Redes ópticas sincrónicas

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La red óptica síncrona ( SONET ) y la jerarquía digital síncrona ( SDH ) son protocolos estandarizados que transfieren múltiples flujos de bits digitales de manera sincrónica a través de fibra óptica utilizando láseres o luz altamente coherente de diodos emisores de luz (LED). A bajas velocidades de transmisión, los datos también se pueden transferir a través de una interfaz eléctrica. El método fue desarrollado para reemplazar el sistema de jerarquía digital plesiócrona (PDH) para transportar grandes cantidades de llamadas telefónicas y tráfico de datos a través de la misma fibra sin los problemas de sincronización.

SONET y SDH, que son esencialmente lo mismo, fueron diseñados originalmente para transportar comunicaciones en modo circuito (por ejemplo, DS1 , DS3 ) desde una variedad de fuentes diferentes, pero fueron diseñados principalmente para soportar voz en tiempo real, sin comprimir, conmutada por circuitos codificada en formato PCM . ^[1] La principal dificultad para hacer esto antes de SONET/SDH era que las fuentes de sincronización de estos diversos circuitos eran diferentes. Esto significaba que cada circuito estaba operando en realidad a una velocidad ligeramente diferente y con una fase diferente. SONET/SDH permitió el transporte simultáneo de muchos circuitos diferentes de diferente origen dentro de un único protocolo de tramado. SONET/SDH no es un protocolo de comunicaciones completo en sí mismo, sino un protocolo de transporte (no un "transporte" en el sentido del modelo OSI ).

Debido a la neutralidad de protocolo esencial de SONET/SDH y a las características orientadas al transporte, SONET/SDH fue la opción para transportar las tramas ATM ( Asynchronous Transfer Mode ) de longitud fija, también conocidas como celdas. Rápidamente desarrolló estructuras de mapeo y contenedores de carga útil concatenados para transportar conexiones ATM. En otras palabras, para ATM (y eventualmente otros protocolos como Ethernet ), la compleja estructura interna utilizada anteriormente para transportar conexiones orientadas a circuitos se eliminó y se reemplazó con una trama grande y concatenada (como STS-3c) en la que se colocan celdas ATM, paquetes IP o tramas Ethernet.

Tanto SDH como SONET se utilizan ampliamente en la actualidad: SONET en Estados Unidos y Canadá , y SDH en el resto del mundo. Aunque los estándares SONET se desarrollaron antes que SDH, se considera una variación de SDH debido a la mayor penetración de SDH en el mercado mundial. SONET se subdivide en cuatro subcapas con algún factor como la ruta, la línea, la sección y la capa física.

El estándar SDH fue definido originalmente por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), y está formalizado como los estándares G.707, ^[2] G.783 , ^[3] G.784, ^[4] y G.803 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). ^{[5] [6]} El estándar SONET fue definido por Telcordia ^[7] y el estándar T1.105 del Instituto Nacional Estadounidense de Normas (ANSI). ^{[6] [8]} que definen el conjunto de formatos de transmisión y velocidades de transmisión en el rango superior a 51,840 Mbit/s.

SDH se diferencia de la Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH) en que las velocidades exactas que se utilizan para transportar los datos en SONET/SDH están estrechamente sincronizadas en toda la red, utilizando relojes atómicos . Este sistema de sincronización permite que redes enteras entre países funcionen de forma sincrónica, lo que reduce en gran medida la cantidad de almacenamiento en búfer necesario entre los elementos de la red. Tanto SONET como SDH se pueden utilizar para encapsular estándares de transmisión digital anteriores, como el estándar PDH, o se pueden utilizar para soportar directamente el Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) o la denominada red de paquetes sobre SONET/SDH (POS). Por lo tanto, es incorrecto pensar en SDH o SONET como protocolos de comunicaciones en sí mismos; son contenedores de transporte genéricos y multipropósito para mover voz y datos. El formato básico de una señal SONET/SDH le permite transportar muchos servicios diferentes en su contenedor virtual (VC), porque es flexible en cuanto al ancho de banda.

SONET y SDH suelen utilizar términos diferentes para describir características o funciones idénticas, lo que puede causar confusión y exagerar sus diferencias. Con algunas excepciones, SDH puede considerarse un superconjunto de SONET.

