el que

muchas señales pueden ser transmitidas simultáneamente por una sola fibra,

modulando señales discretas en diferentes bandas de frecuencia.

156

Recordemos la Ley de Moore: "La disponibilidad de gran ancho de banda

genera nuevas aplicaciones que emplean más ancho de banda, generando de

nuevo una necesidad de mayor ancho de banda", lo cual nos conduce a una

necesidad indefinida de fibra y de servicios.

A principios de los 90, se denominó transmisión WDM en banda ancha a la

transmisión de una señal a 1550nm y otra de retomo a 1310nm. Más tarde, a

mitad de los 90, el desarrollo WDM permitía espaciamientos más cortos,

implementando transporte bidireccional de 2x2 y 4x4 canales a 1550nm,

alcanzando velocidades de 2,5Gbit/s en enlaces punto a punto. Finalmente, a

finales de los 90, los sistemas densos (DWDM) llegaron a ser una realidad

cuando gran número de servicios y multitud de longitudes de onda comenzaron a

coexistir en la misma fibra, llegando a enviar 32/40/64/80/96 longitudes de onda a

2,5Gbit/s, 10Gbit/s y 20Gbit/s. Aun así, pronto veremos los sistemas ultra-densos

(UDWDM) con transmisión de 128 y 256 longitudes de onda a 10Gbit/s y 40Gbit/s

por canal.

Mediante el uso de tecnología DWDM, cada longitud de onda transmitida por

la misma fibra soporta un canal independiente y, consecuentemente, aumenta el

ancho de banda disponible para diferentes servicios. Esta tecnología DWDM se

sostiene sobre ciertos pilares tecnológicos asociados que, de un modo u otro,

proyectan la implantación de estos sofisticados sistemas de comunicación de

banda ancha.

5.2.2 AMPLIFICADOR ÓPTICO

El amplificador óptico es uno de estos pilares, basados en el bombeo sobre

fibra dopada con Erbio (EDFAS), básicamente amplifican toda una ventana óptica

y por consiguiente, todos los canales (longitudes de onda) incluidos en esa

ventana. El desarrollo de los amplificadores ha sido muy relevante en lo que a

dimensiones y potencia se refiere, decrementando significativamente su coste de

integración.

157

5.2.3 MULTIPLEXOR DE INSERCIÓN Y EXTRACCIÓN

Otra tecnología que avala la eficiencia y potencia del sistema DWDM, es la

posibilidad de construir módulos que extraigan ciertos canales de la red y puedan

incorporar esos u otros canales a la misma, sin necesidad de un complejo

escalado de extracción e inserción.

Estos módulos conocidos como WADM (Wavelength Add&Drop Multiplexor)

están especialmente diseñados para permitir el uso y extracción de canales en

lugares pequeños, con lo cual, el uso de tecnología DWDM se abre paso en el

mercado metropolitano, donde la conectividad ha sido siempre el caballo de

batalla al compararla con los grandes enlaces y su coste de bit por kilómetro.

Los WADMs actuales, soportan una extracción/inserción de 4, 8,16, 32 y 64

canales, siendo esta tecnología una de las más activas en el desarrollo de la red

DWDM.

5.2.4 SISTEMAS DE CONMUTACIÓN Y ENRUTAMIENTO ÓPTICOS

La tercera tecnología que habilita de tal capacidad y ancho de banda al

sistema DWDM, es el desarrollo de los sistemas de conmutación y enrutamiento

ópticos (Óptica! Cross Connect, OXC), tan usados en la protección de la red,

como en el encaminamiento de las señales que por ella viajan. Los nuevos

diseños y materiales permitirán configuraciones MxN sin especificar, permitiendo

el enrutamiento masivo de señales.

158

5.3 DESARROLLO DEL PROYECTO: "IMPLEMENTACIÓN DE

TECNOLOGÍA WDM PARA LOS ANILLOS DE FIBRA

ÓPTICA DE LOS VALLES EN EL DISTRITO

METROPOLITANO DE QUITO"

5.3.1 RED DE TRANSMISIÓN 2010

La demanda cada vez más creciente por nuevos servicios, mayor calidad y

flexibilidad en los mismos, hace posible el presente proyecto con la finalidad de

ofrecer calidad de servicio, prestaciones de banda ancha que el usuario requiere

en el campo de las telecomunicaciones y como una medida para proteger a la red

de anillos de fibra óptica de los valles en el Distrito Metropolitano de Quito contra

cortes.

