Jerarquía digital síncrona

La Jerarquía Digital Síncrona (SDH) (Synchronous Digital Hierarchy) , se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.

Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el proceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico se implantaría paulatinamente y debía convivir con la jerarquía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que la ITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbps.

Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, después de un proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura STM-1. Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel de Byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4,STM-16 y STM-64.

Estructura de la trama STM-1

Estructura de trama STM-1.

Las tramas contienen información de cada uno de los componentes de la red: trayecto, línea y sección, además de la información de usuario. Los datos son encapsulados en contenedores específicos para cada tipo de señal tributaria.
A estos contenedores se les añade una información adicional denominada "tara de trayecto" (Path overhead), que consiste en una serie de bytes utilizados con fines de mantenimiento de red, y que dan lugar a la formación de los denominados contenedores virtuales (VC). El resultado de la multiplexación es una trama formada por 9 filas de 270 octetos cada una (270 columnas de 9 octetos). La transmisión se realiza bit a bit en el sentido de izquierda a derecha y de arriba abajo. La trama se transmite a razón de 8000 veces por segundo (cada trama se transmite en 125 μs). Por lo tanto, el régimen binario (Rb) para cada uno de los niveles es:

STM-1 = 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 155 Mbps
STM-4 = 4 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 622 Mbps
STM-16 = 16 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 2.5 Gbps
STM-64 = 64 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 10 Gbps
STM-256 = 256 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 40 Gbps

De las 270 columnas que forman la trama STM-1, las 9 primeras forman la denominada "tara o cabecera" (overhead), independiente de la tara de trayecto de los contenedores virtuales antes mencionados, mientras que las 261 restantes constituyen la carga útil (Payload).

En la tara están contenidos bytes para alineamiento de trama, control de errores, canales de operación y mantenimiento de la red y los punteros, que indican el comienzo del primer octeto de cada contenedor virtual.

Velocidades SONET/SDH

Las señales de niveles más altos están formadas por la multiplexación de diversas señales de nivel 1 (STM-1), creando una familia de señales STM-N, donde la N indica el número de señales de nivel 1 que la componen. En la Tabla 1 se indican las denominaciones de las señales eléctricas y portadoras ópticas, así como sus velocidades y los puntos de coincidencia con los de SONET.

En la tabla anterior, el ancho de banda de carga es la velocidad de línea menos el ancho de banda de las línea y de sección.

Hay que resaltar que la progresión de velocidad de datos comienza en 155 Mbit/s y aumenta en múltiplos de 4. La única excepción es OC-24, que está normalizado en ANSI T1.105, pero no es una velocidad SDH estándar de la ITU-T G.707. A veces se describen otras tasas como OC-9, OC-18, OC-36 y OC-96 y OC-1536, pero probablemente nunca han sido desplegados. Sin duda no son comunes y no son compatibles con las normas.

La siguiente velocidad de 160 GB/s OC-3072/STM-1024 no se ha normalizado todavía, debido al coste de transceptores de alta velocidad, al ser más baratos los multiplex de longitudes de onda a 10 y 40 Gbit/s.

Ventajas y desventajas de SDH

La SDH presenta una serie de ventajas respecto a la jerarquía digital plesiocrona (PDH).

Algunas de estas ventajas son:

• El proceso de multiplexación es mucho más directo. La utilización de punteros permite una localización sencilla y rápida de las señales tributarias de la información.
• El procesamiento de la señal se lleva a cabo a nivel de STM-1. Las señales de velocidades superiores son síncronas entre sí y están en fase por ser generadas localmente por cada nodo de la red.
• Las tramas tributarias de las señales de línea pueden ser subdivididas para acomodar cargas plesiócronas, tráfico ATM o unidades de menor orden. Esto supone mezclar tráfico de distinto tipo dando lugar a redes flexibles.
• Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equipos de los distintos proveedores gracias a los estándares internacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos.
• Un STM1 tiene la capacidad de agrupar varios E1 y T1 de forma multiplexada, es decir, se universaliza las velocidades ocupando los VC correspondientes, la capacidad del STM1 es suficiente.

En cuanto a las desventajas tenemos que:

• Algunas redes PDH actuales presentan ya cierta flexibilidad y no son compatibles con SDH.
• Necesidad de sincronismo entre los nodos de la red SDH, se requiere que todos los servicios trabajen bajo una misma referencia de temporización.
• El principio de compatibilidad ha estado por encima de la optimización de ancho de banda. El número de Bytes destinados a la cabecera de sección es demasiado grande, lo que lleva a perder eficiencia.

Enlaces externos

• Jerarquía Digital

Estandares ITU relacionados con SDH:

• G.803 Arquitectura de las Redes SDH.
• G.810 Definiciones y terminología.
• G.811 Temporización de relojes primarios.
• G.783 Características de los bloques funcionales del equipo de la jerarquía digital síncrona
• G.784 Gestión SDH.