SONET es un conjunto de contenedores de transporte que permiten la entrega de una variedad de protocolos, incluidos la telefonía tradicional, ATM, Ethernet y el tráfico TCP/IP. Por lo tanto, SONET no es en sí mismo un protocolo de comunicaciones nativo y no debe confundirse con un protocolo orientado a la conexión en el sentido en que se utiliza habitualmente ese término.

El protocolo es una estructura altamente multiplexada, con el encabezado intercalado entre los datos de una manera compleja. Esto permite que los datos encapsulados tengan su propia velocidad de cuadros y puedan "flotar" en relación con la estructura y velocidad de cuadros SDH/SONET. Este intercalado permite una latencia muy baja para los datos encapsulados. Los datos que pasan a través del equipo pueden demorarse como máximo 32  microsegundos  (μs), en comparación con una velocidad de cuadros de 125 μs; muchos protocolos de la competencia almacenan los datos durante dichos tránsitos durante al menos un cuadro o paquete antes de enviarlos. Se permite un relleno adicional para que los datos multiplexados se muevan dentro del encuadre general, ya que los datos se registran a una velocidad diferente a la velocidad de cuadros. El protocolo se vuelve más complejo por la decisión de permitir este relleno en la mayoría de los niveles de la estructura de multiplexación, pero mejora el rendimiento general.

La unidad básica de trama en SDH es un STM-1 (módulo de transporte síncrono, nivel 1), que opera a 155,520 megabits por segundo (Mbit/s). SONET se refiere a esta unidad básica como STS-3c (señal de transporte síncrono 3, concatenada). Cuando el STS-3c se transmite a través de OC-3, a menudo se lo denomina coloquialmente OC-3c , pero esta no es una designación oficial dentro del estándar SONET ya que no hay diferencia de capa física (es decir, óptica) entre un STS-3c y 3 STS-1 transmitidos dentro de un OC-3.

SONET ofrece una unidad básica adicional de transmisión, la STS-1 (Synchronous Transport Signal 1) u OC-1 , que funciona a 51,84 Mbit/s (exactamente un tercio de una portadora STM-1/STS-3c/OC-3c). Esta velocidad está determinada por los requisitos de ancho de banda para las señales de voz telefónicas codificadas en PCM: a esta velocidad, un circuito STS-1/OC-1 puede transportar el equivalente en ancho de banda de un canal DS-3 estándar , que puede transportar 672 canales de voz de 64 kbit/s. ^[1] En SONET, la señal STS-3c está compuesta por tres señales STS-1 multiplexadas; la STS-3c puede transportarse en una señal OC-3. Algunos fabricantes también admiten el equivalente SDH de la STS-1/OC-1, conocido como STM-0.

En la transmisión de datos orientada a paquetes, como Ethernet , una trama de paquete suele estar formada por un encabezado y una carga útil . El encabezado se transmite primero, seguido de la carga útil (y posiblemente un final , como un CRC ). En las redes ópticas síncronas, esto se modifica ligeramente. El encabezado se denomina overhead y, en lugar de transmitirse antes de la carga útil, se entrelaza con ella durante la transmisión. Se transmite parte del overhead, luego parte de la carga útil, luego la siguiente parte del overhead, luego la siguiente parte de la carga útil, hasta que se haya transmitido toda la trama.

En el caso de un STS-1, la trama tiene un tamaño de 810 octetos , mientras que la trama STM-1/STS-3c tiene un tamaño de 2.430 octetos. En el caso de STS-1, la trama se transmite como tres octetos de sobrecarga, seguidos de 87 octetos de carga útil. Esto se repite nueve veces, hasta que se han transmitido 810 octetos, lo que lleva 125  μs . En el caso de un STS-3c/STM-1, que funciona tres veces más rápido que un STS-1, se transmiten nueve octetos de sobrecarga, seguidos de 261 octetos de carga útil. Esto también se repite nueve veces hasta que se han transmitido 2.430 octetos, lo que también lleva 125  μs . Tanto para SONET como para SDH, esto se suele representar mostrando el marco gráficamente: como un bloque de 90 columnas y nueve filas para STS-1, y 270 columnas y nueve filas para STM1/STS-3c. Esta representación alinea todas las columnas de cabecera, de modo que la cabecera aparece como un bloque contiguo, al igual que la carga útil.