La tecnología propuesta para la red de anillos de fibra óptica de los valles en

el Distrito Metropolitano de Quito está basada en:

• Implementar protección de sección multiplex óptica para incrementar la

disponibilidad de la red de transporte.

» Trasladar el enrutamiento del tráfico del dominio eléctrico al óptico.

• Trasladar funciones al dominio óptico, donde los operadores pueden

simplificar enormemente sus redes, lo que a su vez reduce los costes de

operación y mantenimiento (O&M).

En relación al flujo de tráfico, en la red existente, solamente una pequeña

porción necesita ser terminado en el nodo, esto es porque:

• El tráfico es demultiplexado y enviado a una capa diferente de la red (por

ejemplo, a una capa de acceso o una troncal de alto nivel).

• El tráfico se concentra en una señal a alta velocidad de bits.

• Un usuario final es conectado al sitio.

159

Procedimiento tradicional

Enrizamiento óptico

Figura 5.6: Ennrtamiento óptico

La introducción de enrutamiento óptico permite que el tráfico de paso y el

tráfico terminado viajen a diferentes longitudes de onda, mientras el tráfico

residual es enviado directamente a través del nodo y terminado en un sitio

diferente de la red. A cada conexión de la red se le asigna su propia longitud de

onda, y solamente las conexiones que terminan son pasadas al conmutador o a la

transconexión subyacente, liberando valiosa capacidad de conmutador y

transconexión, que el operador puede utilizar para generar ingresos adicionales.

La flexibilidad que presenta WDM está determinada a que no requiere equipo

adicional para transportar tráfico SDH, SONET, ATM e IP, gracias a la capa de

transporte óptica DWDM, que integra protección autorestaurable, reduciendo

significativamente los costes totales de la operación de redes. Esta flexibilidad

permite que la conectividad de tráfico IP y datos se confiable y disponible como un

buen tono de línea.

160

Figura 5.7: Flexibilidad de la tecnología DWDM

5.3.2 TECNOLOGÍA PROPUESTA PARA LOS ANILLOS DE FIBRA ÓPTICA

DE LOS VALLES EN EL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO EN

EL AÑO 2010

La tecnología propuesta para los anillos de fibra óptica para los valles en el

Distrito Metropolitano de Quito, representa únicamente la interconexión lógica de

sus nodos entre sí, y no la interconexión física.

Se ha seleccionado la tecnología DWDM porque ofrece la posibilidad de

implementar una capa de transmisión universal, para los diferentes tipos de tráfico

de cliente. Esta implementación se la realiza generando subredes ópticas, es

decir fraccionando a la red óptica para mantener el tejido de la interconexión

simultánea de SDH, SONET, ATM, IP, y otras capas cliente. Esta flexibilidad

proporciona seguridad a los operadores contra la incertidumbre de la mezcla de

tráfico y la posibilidad de eliminar los estratos de equipo redundante de la pila de

capa de servicio.

El análisis de la tecnología WDM, se centrará en examinar diferentes

esquemas que posibilitan dentro del clima comercial en las telecomunicaciones

161

reducir el coste de transporte. Esto representa para los operadores contemplar la

posibilidad de conectarse con equipos ATM e IP directamente a la capa óptica sin

pasar el tráfico a través de equipos SDH.

Dentro del análisis de los esquemas, su principal aspecto a tratarse es la

pérdida de un enlace que provoca la desviación del tráfico a otros enlaces,

aumentando la probabilidad de congestión y reduciendo la calidad global de

servicio. Por consiguiente, enlaces inestables exigen mayor gestión de red para

mantener el QoS de la red.

Todos los esquemas se analizarán para el caso en que la trama SDH

transporta tanto tráfico ATM como IP, que son las arquitecturas a migración

futura.

5.3.2.1 Esquema propuesto N° 1

Cuando en un anillo conectamos varios nodos SDH a través de la capa

óptica, hay varias medidas que pueden tomarse para aumentar la disponibilidad

del enlace. La primera opción, opción básica, es no proporcionar ninguna forma

de protección en absoluto. Esta opción será la menos costosa para

implementarla, pero también ofrecerá una pobre disponibilidad.

ATM/IP D r~1—

wDM

wDM

— i_J

ATM/IP

Figura 5.8: Esquema propuesto N° 1

5.3.2.2 Esquema propuesto N° 2

El diagrama muestra dos enlaces WDM que representan la estructura de un

anillo cerrado, cuya configuración presenta una disponibilidad del 9.978%.

