Redes de Alta Velocidad SDH/SONET

Evelio Martínez Martínez
Publicado en la Revista RED Junio 2003

Introducción
En los años 80s las tecnologías de alta velocidad dominantes eran las llamadas jerarquías digitales no-síncronas ─referidas por el término PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)]─ tales como E1/E3 o T1/T3 [ver tabla 1]. En aquellos tiempos, el tráfico de voz era el reinante en las redes de telecomunicaciones. Sin embargo, con el pasar de los años siguió un crecimiento explosivo del tráfico de información a través de las redes, debido a gran parte a la red Internet, lo que ocasionó una gran demanda de comunicación a altas velocidades. Los patrones de tráfico en los años 90s cambiaron drásticamente, ahora los datos superaban al tráfico de voz.

Las redes de alta velocidad de hoy en día son ópticas y están basadas principalmente en dos estándares conocidos como SDH y SONET, los cuales consisten de anillos de fibra óptica en los cuales la información es intercambiada electrónicamente en los nodos. Tanto SDH como SONET son las tecnologías de transporte dominantes en las redes metropolitanas de los proveedores de servicios de telecomunicaciones (carriers) en la actualidad.

Tabla 1. Jerarquías digitales no-sincronas
ANSI ITU
Señal Tasa de bits Canales Señal Tasa de bits Canales
DS0 64 Kbps 1 DS0 E0 64 Kbps 64 Kbps
DS1 1.544 Mbps 24 DS0 E1 2.048 Mbps 32 E0
DS2 6.312 Mbps 96 DS0 E2 8.448 Mbps 128 E0
DS3 44.736 Mbps 28 DS1 E3 34.368 Mbps 16 E1
  No definido   E4 139.264 Mbps 64 E1


Qué es SONET/SDH
SONET y SDH son un conjunto de estándares para la transmisión o transporte de datos síncronos a través de redes de fibra óptica. SONET significa por sus siglas en inglés, Synchronous Optical NETwork; SDH viene de Synchronous Digital Hierarchy. Aunque ambas tecnologías sirven para lo mismo, tienen pequeñas diferencias técnicas, de manera semejante con el T1 y el E1. SONET, por su parte, es utilizada en Estados Unidos, Canadá, Corea, Taiwan y Hong Kong; mientras que SDH es utilizada en el resto del mundo. Los estándares de SONET están definidos por la ANSI (American Nacional Standards Institute) y los SDH por la ITU-T (International Telecommunicatios Union). En la tabla 2 se muestra la equivalencia entre SDH y SONET en cuestión de velocidades o tasas de bits.

Tabla 2. Equivalencia en Jerarquías Digitales SDH y SONET
SONET
Nivel óptico         Nivel eléctrico
SDH
Equivalencia
Tasa de bits (Mbps)
OC-1 STS-1 STM-0 51.84
OC-3 STS-3 STM-1 155.52
OC-12 STS-12 STM-4 622.08
OC-48 STS-48 STM-16 2488.32
OC-192 STS-192 STM-64 9953.28
OC-768 STS-768 STM-256 39812.12

La tasa de bits se refiere a la velocidad de información que es transportada a través de la fibra óptica. Una porción de estos bits sobre la línea son designados como overhead. El overhead transporta información que provee capacidades de tales como ensamblado de tramas, multicanalización, estatus de la red, rastreo, monitoreo de desempeño y funciones conocidas como OAM&P (Operations, Administration, Maintenance and Provisioning). Los bits restantes es la carga útil, es decir el ancho de banda disponible para transportar los datos de los usuarios tales como paquetes o celdas ATM (Asynchronous Transfer Mode) o cualquier otro tipo de información.

Tanto SONET como SDH convergen en el nivel base de SDH de 155 Mbps, definido como STM-1. El nivel base para SONET es STS-1 (OC-1) y es equivalente a 51.84 Mbps. Así, STM-1 de SDH es equivalente a STS-3 de SONET (3 x 51.84 Mbps = 155.52 Mbps) y así sucesivamente.


Equipos SONET OC-48 marca Fujitsu de SBC

Según la opinión de Julio A. Garibay, Administrador técnico de la red (Network Technical Manager) del carrier estadounidense SBC (http://www.sbc.com/) en San Diego, California. SONET mas que una dorsal, es un sistema nervioso de una red de comunicaciones. SBC y otros proveedores de servicios de Internet tienen la capacidad de satisfacer los requerimientos de las redes de empresas grandes y pequeñas, debido a que SONET es compatible con aplicaciones existentes del tipo DS1/DS3, como con tecnologías avanzadas de paquetes de datos (e.g. Frame Relay y ATM). El carrier SBC tiene una red de más de 16,000 nodos SONET conectada a través de 7.7 millones de millas de fibra óptica. Algunos de los fabricantes de equipos SONET con los que cuenta SBC destacan Alcatel, Lucent Technologies y Fujitsu. SBC ofrece básicamente dos tipos de servicios: Servicio OC-N (desde OC-3 hasta OC-192) y servicios dedicados tipos anillo.

Estándares SDH/SONET
Los estándares son una parte bien importante es las telecomunicaciones. Como se menciono anteriormente. ANSI coordina y aprueba los estándares de SONET mientras que los estándares de SDH son desarrollados por la ITU-T.
Estándares ANSI de SONET
Los estándares de SONET son actualmente desarrollados por el comité T1 el cual es patrocinado por la ANSI y por la ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions).
A continuación en la tabla 3 se muestra algunos de los estándares más importantes de SONET, para ver la lista completa hay que visitar la página de la ANSI (http://www.ansi.org/).