La estructura interna de la sobrecarga y la carga útil dentro de la trama difiere ligeramente entre SONET y SDH, y se utilizan términos diferentes en los estándares para describir estas estructuras. Sus estándares son extremadamente similares en su implementación, lo que facilita la interoperabilidad entre SDH y SONET en cualquier ancho de banda determinado.

En la práctica, los términos STS-1 y OC-1 se utilizan a veces indistintamente, aunque la designación OC se refiere a la señal en su forma óptica. Por lo tanto, es incorrecto decir que un OC-3 contiene 3 OC-1: se puede decir que un OC-3 contiene 3 STS-1.

La trama del módulo de transporte síncrono, nivel 1 (STM-1) es el formato de transmisión básico para SDH, el primer nivel de la jerarquía digital síncrona. La trama STM-1 se transmite exactamente en 125  μs , por lo tanto, hay 8000 tramas por segundo en un circuito de fibra óptica OC-3 de 155,52 Mbit/s. ^{[nb 1]} La trama STM-1 consta de cabecera y punteros más carga útil de información. Las primeras nueve columnas de cada trama conforman la cabecera de sección y los punteros de unidad administrativa, y las últimas 261 columnas conforman la carga útil de información. Los punteros (bytes H1, H2, H3) identifican unidades administrativas (AU) dentro de la carga útil de información. Por lo tanto, un circuito OC-3 puede transportar 150,336 Mbit/s de carga útil, después de tener en cuenta la cabecera. ^{[nb 2]}

Dentro de la carga útil de información, que tiene su propia estructura de trama de nueve filas y 261 columnas, se encuentran las unidades administrativas identificadas por punteros. También dentro de la unidad administrativa se encuentran uno o más contenedores virtuales (VC). Los VC contienen la sobrecarga de ruta y la carga útil de VC. La primera columna es para la sobrecarga de ruta; a continuación, aparece el contenedor de carga útil, que puede contener otros contenedores. Las unidades administrativas pueden tener cualquier alineación de fase dentro de la trama STM, y esta alineación se indica mediante el puntero en la cuarta fila.

La sección de cabecera (SOH) de una señal STM-1 se divide en dos partes: la sección de cabecera del regenerador (RSOH) y la sección de cabecera del multiplexor (MSOH). Las cabeceras contienen información del propio sistema de transmisión, que se utiliza para una amplia gama de funciones de gestión, como la monitorización de la calidad de la transmisión, la detección de fallos, la gestión de alarmas, los canales de comunicación de datos, los canales de servicio, etc.

La trama STM es continua y se transmite en serie: byte a byte, fila a fila.

La sobrecarga de transporte se utiliza para señalizar y medir las tasas de error de transmisión , y se compone de la siguiente manera:

Sección superior

En la terminología SDH se denomina sección de sobrecarga del regenerador (RSOH): 27 octetos que contienen información sobre la estructura de trama requerida por el equipo terminal.

Línea aérea

Sección de multiplexación (MSOH) en SDH: 45 octetos que contienen información sobre la corrección de errores y mensajes de conmutación de protección automática (por ejemplo, mensajes de alarma y mantenimiento) que puedan ser necesarios dentro de la red. La corrección de errores está incluida para STM-16 y superiores. ^[9]

Puntero de unidad administrativa (UA)

Señala la ubicación del byte J1 en la carga útil (el primer byte en el contenedor virtual). ^[10]

Los datos que se transmiten de un extremo a otro se denominan datos de ruta y están compuestos por dos componentes:

Carga útil máxima (POH)

9 octetos utilizados para señalización de extremo a extremo y medición de errores.

Carga útil

Datos de usuario (774 bytes para STM-0/STS-1, o 2430 octetos para STM-1/STS-3c)

En el caso de STS-1, la carga útil se denomina envolvente de carga útil sincrónica (SPE), que a su vez tiene 18 bytes de relleno, lo que da como resultado una capacidad de carga útil de STS-1 de 756 bytes. ^[11]

La carga útil STS-1 está diseñada para transportar una trama DS3 PDH completa . Cuando el DS3 ingresa a una red SONET, se agrega una sobrecarga de ruta y se dice que ese elemento de red SONET (NE) es un generador y terminador de ruta . El NE SONET es un terminador de línea si procesa la sobrecarga de línea. Tenga en cuenta que dondequiera que finalice la línea o la ruta, también se termina la sección. Los regeneradores SONET terminan la sección, pero no las rutas o la línea.

