| Artículos | 01 MAY 2001

La tecnología líder del transporte óptico: SDH (1)

Ramón J. Millán.
En este artículo nos adentraremos en la tecnología SDH, líder del mercado de transporte óptico. En esta primera parte veremos cuál ha sido la evolución de las redes troncales de telecomunicaciones, y el estado actual del mercado de transporte, con especial atención a la situación de dominio de los sistemas SDH. El mes próximo profundizaremos en el funcionamiento y estado del arte de estos sistemas.

Durante los últimos años diversos factores han propiciado el importante desarrollo tecnológico de todos los equipos y servicios relacionados con el mundo de las telecomunicaciones: grandes avances técnicos, liberalización del sector, crecimiento de la red Internet y de la telefonía móvil personal, reducción de las barreras culturales, fuertes crecimientos de las economías de los países desarrollados, etc.
Pero de todos estos fenómenos, el de mayor éxito es, sin lugar a dudas, el acceso a Internet, con un incremento del número de usuarios y del tráfico superior al 100% y 200% anuales, respectivamente; y según datos de Nielsen/Neta Ratings, con más de 400 millones de usuarios actualmente en el mundo, de los cuales alrededor de 4,6 millones pertenecen a España. Además, la aparición y proliferación de novedosas tecnologías de acceso (Gigabit Ethernet, ATM, cablemodems, ADSL, LMDS, UMTS...), que permitirán ofrecer a los usuarios servicios interactivos y multimedia de diversa índole (videoconferencia, televisión digital de alta definición, transmisión de grandes cantidades de datos entre computadoras y terminales móviles remotos, etc.), supondrá un aumento de la demanda de ancho de banda de más del 300% dentro de 8 a 10 años, según un reciente estudio de RHK.
Para soportar este enorme tráfico de banda ancha, es totalmente necesario incrementar la capacidad de las actuales redes troncales de telecomunicaciones. La misión de estas redes troncales es transportar el tráfico de las diferentes fuentes mediante la compartición de los sistemas de transmisión y de conmutación entre los distintos usuarios. Es decir, concentran y distribuyen el tráfico generado por todos los usuarios a través de sus redes de acceso.
En nuestros días se utilizan diferentes tecnologías en las redes troncales, basadas todas ellas en la fibra óptica como medio de transmisión. El atractivo de la fibra óptica, y, en particular, de la fibra óptica monomodo, se basa en su baja atenuación, alto ancho de banda, fácil instalación, inmunidad a interferencias, alta seguridad de la señal, aislamiento eléctrico y posibilidad de integración.

EVOLUCION
En los primeros años, cuando el único servicio sofrecido a los abonados era el de la telefonía analógica, se utilizaba la multiplexación por división en frecuencia, o FDM (Frecuency Division Multiplexing) para transportar un largo número de canales telefónicos (de 4 KHz) sobre un único cable coaxial. La idea era modular cada canal telefónico en una frecuencia portadora distinta para desplazar las señales a rangos de frecuencia distintos.
Con el advenimiento de los circuitos semiconductores y la creciente demanda de capacidad telefónica, apareció en los años 60 un nuevo método de transmisión, denominado MIC (Modulación de Impulsos Codificados) o PCM (Pulse Code Modulation). Mediante PCM fue posible la utilización múltiple de una única línea por medio de la multiplexación por división en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing), consistente en segregar muestras de cada señal en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el transmisor. Para ello, la señal telefónica es digitalizada, es decir, convertida en una serie de bits para su transmisión por el cable de cobre. La señal vocal analógica es limitada en la banda de 0,3 a 3,4 KHz (su ancho de banda es, por lo tanto, de 3,1 KHz), muestreada a una frecuencia de 8 KHz (es decir, se toma una muestra cada 125 ìs), cuantificada, codificada, y después transmitida a una tasa binaria de 64 Kbps. La tasa binaria de 2.048 Kbps (2 Mbps o E1) es el resultado de multiplexar 30 canales en la misma trama con la necesaria información de señalización. Esta es la denominada tasa primaria y es utilizada en todo el mundo. Sólo en Estados Unidos, Canadá y Japón, se utiliza una tasa primaria de 1.544 Kbps (1,5 Mbps o T1), que resulta de la combinación de 24 canales en vez de 30.
El primer estándar de transmisión digital fue PDH (Plesicronus Digital Hierarchy) o JDP (Jerarquía Digital Plesiócrona), que apareció durante los últimos años 60 y los primeros 70. Los equipos PDH han copado el mercado de la transmisión, aún a principios de los 1990, estando actualmente en pleno declive frente a SDH y DWDM, salvo en sistemas vía radio. La tasa de bit de transmisión mínima o primaria utilizada era de 2 Mbps en Europa y 1,5 Mbps en USA y Japón, lo cual corresponde a 30 y 24 circuitos telefónicos, respectivamente. También eran posibles tasas de bit superiores multiplexando dichas señales, como se muestra en la figura 1 para las normas europea, norteamericana y japonesa. Las tasas de bit en cada una de las normas no coinciden, y las superiores a 140 Mbps, como por ejemplo los 565 Mbps de la norma europea, son en todas ellas propietarias; es decir, no han sido estandarizadas.
Por otro, los códigos de línea son específicos de cada suministrador, de forma que equipos de diferentes fabricantes son incompatibles entre sí. Esta falta de compatibilidad entre las distintas normas PDH y la adopción de estándares propietarios por parte de los fabricantes, dificultaba la interconexión entre redes de incluso un mismo operador y es una de las principales limitaciones que presentaba PDH.
El método de multiplexación en PDH se basa en entrelazado de bit. Por otro lado, la red de PDH es plesiócrona (casi síncrona), es decir, no todas las señales multiplexadas proceden de equipos que transmiten a la misma velocidad debido a variaciones en los tiempos de propagación, falta de sincronización entre las fuentes, etc.; lo cual obligaba a implantar complicadas y caras técnicas de relleno, consistentes en la reserva de una capacidad de transmisión superior a la requerida, para eliminar la falta de sincronismo. Para ello, se utilizan bits de justificación, de modo que añadiendo o quitando estos bits, se pueden igualar las velocidades de las fuentes.
La operación de inserción y extracción, se realiza al multiplexar y demultiplexar en cada uno de los niveles de la jerarquía. Esto supone que para extraer una señal de 64 Kbps dentro de una trama de nivel superior, se deban demultiplexar todos los niveles uno a uno, identificando los bits de relleno, hasta el nivel inferior; de la misma forma, para insertar una señal nueva de 64 Kbps se debe demultiplexar toda la trama nivel a nivel, añadir la nueva señal, y multiplexar de nuevo todos los niveles, añadiendo o quitando los bits de justificación. La baja eficiencia de este proceso, suponía el uso de un elevado número de equipos, una baja flexibilidad en la asignación del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos.
Durante los años 80, cuando tuvo lugar la digitalización de las grandes redes públicas de telecomunicaciones, los e

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