162

ATM/IP

— i_J 1 —

WDM

f \ /WDM

— i_J^ H ATM

/IP

Figura 5.9: Esquema propuesto N° 2

5.3.2.3 Esquema propuesto N° 3

Realizando una implementación de protección APS 1+1 entre el interfaz del

equipo cliente con el interfaz WDM, se logra una disponibilidad de 99.992%.

ATM/IP

WDM

t \ WDM

HHrtHH••*••

ATM/IP

Figura 5.10: Esquema propuesto N° 3

5.3.2.4 Esquema propuesto N" 4

Alternativamente, se puede duplicar el interfaz equipo cliente e interfaz WDM

(transponder) para realizar una substitución automática de un transponder de

repuesto por un fallo en la unidad. Este transponder de repuesto puede

compartirse entre los dos canales de la configuración anillo cerrado.

Este esquema presenta una disponibilidad de 99.994%, pero a costa de

duplicar las interfaces en el equipo cliente y aceptar una interfaz WDM más

complejo.

163

ATMIIP

/ § WDM

wDM

5 ATM/IP

Figura 5.11: Esquema propuesto N° 4

5.3.2.5 Esquema propuesto N° 5

La disponibilidad de este esquema es del 99.995%. Ésta opción es muy

económica para la fíabilidad que presenta, desde los transponders de repuesto y

tos arreglos tráfico compartido entre los enlaces tributarios.

Combinando una protección tributaria APS 1+1 y la protección del ¡nterfaz

WDM 1:N, aunque bastante complejo y técnicamente factible, logramos

conexiones paralelas entre el equipo cliente y el interfaz WDM dando como

resultado un redireccionamiento puntual. Parecería económicamente una solución

apropiado a load-share. Si un enlace falla, entonces su tráfico se transfiere a otro

enlace. El diagrama siguiente muestra el load-share entre dos canales.

ATM/IP

1

WDM

DM

— i-J

I r~L

ATM-/IP

Figura 5.12: Esquema propuesto N°5

5.3.2.6 Esquema recomendado para la red de anillos de los valles en el Distrito

Metropolitano de Quito

El esquema N° 5 es la solución flexible para extensiones potenciales de la

red, protegida con una estructura multi-anular que permite transferir el tráfico a

otro enlace.

164

Dentro de las características principales que complementan el esquema

propuesto tenemos:

• Implementación de multiplexores WADM que permiten un crecimiento en

STM-16ySTM-64.

• Implementación de conmutadores OXC que permiten un enrutamiento

óptico.

• Capacidad de evolución mayor.

• Estructura jerarquizada que permite la organización de conmutación y

adaptación a un despliegue progresivo.

Dis

eño

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-16

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TM

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M-l

O)

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

J Hoy en día, a la hora de crear un nuevo tendido de cable puede resultar

más cara la infraestructura que el propio cable. Por ello muchas veces es

más rentable el aumentar la capacidad de las líneas ya existentes que el

añadir más líneas y nuevas redes al conjunto original. Actualmente, el

método tradicional para incrementar la velocidad de transferencia es la

multiptexación TDM, aunque presenta el problema de los saltos en la

capacidad del sistema ya que pasar de un nivel a otro requiere mayor

complejidad.

s En el caso de la fibra óptica, WDM juega un importante papel en este

campo ya que permite aumentar la capacidad de líneas ya existentes de

una manera progresiva y eficiente. Las ventajas de WDM no solo se

encuentran en el incremento de la capacidad. Debido a que como los

componentes ópticos son simples pueden ser menos costosos y más

fiables que los sistemas electrónicos equivalentes. Además, WDM tiene

otra ventaja añadida sobre la multiplexación TDM convencional (que ha

dominado las redes públicas desde los años 70); esta ventaja es que

tiene una capacidad inherente para la utilización de ADM (Add Drop

Multiplexing).

s En redes WDM la conmutación puede englobar tanto tareas de

encaminamiento estático y dinámico por longitud de onda entre el nodo

origen y el de destino, como la adición y extracción de datos de un

determinado canal (add/drop multiplexers ópticos) en nodos intermedios

y/o finales.

168

Para redes OTDM existe la posibilidad de implementar esquemas de

conmutación más complejos, en esencia, basados en la conmutación de

paquetes. El trabajo en este campo es sin embargo de una complejidad

muy superior a la correspondiente a la redes WDM, ya que es necesario

la perfecta sincronización de todos los elementos de la red y además se

precisa disponer de elementos que actúen como buffers ópticos. Otra

dificultad añadida es la previsible falta de transparencia de este tipo de

conmutadores, que seguramente requerirán la adición de un nuevo nivel

de protocolos para la capa óptica de la red.