Una carga útil STS-1 también se puede subdividir en siete grupos tributarios virtuales (VTG). Cada VTG se puede subdividir en cuatro señales VT1.5 , cada una de las cuales puede transportar una señal PDH DS1 . Un VTG se puede subdividir en tres señales VT2 , cada una de las cuales puede transportar una señal PDH E1 . El equivalente SDH de un VTG es un TUG-2; VT1.5 es equivalente a VC-11 y VT2 es equivalente a VC-12.

Se pueden multiplexar tres señales STS-1 mediante multiplexación por división de tiempo para formar el siguiente nivel de la jerarquía SONET, el OC-3 (STS-3), que funciona a 155,52 Mbit/s. La señal se multiplexa entrelazando los bytes de las tres tramas STS-1 para formar la trama STS-3, que contiene 2.430 bytes y se transmite en 125  μs .

Los circuitos de mayor velocidad se forman agregando sucesivamente múltiples circuitos más lentos; su velocidad siempre se hace evidente de inmediato a partir de su designación. Por ejemplo, se pueden agregar cuatro señales STS-3 o AU4 para formar una señal de 622,08 Mbit/s denominada OC-12 o STM-4 .

La velocidad más alta que se utiliza habitualmente es la del circuito OC-768 o STM-256 , que funciona a una velocidad de poco menos de 38,5 Gbit/s. ^[12] Cuando el agotamiento de la fibra es un problema, se pueden transportar múltiples señales SONET en múltiples longitudes de onda en un único par de fibras mediante multiplexación por división de longitud de onda , incluida la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) y la multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM). Los circuitos DWDM son la base de todos los sistemas de cables de comunicaciones submarinos modernos y otros circuitos de larga distancia.

Otro tipo de circuito de red de datos de alta velocidad es 10 Gigabit Ethernet (10GbE). La Gigabit Ethernet Alliance creó dos variantes de 10 Gigabit Ethernet: una variante de área local ( LAN PHY ) con una velocidad de línea de 10,3125 Gbit/s, y una variante de área amplia ( WAN PHY ) con la misma velocidad de línea que OC-192/STM-64 (9.953.280 kbit/s). ^[13] La variante WAN PHY encapsula los datos Ethernet utilizando una trama SDH/SONET ligera, de modo que sea compatible a bajo nivel con equipos diseñados para transportar señales SDH/SONET, mientras que la variante LAN PHY encapsula los datos Ethernet utilizando una codificación de línea 64B/66B .

Sin embargo, 10 Gigabit Ethernet no proporciona explícitamente ninguna interoperabilidad a nivel de flujo de bits con otros sistemas SDH/SONET. Esto difiere de los transpondedores del sistema WDM, incluidos los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densos y gruesos (CWDM y DWDM) que actualmente admiten señales SONET OC-192, que normalmente pueden admitir 10 Gigabit Ethernet con trama SONET delgada.

El rendimiento del usuario no debe deducir la sobrecarga de ruta del ancho de banda de la carga útil, pero el ancho de banda de la sobrecarga de ruta es variable según los tipos de conexiones cruzadas construidas en el sistema óptico.

Tenga en cuenta que la progresión de la velocidad de datos comienza en 155 Mbit/s y aumenta en múltiplos de cuatro. La única excepción es OC-24, que está estandarizada en ANSI T1.105, pero no es una velocidad estándar SDH en ITU-T G.707. ^{[2] [8]} Otras velocidades, como OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 y OC-1536, están definidas pero no se implementan comúnmente; la mayoría se consideran velocidades huérfanas. ^{[1] [14] [15]}