Tabla 3. Estándares ANSI de SONET
Estándar Descripción
ANSI T1.105: SONET Descripción básica incluyendo estructura de multicanalización, tasas y formatos
ANSI T1.105.01:SONET Protección automática de Conmutación
ANSI T1.105.02:SONET Mapeos de la carga útil
ANSI T1.105.03:SONET En las interfaces de red
ANSI T1.105.04:SONET Protocolos y arquitecturas del canal de comunicaciones de datos
ANSI T1.105.05:SONET Mantenimiento de conexión en cascada
ANSI T1.105.06:SONET Especificaciones de la capa física
ANSI T1.105.07:SONET Especificación de formatos e tasas de interfaz sub-STS
ANSI T1.105.09:SONET Elementos de sincronización de la red
ANSI T1.119:SONET Comunicaciones - OAM&P

Estándares SDH de la ITU-T
El sector de telecomunicaciones de la ITU (ITU-T) es el encargado de coordinar y desarrollar los estándares de SDH para el mundo. A continuación en la tabla 4 se listan los estándares más importantes de SDH, la lista completa se puede obtener en el sitio de la ITU (http://www.itu.int/).

Tabla 4. Estándares SDH de la ITU-T
Estándar Descripción
ITU-T G.707 Interface del nodo de red para SDH
ITU-T G.781 Estructura de recomendaciones para SDH
ITU-T G.782 Características y tipos de equipos para SDH
ITU-T G.783 Características de bloques funcionales de SDH
ITU-T G.803 Arquitectura de redes de transporte basadas en SDH

Otros estándares importantes son el ITU-T I.432 donde se específica la capa física Interface de red-usuario de B-ISDN (ISDN de banda ancha) o mejor conocido como ATM sobre SONET. El IETF (Internet Engineering Task Force) también ha liberado algunos RFCs (Request for Comments) que describen el protocolo punto a punto para transferir tráfico nativo IP sobre SONET o SDH, tales como:

  • IETF RFC2615: PPP sobre SONET/SDH
  • IETF RFC1661: PPP (Point to Point Protocol)
  • IETF RFC1662: PP en tramas HDLC (High Level Data Link Control)

    Tendencias
    Según Julio Garibay de SBC, Las redes de alta capacidad están evolucionando constantemente hacia IPv6, Gigabit Ethernet Multicast, Photonic switching, etc., utilizadas por infraestructura de telecomunicaciones del tipo LEC (Local Exchange Carriers), IXC (IntereXchange Carriers), proveedores de servicios de Internet, compañías de cable, fabricantes de equipo y otros organismos como las comisiones de electricidad. Las mismas compañías y organizaciones tienen que adaptarse, adquirir o unirse con otras para satisfacer las demandas y expectativas de sistemas de información de los negocios y clientes en todo el mundo. Los servicios dedicados de SONET que ofrece SBC son servicios de acceso que continuaran siendo recursos que los proveedores e inversionistas ven como una fuente de ingresos en el mercado de las telecomunicaciones.

    Según la firma Probe Research, Inc. (http://www.proberesearch.com/) el mercado global de SDH, SONET y WDM seguirá creciendo, a pesar de las crisis reciente de las telecomunicaciones. En el 2006, el total de ganancias se espera que alcancen los $38,500 millones de dólares si continúa la tasa compuesta de crecimiento anual de 10.4% del 2001 al 2006.


    Segmento de mercado en redes metropolitanas

    En el mercado de las redes metropolitanas a nivel mundial, las ventas en equipos de redes de alta velocidad se doblarán de $24 mil millones de dólares en el 2000 a $41 mil millones de dólares para el 2005 según cifras de Alcatel (http://www.alcatel.com/). Las tecnologías involucradas en este mercado son principalmente conmutadores de paquetes (switches) ATM y Ethernet, enrutadores IP, Multicanalizadores de inserción remoción (ADM, Add Drop Multiplexers)  SDH/SONET, equipos digitales de conexión cruzada (DCS, Digital Cross Connect), equipos WDM (Wavelengh Division Multiplexing) y equipos DSL (Digital Subscriber Line). La creciente demanda para equipos de datos, declara Alcatel, es una consecuencia de la estable proliferación de datos, multimedia y otras aplicaciones en línea. Esta evolución está generando una gran necesidad de equipos SDH/SONET, siendo estos la piedra angular de las modernas redes de transmisión.

    Otras tendencias tecnológicas en redes de alta velocidad que utilizaran SDH/SONET como su plataforma de transporte serán: Ethernet sobre SONET/SDH, IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching), RPR (Resilient Packet Ring), etc.

    Los constantes avances en WDM permitirán el incremento en las capacidades de las redes ópticas de alta velocidad del futuro hasta en 40 Gbps. Las redes de alta velocidad basadas en SDH/SONET están teniendo una gran importancia en el suministro de nuevos servicios basados en el protocolo de Internet (IP) y en Ethernet. SDH/SONET como una red metropolitana estará cada vez más cerca de los usuarios finales y estará disponible en una variedad de formatos e interfaces.

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