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·         Introducción

SDH, del inglés Synchronous Digital Hierarchy—¹​ es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.

·         Fundamentos Teóricos

                SDH trabaja con una estructura o trama básica denominada STM-1, que tiene una duración de 125 microsegundos (se repite 8.000 veces por segundo), y se corresponde con una matriz de 9 filas y 270 columnas, cuyos elementos son octetos de 8 bits; por consiguiente, la trama tiene una velocidad binaria de (9 x (270 x 8)) x 8.000 = 155,520 Kbps. La transmisión se realiza fila por fila, empezando por el byte en la esquina superior izquierda y terminado en el byte en la esquina inferior derecha.

                En la trama STM-1 se distinguen tres áreas: la tara de sección, los punteros de justificación y la carga útil. Cada byte de la carga útil se corresponde con un canal de 64 Kbps, de modo que cada columna de 9 bytes se corresponde con 576 Kbps. Las primeras 9 columnas contienen la tara de sección o SOH (Section OverHead) para soportar características del transporte tales como el alineamiento de trama, los canales de operación y mantenimiento, la monitorización de errores, etc. Se distingue entre la tara de la sección de regeneración o RSOH (Regenerator Section OverHead) y la tara de la sección de multiplexación o MSOH (Multiplex Section OverHead). Las columnas siguientes pueden ser asignadas de diversas formas para transportar las señales de tasas de bit inferior, tales como los 2 Mbps; cada columna tiene su propia tara.

                El estándar SDH está definido originalmente para el transporte de señales de 1,5 Mbps, 2 Mbps, 6 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps y 140 Mbps a una tasa de 155 Mbps, y ha sido posteriormente desarrollado para transportar otros tipos de tráfico, como por ejemplo ATM ó IP, a tasas que son múltiplos enteros de 155 Mbps. La flexibilidad en el transporte de señales digitales de todo tipo permite, de esta forma, la provisión de todo tipo de servicios sobre una única red SDH: servicio de telefonía, provisión de redes alquiladas a usuarios privados, creación de redes MAN y WAN, servicio de videoconferencia, distribución de televisión por cable, etc.

·         Aplicaciones

                La topología implantada (ITU-T G.803) vendrá determinada por los requerimientos de flexibilidad y fiabilidad del operador de la red SDH. Frente a las estructuras malladas de las redes PDH, la tecnología SDH apuesta por topologías en anillo, constituidas por ADMs unidos por 2 o 4 fibras ópticas. Los anillos permiten conseguir redes muy flexibles, pudiendo extraer señales tributarias del tráfico agregado en cualquiera de los nodos que conforman el anillo.

                Las distancias máximas entre equipos SDH dependen del tipo de interfaz STM-N (recomendaciones G.957 y G.958) y de la ventana utilizada en la transmisión, en el caso de utilizar fibra óptica monomodo convencional. Las dos ventanas de transmisión por fibra óptica utilizadas actualmente son dos, la segunda y la tercera. La segunda a 1.310 nm, está caracterizada por una dispersión casi nula y una atenuación de alrededor de 0,5 dB/Km, y la tercera a 1.550 nm, caracterizada por una dispersión o ensanchamiento de los pulsos transmitidos de alrededor de 17 ps/nm×Km y una atenuación de unos 0,2 dB/Km. En segunda ventana las distancias máximas entre equipos, sin considerar amplificadores, son de alrededor de 47 Km para STM-1, 51 Km para STM-4, y 39 Km para STM-16. En la tercera ventana las distancias máximas son de alrededor de 82 Km para STM-1, 96 Km para STM-4, 75 Km para STM-16, y 62 Km para STM-64.

                Los ADMs también ofrecen mecanismos de encaminamiento alternativo o protección bajo varias configuraciones (ITU-T G.841) para ofrecer una disponibilidad máxima y sobreponerse a cortes en la fibra y a fallos en los equipos. Por ejemplo, la solución de protección 1+1 da lugar a los denominados anillos híbridos autoregenerables, en los cuales el tráfico se encamina simultáneamente por dos caminos, siendo recogido en el nodo destinatario; en caso de la caída de algún equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario conmutará al otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms.