La capa física se refiere a la primera capa en el modelo de red OSI. ^[16] Las capas ATM y SDH son el nivel de sección del regenerador, el nivel de línea digital, el nivel de ruta de transmisión, el nivel de ruta virtual y el nivel de canal virtual. ^[17] La ​​capa física se modela en tres entidades principales: ruta de transmisión, línea digital y la sección del regenerador. ^[18] La sección del regenerador se refiere a la sección y las capas fotónicas. La capa fotónica es la capa SONET más baja y es responsable de transmitir los bits al medio físico. La capa de sección es responsable de generar los marcos STS-N adecuados que se deben transmitir a través del medio físico. Se ocupa de cuestiones como el encuadre adecuado, la supervisión de errores, el mantenimiento de la sección y el cable de pedidos. La capa de línea garantiza el transporte confiable de la carga útil y la sobrecarga generada por la capa de ruta. Proporciona sincronización y multiplexación para múltiples rutas. Modifica los bits de sobrecarga relacionados con el control de calidad. La capa de ruta es la capa de nivel más alto de SONET. Toma los datos que se van a transmitir y los transforma en señales requeridas por la capa de línea, y agrega o modifica los bits de sobrecarga de ruta para la monitorización del rendimiento y la conmutación de protección. ^{[19] [20]}

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Los sistemas de gestión de red se utilizan para configurar y supervisar equipos SDH y SONET de forma local o remota.

Los sistemas constan de tres partes esenciales, que se explican con más detalle más adelante:

• Software que se ejecuta en una "terminal de sistema de gestión de red", por ejemplo, una estación de trabajo, una terminal tonta o una computadora portátil alojada en una central de intercambio/oficina central.
• Transporte de datos de gestión de red entre el 'terminal del sistema de gestión de red' y el equipo SONET/SDH, por ejemplo, utilizando protocolos TL1/Q3.
• Transporte de datos de gestión de red entre equipos SDH/SONET utilizando 'canales de comunicación de datos integrados dedicados' (DCC) dentro de la sección y la línea aérea.

Las principales funciones de la gestión de red incluyen:

Aprovisionamiento de red y elementos de red

Para asignar ancho de banda a lo largo de una red, cada elemento de la red debe estar configurado. Si bien esto se puede hacer de manera local, a través de una interfaz de diseño, normalmente se hace a través de un sistema de administración de red (ubicado en una capa superior) que, a su vez, opera a través de la red de administración de red SONET/SDH.

Actualización de software

Las actualizaciones de software de elementos de red se realizan principalmente a través de la red de gestión SONET/SDH en equipos modernos.

Gestión del rendimiento

Los elementos de red tienen un conjunto muy amplio de estándares para la gestión del rendimiento. Los criterios de gestión del rendimiento permiten no solo supervisar el estado de los elementos de red individuales, sino también aislar e identificar la mayoría de los defectos o interrupciones de la red. El software de gestión y supervisión de redes de nivel superior permite el filtrado y la resolución de problemas adecuados de la gestión del rendimiento de toda la red, de modo que los defectos y las interrupciones se puedan identificar y resolver rápidamente.

Consideremos las tres partes definidas anteriormente:

Interfaz de Local Craft

Los "artesanos" locales (ingenieros de redes telefónicas) pueden acceder a un elemento de red SDH/SONET en un "puerto de artesanía" y emitir comandos a través de un terminal tonto o un programa de emulación de terminal que se ejecuta en una computadora portátil. Esta interfaz también se puede conectar a un servidor de consola , lo que permite la administración y el registro remotos fuera de banda .

Sistema de gestión de red (ubicado en una capa superior)

Esto a menudo consistirá en software que se ejecuta en una estación de trabajo que cubre varios elementos de red SDH/SONET.

TL1

Los equipos SONET suelen gestionarse con el protocolo TL1 . TL1 es un lenguaje de telecomunicaciones para gestionar y reconfigurar elementos de red SONET. El lenguaje de comandos utilizado por un elemento de red SONET, como TL1, debe ser transportado por otros protocolos de gestión, como SNMP , CORBA o XML .

T3

La gestión de SDH se ha realizado principalmente mediante el conjunto de protocolos de interfaz Q3 definidos en las recomendaciones Q.811 y Q.812 de la UIT. Con la convergencia de SONET y SDH en la arquitectura de elementos de red y matriz de conmutación, las implementaciones más recientes también han ofrecido TL1. ^[21]

La mayoría de los NE SONET tienen un número limitado de interfaces de administración definidas:

Interfaz eléctrica TL1

La interfaz eléctrica, que suele ser un cable coaxial de 50 ohmios , envía comandos SONET TL1 desde una red de gestión local alojada físicamente en la oficina central donde se encuentra el elemento de red SONET. Esto sirve para la gestión local de ese elemento de red y, posiblemente, para la gestión remota de otros elementos de red SONET.