Como ya se menciona en puntos anteriores, otra ventaja de WDM es que

la mayor parte de las redes existentes de fibra óptica soportan su

utilización sin la necesidad de cambiar nada. Aunque los componentes

son caros, tas soluciones que utilizan WDM suelen ser más baratas que

otras. Aún así no todos los tipos de fibra admiten la tecnología WDM,

debido a que la tolerancia y ajuste de los láser y filtros son muy críticos.

Por otra parte presentan el problema de la normalización, inexistente

hasta la fecha, lo que no garantiza la compatibilidad entre los equipos.

Centrándonos en los costes que conlleva la utilización de WDM, existen

muchas incógnitas al respecto.

Una solución al bloqueo, se entiende el estado en que es imposible el

establecimiento de una nueva comunicación bien por estar ocupadas

todas las líneas del grupo de salida o porque en la red de conmutación no

se pueda establecer ninguna vía a una línea libre del correspondiente

grupo de salida, se puede dar con WDM.

Varias compañías en diferentes países han iniciado con la

implementación de un nuevo tipo de tecnología de transmisión llamada

Multiplexación por División de Longitud de Onda Densa (DWDM), la cual

permite incrementar la velocidad y capacidad de transmisión (voz, datos o

vídeo) utilizando las redes de comunicación de fibra óptica existentes.

169

Este módulo proporciona al cliente los principios de las tecnologías SDH y

WDM, así como un panorama de sus aplicaciones presentes y futuras.

S Uno podría preguntarse cómo se supone que las técnicas ópticas vayan a

simplificar una red cuando sus propiedades de transmisión son tan

complejas. Lo hacen mediante la aplicación de subredes ópticas, que

permiten sincronización, topología y gestión de la red de soporte (por

ejemplo, comunicación de datos).

s La interconexión de varias subredes permite a los operadores hacer el

máximo uso de las tecnologías de capa cliente. La protección óptica y el

enrutamiento garantizan la eficiencia y la disponibilidad de una solución

de red total.

s Las subredes ópticas pueden ser construidas a partir de otras e

interconectadas entre sí por medio de transconexiones ópticas. El objetivo

inmediato es sacar el máximo beneficio de las inversiones hechas en

tecnología del cliente y de las propiedades que tiene para ofrecer SDH.

6.2 RECOMENDACIONES

S El análisis de la red de anillos de fibra óptica de los Valles en el Distrito

Metropolitano de Quito, permitió definir acciones a corto y largo plazo que

permiten mejorar la calidad de servicio, simplificación del encaminamiento

y gestión de red. Determinando un dimensionamiento del equipo de

transmisión necesario para las ampliaciones de las centrales telefónicas

existentes.

S Dentro de los tópicos importantes que se consideraron en el estudio de

tráfico, se encuentran proyectos como son: Aeropuerto Nuevo de Quito,

Futura conexión a Internet 2 de las Universidades y Escuelas

Politécnicas; así como una recomendación de implementar una central de

170

backup del tránsito internacional, que permitirá descongestionar las

centrales que realizan esta función.

Una vez que la tecnología DWDM ha sobrepasado el marco de aplicación

de las conexiones punto a punto y se ha desdoblado en topologías en bus

y en anillo, los OADMs y OXCs son usados masivamente dentro de la

red. Este hecho conduce a los siguientes retos a los que la tecnología

DWDM podrá hacer frente:

- Mayor control sobre la tolerancia de los láseres y filtros ópticos.

- Supresión de elementos no lineales.

- Presupuestos de potencia óptica mucho más complejos.

- Menor acumulación de ruido óptico.

- Menor coste por bit.

- Menor número de capas en el escalonamiento.

- Mejor protección y restauración de la capa óptica.

- Flexibilidad y rapidez de reconfiguración óptica.

- Optimización del uso de ancho de banda disponible.

Para poder plantear soluciones y repuestas a estos futuros

requerimientos, deberemos tener disponibles opciones como:

- Nuevos tipos de fibra óptica.

- STM-64ÚOC-192

- Conmutación, Intercambio y conversión de longitud de onda.

- Compensación de dispersión a muy bajo coste.

- Regeneración totalmente óptica de señales.

Las redes DWDM estarán sujetas a procesos de optimización

tremendamente exigentes, to cual conducirá a un replanteamiento

constante de términos como coste, espacio, potencia, consumo,

171

repuestos, manejo de la red, formación, etc., que llegarán a extremos

críticos. Por eso, las redes DWDM deben incorporar:

- Total funcionalidad con los canales de servicio (OSC).

- Control y procesamiento total de cabeceras SDH y conversión de

señales sin multiplexación.