                Por otro lado, las redes SDH, a diferencia de las PDH, no sólo constituyen un sistema de transmisión punto a punto, sino que van más allá, estableciéndose como una auténtica red de comunicaciones, incluyendo, además de la red de transporte, la de sincronización, la de gestión, y la de comunicaciones de datos.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE SDH

Aunque los usuarios finales se beneficiarán de SDH de forma indirecta, puesto que ésta potenciará el desarrollo e implantación de sistemas de banda ancha de alta calidad y fiabilidad, sus beneficios directos recaerán sobre los explotadores de redes:

·         Reducción de coste de los equipos de transmisión. Las razones principales son la posibilidad de integrar las funciones de transmisión, multiplexación e interconexión en un solo equipo; y la alta competencia entre proveedores de equipos debida a la alta estandarización de SDH.

·         El acceso directo a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles.

·         La sencilla explotación debida a la incorporación de información de gestión adicional en las tramas de información de datos lo cual permite el mantenimiento centralizado, rápida y exacta localización de averías, el reencaminamiento automático, la monitorización permanente de la calidad del circuito, etc.

·         La amplia gama de anchos de banda de transmisión y la posibilidad de acceder directamente a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles inferiores, permiten la creación de una infraestructura de red muy flexible y uniforme.

·         La compatibilidad multifabricante a nivel de interfaces de transporte y de explotación, lo cual garantizará la integración de las redes de los distintos operadores.

·         La convergencia con ATM e IP, y la capacidad de interfuncionamiento simultáneo con PDH.

Como única desventaja de SDH tenemos los menores anchos de banda soportados frente a la DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) o multiplexación por división en longitud de onda. La DWDM es una novedosa tecnología de transmisión, aún inmadura y poco estandarizada, consistente en la multiplexación de varias señales ópticas, cada una a una longitud de onda o frecuencia óptica diferente, sobre la misma fibra, permitiendo aprovechar el caro y escaso tendido de fibra óptica monomodo convencional existente. Los anchos de banda comercialmente disponibles actualmente mediante DWDM, llegan hasta los 400 Gbps, resultado de multiplexar 40 canales SDH STM-64.

·         Equipos, fabricantes

Regeneradores, multiplexores terminales, multiplexores de inserción y extracción, y distribuidores multiplexores. Estos equipos pueden soportar una gran variedad de configuraciones en la red, incluso, un mismo equipo puede funcionar indistintamente en diversos modos, dependiendo de la funcionalidad requerida en el nodo donde se ubica. En la Figura 5 se muestra un diagrama de bloques de un elemento SDH genérico, sin considerar amplificadores o boosters opcionales.

·         Software, proveedores

El estándar SDH parte de una señal de 155,520 Mbps denominada módulo de transporte síncrono de primer nivel o STM-1. La compatibilidad con PDH es garantizada mediante distintos contenedores: C-11 para señales de 1,5 Mbps, C-12 para 2 Mbps, C-2 para 6,3 y 8 Mbps, etc; como se muestra en la Figura 1. Los restantes STM-N se obtienen mediante el entrelazado de bytes de varias señales STM-1. En la actualidad se encuentran normalizados los valores de: STM-4 (622,08 Mbps), STM-16 (2.488,32 Mbps) y STM-64 (9.953,28 Mbps). En SONET, que puede considerarse un subconjunto de SDH, se parte de una velocidad de transmisión de 51,840 Mbps.

·         Artículos / Noticias

Prácticamente todos los nuevos sistemas de transmisión por fibra óptica que están siendo instalados actualmente en las redes troncales, utilizan SDH ó SONET. Se espera que esta tecnología domine la transmisión durante décadas, del mismo modo que su predecesor PDH ha dominado la transmisión durante más de 20 años y aún lo hace, en términos de número total de sistemas instalados. Las tasas binarias en sistemas a larga distancia se espera que se eleven de los 10 Gbps a los 40 Gbps, apareciendo los primeros productos comerciales a partir del año 2002; y al mismo tiempo, que los sistemas de 155 Mbps e inferiores penetren más en las redes de acceso

No obstante, el mercado de SDH previsto hasta el año 2002 supera los 9.000 millones de dólares, mientras que el de DWDM, cercano a los 4.000 millones de dólares en éste período, no empezará a dominar el de SDH hasta alrededor del año 2003.