SONET y SDH tienen canales de comunicación de datos (DCC) dedicados dentro de la sección y la cabecera de línea para el tráfico de gestión. Generalmente, se utiliza la cabecera de sección ( sección regeneradora en SDH). Según la norma ITU-T G.7712, existen tres modos utilizados para la gestión: ^[22]

• Pila solo IP , que utiliza PPP como enlace de datos
• Pila solo OSI , que utiliza LAP-D como enlace de datos
• Pila dual (IP+OSI) que utiliza PPP o LAP-D con funciones de tunelización para comunicarse entre pilas.

Para gestionar todos los canales y señales de gestión posibles, la mayoría de los elementos de red modernos contienen un enrutador para los comandos de red y los protocolos (de datos) subyacentes.

Con los avances en los chipsets SONET y SDH, las categorías tradicionales de elementos de red ya no están diferenciadas. Sin embargo, como las arquitecturas de red se han mantenido relativamente constantes, incluso los equipos más nuevos (incluidas las plataformas de aprovisionamiento multiservicio ) pueden examinarse a la luz de las arquitecturas que admitirán. Por lo tanto, resulta valioso analizar los equipos nuevos y tradicionales en términos de las categorías más antiguas.

Los regeneradores tradicionales terminan la sección de arriba, pero no la línea o el camino. Los regeneradores extienden rutas de larga distancia de manera similar a la mayoría de los regeneradores, convirtiendo una señal óptica que ya ha viajado una gran distancia en formato eléctrico y luego retransmitiendo una señal regenerada de alta potencia.

Desde finales de los años 1990, los regeneradores han sido reemplazados en gran medida por amplificadores ópticos . Además, parte de la funcionalidad de los regeneradores ha sido absorbida por los transpondedores de los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda.

El multiplexor y demultiplexor STS proporcionan la interfaz entre una red tributaria eléctrica y la red óptica.

Los multiplexores de inserción y extracción (ADM) son el tipo más común de elementos de red. Los ADM tradicionales se diseñaron para admitir una de las arquitecturas de red, aunque los sistemas de nueva generación a menudo pueden admitir varias arquitecturas, a veces simultáneamente. Los ADM tradicionalmente tienen un lado de alta velocidad (donde se admite la señal de velocidad de línea completa) y un lado de baja velocidad , que puede constar de interfaces eléctricas y ópticas. El lado de baja velocidad recibe señales de baja velocidad, que son multiplexadas por el elemento de red y enviadas desde el lado de alta velocidad, o viceversa.

Los sistemas de interconexión digital más recientes (DCS o DXC) admiten numerosas señales de alta velocidad y permiten la interconexión de DS1, DS3 e incluso STS-3/12c, etc., desde cualquier entrada a cualquier salida. Los DCS avanzados pueden admitir numerosos anillos subyacentes simultáneamente.

SONET y SDH tienen un número limitado de arquitecturas definidas. Estas arquitecturas permiten un uso eficiente del ancho de banda, así como protección (es decir, la capacidad de transmitir tráfico incluso cuando parte de la red ha fallado), y son fundamentales para la implementación mundial de SONET y SDH para el movimiento de tráfico digital. Cada conexión SDH/SONET en la capa física óptica utiliza dos fibras ópticas, independientemente de la velocidad de transmisión.

La conmutación automática de protección lineal (APS), también conocida como 1+1 , implica cuatro fibras: dos fibras de trabajo (una en cada dirección) y dos fibras de protección. La conmutación se basa en el estado de la línea y puede ser unidireccional (cada dirección cambia de forma independiente) o bidireccional (los elementos de red en cada extremo negocian de modo que ambas direcciones se transmitan generalmente en el mismo par de fibras).

En los anillos unidireccionales de conmutación de ruta (UPSR), se envían dos copias redundantes (a nivel de ruta) de tráfico protegido en cualquier dirección alrededor de un anillo. Un selector en el nodo de salida determina qué copia tiene la mayor calidad y utiliza esa copia, haciendo frente así si una copia se deteriora debido a una fibra rota u otra falla. Los UPSR tienden a ubicarse más cerca del borde de una red y, como tal, a veces se denominan anillos colectores . Debido a que los mismos datos se envían alrededor del anillo en ambas direcciones, la capacidad total de un UPSR es igual a la velocidad de línea N del anillo OC- N . ^[23] Por ejemplo, en un anillo OC-3 con 3 STS-1 utilizados para transportar 3 DS-3 desde el nodo de entrada A al nodo de salida D , el 100 por ciento del ancho de banda del anillo ( N = 3) sería consumido por los nodos A y D. Cualquier otro nodo en el anillo solo podría actuar como nodos de paso. El equivalente SDH de UPSR es la protección de conexión de subred (SNCP); SNCP no impone una topología de anillo, pero también puede utilizarse en topologías de malla.