- Técnicas de modulación y formatos de datos mejorados.

- Control de dispersión y PMD.

- Estructuración fuera de banda.

- Corrección de errores FEC en la propia banda.

- Conmutación de protección automática.

- Monitorización precisa de errores.

- Interfaces tributarios mejorados para voz y datos.

- Suministro de potencia AC/DC optimizado en coste y consumo.

- Test remoto de la red.

- Acceso de usuario sencillo.

- Menor tamaño de equipos.

- Módulos OADM con gran número de canales.

- Conmutadores ópticos ultra-rápidos, gran densidad de canales.

- Nuevas tecnologías de supervisión y control de red.

El futuro de las redes estará consecuentemente caracterizado por la

centralización y escalonamiento de servicios. La centralización de datos

redundará en la construcción de redes acomodadas para el tráfico de

datos, dado que éste continuará creciendo en un gran porcentaje. El

escalonamiento trae consigo la flexibilidad de un sistema, donde el flujo

total de información puede dividirse en paquetes relativamente pequeños

a la hora de descomponer la señal hasta el más bajo nivel. Cuanto más

preciso es el escalonamiento, mayor es la potencia, rapidez y flexibilidad.

En cualquier caso, la red DWDM, no dará respuesta a la continua e

insaciable demanda de ancho de banda. En teoría, el ancho de banda

172

total disponible en una fibra monomodo es de 50 THz, mientras que se

hace imposible calcular el ancho de banda necesario para cubrir la

demanda y los servicios que la propia ley de Moore sugiere.

BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO I:

[I] IEEE J. Select Áreas Commun, vol 8, Agosto 1990

[2] IEEE J Lightwave Technol. Marzo 1993

[3] IEEE J. Lightwave Technol, vol 14, Junio 1996

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[1] IEEE J. Select Áreas Commun, vol 8, Agosto 1990

[2] IEEE J Lightwave Technol. Marzo 1993

[3] IEEE J. Lightwave Technol, vol 14, Junio 1996

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Comunicaciones Ópticas, Ed. Síntesis, Madrid, 1998.

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[10] R. Ramaswami y K.N. Sivarajan, Optical Networks: A practical Approach,

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[2] D. O'Shea, "WDM - What the broadband culture craves," Telephony, Aug.

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Willey&Sons, New York, 2000.

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Second Edition, A Willey-lnterscience Publicat John Willey&Sons, New York,

2000.

[8] ITU-T Recomendación G-655: Características de un cable de fibra óptica

monomodo con dispersión desplazada no nula.

[9] ITU-T Recomendación G-662: Características genéricas de los dispositivos y

subsistemas amplificadores de fibra óptica.

[10] ITU-T Recomendación G-663: Aspectos relacionados con la aplicación de los

dispositivos y subsistemas de amplificadores de fibra óptica.

175

[11] ITU-T Recomendación G-671: Características de transmisión de los

componentes ópticos pasivos.

[12] ITU-T Recomendación G-681: Características funcionales de los sistemas de

línea intercentrales y de larga distancia que utilizan amplificadores ópticos,

incluida la multiplexación óptica.

[13] ITU-T Recomendación G-691: Interfaces ópticas para sistemas STM-64,

STM-256 y otros sistemas SDH con amplificadores ópticos.

[14] ITU-T Recomendación G-692: Interfaces ópticas para sistemas multicanales

con amplificadores ópticos.

[15] ITU-T Recomendación G-957: Interfaces ópticas para equipos y sistemas

relacionados con la jerarquía digital síncrona.

[16] ITU-T Recomendación G-958: Sistemas de línea digitales basados en la

jerarquía digital síncrona para utilización en cables de fibra óptica.

CAPÍTULO IV

[1 ] Disponibilidad de servicio telefónico por zonas censales: Censo de Población

y Vivienda 1990, Instituto de Estadísticas y Censos.

[2] Encaminamiento: Diagramas de interconexión y enrutamiento, ANDINATEL

S.A.

[3] Especificación del Sistema de Señalización por Canal Común utilizado en la

red nacional del Ecuador, Ref. SGP-90-Q2

[4] Ericcson Review, Redes de Transmisión Síncrona, Editorial Staff Marti

Vitanemi, Estocolmo Suecia, 2000.

[5] Anillos de Fibra Óptica SDH para Quito, ANDINATEL S.A.

[6] Capacidad de Circuitos, Datos de Tráfico y Calidad de Servicio en la Red

Digital de Andinatel S.A., ANDINATEL S.A.