El anillo bidireccional conmutado por línea (BLSR) se presenta en dos variedades: BLSR de dos fibras y BLSR de cuatro fibras. Los BLSR conmutan en la capa de línea. A diferencia del UPSR, el BLSR no envía copias redundantes desde el ingreso hasta el egreso. En cambio, los nodos del anillo adyacentes al fallo redirigen el tráfico "por el camino largo" alrededor del anillo en las fibras de protección. Los BLSR sacrifican el costo y la complejidad por la eficiencia del ancho de banda, así como la capacidad de soportar "tráfico adicional" que puede ser interrumpido cuando ocurre un evento de conmutación de protección. En el anillo de cuatro fibras, se pueden soportar fallas de un solo nodo o fallas de múltiples líneas, ya que una falla o una acción de mantenimiento en una línea hace que se use la fibra de protección que conecta dos nodos en lugar de hacer un bucle alrededor del anillo.

Los BLSR pueden operar dentro de una región metropolitana o, a menudo, moverán el tráfico entre municipios. Debido a que un BLSR no envía copias redundantes desde el ingreso hasta el egreso, el ancho de banda total que un BLSR puede soportar no está limitado a la velocidad de línea N del anillo OC- N , y en realidad puede ser mayor que N dependiendo del patrón de tráfico en el anillo. ^[24] En el mejor de los casos, todo el tráfico es entre nodos adyacentes. El peor caso es cuando todo el tráfico en el anillo sale de un solo nodo, es decir, el BLSR está funcionando como un anillo colector. En este caso, el ancho de banda que el anillo puede soportar es igual a la velocidad de línea N del anillo OC- N . Esta es la razón por la que los BLSR rara vez, o nunca, se implementan en anillos colectores, pero a menudo se implementan en anillos entre oficinas. El equivalente SDH de BLSR se llama Multiplex Section-Shared Protection Ring (MS-SPRING).

Las fuentes de reloj utilizadas para la sincronización en redes de telecomunicaciones se clasifican por calidad, comúnmente llamada estrato . ^[25] Normalmente, un elemento de red utiliza el estrato de mayor calidad disponible, que se puede determinar monitoreando los mensajes de estado de sincronización (SSM) de fuentes de reloj seleccionadas.

Las fuentes de sincronización disponibles para un elemento de red son: ^{[ cita requerida ]}

Sincronización externa local

Esto se genera mediante un reloj atómico de cesio o un reloj derivado de satélite por un dispositivo en la misma oficina central que el elemento de red. La interfaz suele ser un DS1, con mensajes de estado de sincronización suministrados por el reloj y colocados en la cabecera del DS1.

Sincronización derivada de línea

Un elemento de red puede elegir (o configurarse) para derivar su sincronización desde el nivel de línea, monitoreando los bytes de estado de sincronización S1 para garantizar la calidad.

Vestigio

Como último recurso, en ausencia de una sincronización de mayor calidad, un elemento de red puede pasar a un modo de espera hasta que vuelva a estar disponible una sincronización externa de mayor calidad. En este modo, el elemento de red utiliza sus propios circuitos de sincronización como referencia.

Un bucle de sincronización se produce cuando los elementos de una red obtienen su sincronización de otros elementos de la red, sin que ninguno de ellos sea una fuente de sincronización "principal". Este bucle de red acabará viendo cómo su propia sincronización "flota" con respecto a cualquier red externa, lo que provocará misteriosos errores de bits y, en última instancia, en los peores casos, una pérdida masiva de tráfico. La fuente de este tipo de errores puede ser difícil de diagnosticar. ^[26] En general, una red que se ha configurado correctamente nunca debería encontrarse en un bucle de sincronización, pero algunas clases de fallos silenciosos podrían, no obstante, causar este problema.