[7] Informe ASETA: Diagrama de interconexión, señalización y sincronismo para

el Distrito Metropolitano de Quito, ANDINATEL S.A.

[8] Hugo Carríón R., Ingeniería de Tráfico de Telecomunicaciones, Marzo 2001.

[9] Roger L. Freeman, Teleoommications Transmisión Handbook, 4th ed., John

Willey&Sons, New York, 2000.

[10] James J. Refi, Fiber Optic Cable, AT&T Bell Laboratories.

176

[11] Roger L. Freeman, Reference Manual for Telecommunications Engineering,

Second Edition, A Willey-lnterscience Publicat John Willey&Sons, New York,

2000.

[12] ITU-T Recomendación G-707: Velocidad de bits de SDH

[13] ITU-T Recomendación G-708: Interfaz de nodos en la red para SDH

[14] ITU-T Recomendación G-709: Estructura de multiplexión síncrona

[15] ITU-T Recomendación G-773: Protocolos para interfaz Q

[16] ITU-T Recomendación G-774: Modelo de información de gestión de SDH

para vista de elemento de red

[17] ITU-T Recomendación G-782: Tipos y características generales de equipos

de multiplexión SDH

[18] ITU-T Recomendación G-783: Características de bloques funcionales de

equipos de multiplexión SDH

[19] ITU-T Recomendación G-784: Gestión de SDH

[20] ITU-T Recomendación G-803: Arquitectura de redes de transporte basadas

en SDH

[21] ITU-T Recomendación G-957: Interfaces ópticas para equipos y sistemas

relacionados con SDH

[22] ITU-T Recomendación G-958: Sistemas de línea digital basados en SDH

para uso en cables de fibra óptica

CAPÍTULO V

[1] ERION™ Intelligent Optical Networking Solutions, ERICSSON INC.

[2] Rob Batchellor, Optical Layer Protection: Benefits and Implementation, WDM

Solutions Expert, ERINCSSON INC.

GLOSARIO

SIGLAS INGLES

A

ADM Add Drop Muttiplexer

AIS Alarm Indication Signal-External

APS Automated Protecting Switching

ASCII American Standard Code for

Information Interchange

ATM Asynchronous Transfer Mode

AU Access Unit

AUG Access Unit Group

AWG Array Waveguide Grating

ESPAÑOL

Multiplexor de Inserción Extracción

Señal Indicadora de Alarma

Conmutación con Protección Automática

Código de Estándares Americanos para

Intercambio de Información

Modo de Transferencia Asincrona

Unidad de Acceso

Grupo de Unidad de Acceso

Rejilla de Matriz de Longitud de Onda

B

BER

BIP

B-ISDN

BW

Bit Error Rate Tasa de Errores de Bit

Bit Interieaved Parity Paridad de Bit Compartida

Broadhand-lntegrated Services Digital Red Digital de Servicios Integrados de

Network

Bandwidth

Banda Ancha

Ancho de Banda

C

CATV

CCL

CDM

COMA

CEPT

Cl

CL

Cable Televisión

Code División Multiplex

Code División Multiplex Access

Conference of European Postal &

Telecom mu ni catión Administraron

Televisión por cable

Central Carcelén

Multiplex aje por División de Código

Acceso Múltiple por División de Código

Conferencia sobre Administración de

Telecomunicaciones y Servicio Postal

Europeo

Central Internacional

Central Local

178

SIGLAS INGLES

CMY

CNC

CNR

COT

CP

CS

Carríer Noise Relation

ESPAÑOL

Central Cumbayá

Central Conocoto

Relación portadora a ruido

Central Cotocoltao

Central Primaria

Central Secundaría

D

dB

dBm

DBF

DBR

DCC

DCE

DFG

DFF

DMQ

DN

DNA

DQDB

DTE

DWDM

Decibel

Decibel referencing 1 milliwatt

Distributed Feedback

Distributed Bragg Reflector

Data Communications Channel

Data Circuit Terminating Equipment

Difference Frequency Generation

Dispersión Fíat Fiber

Distribuí ion Network

Digital Network Architecture

Distributed Queue Dual Bus

Data Terminal Equipment

Dense Wavelength División Multiplex

Decibel

Decibel referido a 1 milivatio

Canal de Comunicación de Datos

Equipo de Terminación de Circuitos de

Datos

Generador de Diferente Frecuencia

Fibra con Dispersión Plana

Distrito Metropolitano de Quito

Red de Distribución

Arquitectura de la Red Digital

Bus de datos de Cola Distribuida

Equipo de Terminal de Datos

Multiplexaje por División de Longitud de

Onda Densa

E

ECD

EDFA

ET

ETSI

Erbium doped fiber amplifier

European Telecommunications

Standards Instituto

Central El Condado

Amplificador de Fibra Dopado por Erbio

Central Estación Terrena

Instituto Europeo de Estándares en

Telecomunicaciones

179

SIGLAS INGLES

F

FBG Fiber Bragg Gratings

FDDI Fiber Distríbuted Data Interface

FEBE Far End Block Error

FERF Far End Receive Failure

FP Fabry-Perot Filter

FTTH Fiber-to-the-Home

FWM Four-Wave Mixing

ESPAÑOL

Interface de Datos por Fibra Distribuida

Bloque de Error de Extremo Lejano

Falla de Recepción en Extremo Lejano

Filtro Fabry-Perot

Fibra al Hogar

G

Gbps

GJL

GMN

GW

Gigabits per second

Gateway

Gigabits por segundo

Central Cuájalo

Central Guamaní

Puerta de Entrada Salida de

Comunicaciones

H

HDTV

Hz

High Definrtion Televisión

Hertz (Cycles Per Second)

Televisión de Afta Definición

Hertz (Ciclos por segundo)