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El desarrollo de SONET/SDH fue impulsado originalmente por la necesidad de transportar múltiples señales PDH (como DS1, E1, DS3 y E3) junto con otros grupos de tráfico de voz modulado por pulsos de 64 kbit/s multiplexado . La capacidad de transportar tráfico ATM fue otra de las primeras aplicaciones. Para soportar grandes anchos de banda ATM, se desarrolló la concatenación, mediante la cual contenedores de multiplexación más pequeños (por ejemplo, STS-1) se multiplexan inversamente para construir un contenedor más grande (por ejemplo, STS-3c) para soportar grandes canales orientados a datos.

Sin embargo, un problema con la concatenación tradicional es la falta de flexibilidad. Según la combinación de tráfico de voz y datos que se deba transportar, puede quedar una gran cantidad de ancho de banda sin utilizar, debido a los tamaños fijos de los contenedores concatenados. Por ejemplo, instalar una conexión Fast Ethernet de 100 Mbit/s dentro de un contenedor STS-3c de 155 Mbit/s genera un desperdicio considerable. Más importante aún es la necesidad de que todos los elementos de red intermedios admitan los nuevos tamaños de concatenación introducidos. Este problema se superó con la introducción de la concatenación virtual.

La concatenación virtual (VCAT) permite un ensamblaje más arbitrario de contenedores de multiplexación de orden inferior, lo que permite construir contenedores más grandes de un tamaño bastante arbitrario (por ejemplo, 100 Mbit/s) sin la necesidad de elementos de red intermedios para soportar esta forma particular de concatenación. La concatenación virtual aprovecha los protocolos X.86 o Generic Framing Procedure (GFP) para mapear cargas útiles de ancho de banda arbitrario en el contenedor concatenado virtualmente.

El esquema de ajuste de capacidad de enlace (LCAS) permite cambiar dinámicamente el ancho de banda a través de la concatenación virtual dinámica, multiplexando contenedores según las necesidades de ancho de banda a corto plazo en la red.

El conjunto de protocolos SONET/SDH de próxima generación que permiten el transporte Ethernet se denomina Ethernet sobre SONET/SDH (EoS).

SONET/SDH era utilizado por proveedores de acceso a Internet para grandes clientes y ya no es competitivo en el suministro de circuitos privados. Su desarrollo se ha estancado durante la última década (2020) y tanto los proveedores de equipos como los operadores de redes SONET/SDH están migrando a otras tecnologías como OTN y Ethernet de área amplia.

British Telecom ha cerrado recientemente (marzo de 2020) sus productos KiloStream y Mega Stream, que fueron los últimos usos a gran escala de la SDH de BT. BT también ha dejado de realizar nuevas conexiones a su red SDH, lo que indica que pronto retirará los servicios. ^{[27] [28] [29]}

• Lista de anchos de banda de dispositivos
• Enrutamiento y asignación de longitud de onda
• Redes ópticas de múltiples longitudes de onda
• Red de malla óptica
• Red de transporte óptico
• Indicación de error remota
• G.709
• Transmutación
• acceso a Internet

• Entendiendo SONET/SDH
• Manual de iniciación a SDH/SONET de la Queen's University de Belfast Archivado el 20 de septiembre de 2005 en Wayback Machine
• Manual de bolsillo de SDH de Acterna/JDSU
• Manual de bolsillo de SONET de Acterna/JDSU
• La página de inicio de Sonet
• Formulario de interoperabilidad SONET (SIF)
• Referencia de velocidades de conexión de red
• SDH de próxima generación: el futuro parece prometedor ^{[ enlace roto ]}
• El futuro de SONET/SDH (pdf)
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• ANSI T1.105: SONET - Descripción básica que incluye estructura, velocidades y formatos de multiplexación
• ANSI T1.119/ATIS PP 0900119.01.2006: SONET - Operaciones, administración, mantenimiento y aprovisionamiento (OAM&P) - Comunicaciones
• Recomendación UIT-T G.707: Interfaz de nodo de red para la jerarquía digital síncrona (SDH)
• Recomendación UIT-T G.783: Características de los bloques funcionales de los equipos de jerarquía digital síncrona (SDH)
• Recomendación UIT-T G.803: Arquitectura de redes de transporte basadas en la jerarquía digital síncrona (SDH)