IBM

IEEE

IN

IÑQ

|p

ISDN

ISI

ISO

International Business Machine

Instituía of Eléctrica! and Electronic

Engineers

Intelligent Neíwork

Internet Protocol

Integrated Services Digital Network

Intersymbol Interference

International Organization for

Standardization

International Telecommunications

Máquina Comercial internacional

instituto de Ingenieros Eléctricos y

Electrónicos

Red Inteligente

Central Iñaquito

Protocolo de Internet

Red Digital de Servicios Integrados

Interferencia Intersímbolos

Organización Internacional de

Estandarización

Unión Internacional de Telecomunicaciones

SIGLAS INGLES

Union

180

ESPAÑOL

K

Kbps

kHz

Kilobits per second

Kilohertz

Kilobits por segundo

Kilohertz

L

LAN

LÁSER

LED

LEAF

LLZ

LOH

LOP

LOS

LSB

Local Área Network

Light Amplification by Stimulated

Emisión of Radiation

Light Emulating Diode

Large Effective Core Área Fiber

Une Overhead

Loss of Pointer

Loss of Signal

Least Significant Bit

Red de Área Local

Amplificación de Luz por Emisión

Estimulada de Radiación

Diodo de Emulación de Luz

Fibra con Área de Núcleo Expandido

Central La Luz

Línea de Encabezado

Pérdida de Puntero

Pérdida de Señal

Bit Menos Significativo

M

MAN

Mbps

MNJ

Modem

MS

MS-AIS

MSB

MSC

MS-FEBE

MS-FERF

Metropolitan Área Network

Megabits per second

Modulator/Demodulator

Multiplex Secíion

Multiplex Section-Alarm Identify Signal

Most Significant Bit

Multiplex Section-Far End Block Error

Multiplex Section-Far End Receive

Failure

Red de Área Metropolitana

Megabits por segundo

Central Monjas

Modulador/Demodulador

Sección de Multiplexaje

Señal de Indicación de Alarmas en la

Sección de Multiplexaje

Bit más Significativo

Central Mariscal

Bloque de Error en Extremo Lejano en la

Sección de Multiplexaje

Falla de Recepción en Extremo Lejano en la

Sección de Multiplexaje

181

SIGLAS INGLES

MSOH

MS-RDI

MUX

MZI

Multiptex Seclion Overtiead

Multiplex S e ct ion-Re mote Defect

Identify

Multiplexer

Mach-Zehnder Interferometric Filter

ESPAÑOL

Sección de Multiptexaje del Encabezado

Indicación de Defectos Remotos en la

Sección de Multiplexaje

Multiplexador

Filtro Interferométrico de Mach-Zehnder

N

NE

NI

NMS

NNI

NP

NPC

NRM

NRZ

NSAP

NSP

NT

NTSC

NZ

Network Element

Network Interconnect

Network Management System

Network Node Interface and Network-

to-Network

Network Performance

Network Parameter Control

Network Resource Management

No Return Zero

Network Service Access Point

NetwonX Service Provide

Network Tenmination

National Televisión Standards

Committee

No Zero

Elemento de Red

Interconexión de Red

Sistema de Gestión de Red

fnterface de Nodo de Red / Interface Red a

Red

Rendimiento de Red

Parámetro de Control de Red

Gestión de Recursos de Red

Código de línea de No Retorno a Cero

Punto de Acceso al Servicio de la Red

Proveedor de Servicio de Red

Terminación de Red

Comité de Estándares de Televisión

Nacional

Código de línea de No Cero

O

O&M

OAM

OSI

OTDM

OXC

Operations and Maintenance

Operations, Administraron and

Maintenance

Open System Interconnection

Reference Model

Óptica I Time División Multiplexing

Óptica! Cross Connect

Operación y Mantenimiento

Operación, Administración y Mantenimiento

Modelo de Referencia de Sistemas Abiertos

de Interconexión

Multiplexación por división de tiempo óptico

Interconector Óptico

182

SIGLAS INGLES

P

PABX

PBX

PCM

PDH

POH

PON

PRC

PSTN

PTD

PTM

PU

PUD

PUT

Prívate Automatic Brancn exchange

Prívate Branch exchange

Pulse Code Modulation

Plesiochronous Digital Hierarchy

Path Overhead

Passive Optical Network

Primary Reference Clock

Public Switched Telephone Network

ESPAÑOL

Intercambio Automático de Rama Privada

Intercambio de Rama Privada

Modulación por Código de Pulso

Jerarquía Digital Plesiócrona

Encabezado de Ruta

Red óptica pasiva

Reloj de Referencia Primaría

Red Telefónica Conmutada Pública

Central El Pintado

Parte de Transferencia de Mensajes

Parte de Usuario

Parte de Usuario de Datos

Parte de Usuario de Telefonía

Q

QCN

QoS Qualtty of Service

Central Quito Centro

Calidad de Servicio

R

RDI

RDSI

REÍ

RF

RFI

RIN

RSOH

Remote Defect Identification

Remote Error Identification

Radio Frequency

Remote Fail Identify

Regeneration Section Overhead

Indicación de Defecto Remoto

Red Digital de Servicios Integrados

Indicación de Error Remoto

Radio frecuencia

Indicador de Fallas Remotas

Sección de Regeneración de Encabezado

S

SCM

SCMA

Sub Carrier Multiplex

Sub Carrier Multiplex Access

Multiplexaje por división de subpodadora

Acceso Múltiple por Subportadora

183

SIGLAS INGLES

SDH

SLA

SNA

SNCP

SNF

SNG

SOA

SOH

SONET

SRS

STM-N

Sysnchronous Digital Hierarchy

Semiconductor Láser Amplifier

Systems Network Archrtecture

Sub Network Connection Protection

Semiconductor Óptica! Amplifiers

Sonet Overtiead

Synchronous Óptica! Network

Stimulated Raman Scattering

Synchronous Transfer Mode-N

ESPAÑOL

Jerarquía Digital Síncrona

Amplificador Láser Semiconductor

Sistema de Arquitectura de Red

Protección de Conexión de Subred

Central San Rafael

Central Sangolquí

Amplificador Óptico Semiconductor

Sobrecarga de Sonet

Red Sincrónica Óptica

Dispersión Estimulada de Raman

Modo de Transferencia Síncrona-N

T

TCP

TDM

TOMA

TMB

TU

TUG

Transmission Control Protocol

Time División Multiplex

Time División Multiplex Access

Tributary Unrt

Tríbutary Unit Group

Protocolo de Control de Transmisión

Multiplexaje por División de Tiempo

Acceso Múltiple por División de Tiempo

Central Tumbaco

Unidad Tributaría

Grupo de Unidad Tributaría

U

UDWDM Ultra Dense Wavelength División Multiplexaje por División de Longitud de

Multiplex Onda Ultra Denso

UHDWDM Ultra High Dense Wavelength División Multiplexaje por División de Longitud de

Multiplex Onda Ultra Muy Denso

UNÍ User Network Interface Interfaz de Usuario en Red

USM - Unidad de Señalización de Mensaje

V

VC

VCO

Virtual Channel

Voltage Control Osctllator

Contenedor Virtual

Oscilador Controtado de Voltaje

184

SIGLAS INGLES

VLF

VPN

W

WADM

WAN

WDM

WDMA

WGR

WR

Virtual Prívate Network

ESPAÑOL

Central Villa Flora

Red Privada Virtual

Wavelength Add Drop Muttiplexer Multiplexor Inserción Extracción de Longitud

de Onda

Wide Área Network Red de Área Extensa

Wavelength División Multiplex Multiplexaje por División de Longitud de

Onda

Wavelength División Multiplex Access Acceso Múltiple por División de Longitud de

Onda

Wavelength Grating Router Ruteador de Matriz de Longitud de Onda

Wavelength Router Ruteador de Longitud de Onda