Tema 6B - Sistemas de Comunicaciones Electrónicas y sus Areas

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
(PARTE A)
Continuación…
Con el objetivo de reducir el costo de
los sistemas de transmisión, se vio la necesidad
de multiplexar varias señales primarias para
obtener una señal de velocidad superior. Se
empleó una técnica de entrelazado de bits, en
lugar de entrelazado de bytes, y un
funcionamiento plesiócrono para dar lugar a lo
que se denominó Jerarquía Digital Plesiócrona
(JDP).
Jerarquía Digital Plesiócrona
Es una tecnología usada en telecomunicación tradicionalmente
para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un
mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas) usando
técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de
transmisión.
Jerarquía Digital Plesiócrona
Existen tres jerarquías PDH:
 La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de
la UIT-T
 La norteamericana y la japonesa se basan en la trama
descrita en G.733 de la UIT-T.
Glosario:
UIT : Unión Internacional de Telecomunicaciones, llamada anteriormente Telégrafo
Consultor de Telefonía (CCITT)
Internacional y Comité
Jerarquía Digital Plesiócrona
Jerarquía Digital Plesiócrona
Jerarquía Digital Plesiócrona
Jerarquía Digital Síncrona
La jerarquía SDH fue creada por la necesidad de enlaces de más capacidad
en un momento donde los enlaces PDH ,ya no cubrían la demanda de transmisión. Así,
la idea inicial fue que los sistemas SDH deberían adaptarse con la infraestructura
PDH existentes a nivel de TDM, adoptando una única norma mundial. Esta norma
especifica diferentes velocidades de transmisión, formatos de señales (tramas de 125
µseg.), codificación de línea, parámetros ópticos, etc.; así como normas de
funcionamiento de los equipos y de gestión de red.
Jerarquía Digital Síncrona
Trama STM-1
La tasa de transmisión básica de SDH estándar es 155,520
Mbps (STM-1). La trama STM-1 consiste en 2430 bytes, los cuales
corresponden con una duración de 125 us. también están definidas
tres tasas de bits de mayor velocidad como son 622,08 Mbps (STM4), 2488,32 Mbps (STM-16) y 9953,28 Mbps (STM-64).
Jerarquía Digital Síncrona
Estructura de la trama STM-1
La trama STM-1 está estructurada como 270 columnas (bytes) por
9 filas en las que las nueve primeras columnas de la estructura
corresponden con la cabecera de sección, y las restantes 261
columnas son el área de payload.
Jerarquía Digital Síncrona
Una trama STM-1 consta de 2430 bytes, los cuales
pueden dividirse en tres áreas principales:
Area de payload (2349 bytes).
Área de puntero de Unidad Administrativa (9 bytes).
Área de cabecera de sección (72 bytes)
Jerarquía Digital Síncrona
Area de payload o Carga Util (2349 bytes).
Señales de todos los niveles de PDH pueden ser
acomodadas en SDH empaquetándolas juntas en el área de
payload de la trama STM-1
Jerarquía Digital Síncrona
Area de payload o Carga Util (2349 bytes).
Los tributarios pleusíncronos están mapeados en un
contenedor de tamaño apropiado, y un número de bytes conocido
como cabecera de camino (Path Overhead o POH) es añadido al
mismo para formar el contenedor virtual (VC) en el que se basa
esta trama. La cabecera de camino proporciona información para
su uso en la gestión extremo a extremo de un camino síncrono
Jerarquía Digital Síncrona
Área de puntero de Unidad Administrativa (9 bytes).
Tras añadir la cabecera de camino al contenedor virtual,
se le posiciona en una unidad tributaria (TU) o una unidad
administrativa (AU) con un puntero indicando al comienzo del
contenedor virtual relativo al TU o al AU, según sea el caso
Jerarquía Digital Síncrona
Área de puntero de Unidad Administrativa (9 bytes).
El resultado de esto es que, para cualquier flujo de datos,
es posible identificar sus canales tributarios individuales, e
insertar o extraer información, y de este modo superar uno de
los principales inconvenientes del PDH.
Jerarquía Digital Síncrona
Área de cabecera de sección (72 bytes)
Los bytes de la cabecera de sección (SOH) son
usados para la comunicación entre elementos adyacentes
de equipos síncronos. De este modo, además de ser
utilizados para la sincronización de trama, también
realizan una gran variedad de facilidades de gestión y
administración.
Jerarquía Digital Síncrona
Figura : Estructura del STM-1
Jerarquía Digital Síncrona
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:
Tabla 4: Niveles de jerarquía SDH
Jerarquía Digital Síncrona
Funcionalidad de un Elemento de Red:
Existen tres funciones básicas en los equipos de
transmisión SDH: Terminación de línea, multiplexión y crossconexión. En el pasado, estas funciones eran
proporcionadas por piezas diferentes e independientes del
equipo, pero con la introducción de SDH es posible
combinar estas funciones en un simple elemento de red.
Jerarquía Digital Síncrona
Multiplexión:
Es la combinación de diversas señales de
baja velocidad en una única señal de alta velocidad,
con lo cual se consigue una máxima utilización de la
infraestructura física. Los sistemas de transmisión
síncronos emplean la Multiplexión por División en el
Tiempo (TDM).
Jerarquía Digital Síncrona
Terminación de línea/Transmisión:
En una dirección la señal digital tributaria es
terminada, multiplexada y transmitida en una señal de mayor
velocidad. En la dirección opuesta, la señal de mayor tasa de
transmisión es terminada, demultiplexada y reconstruida la
señal digital de tributario. Esta es la tarea de terminales de
línea. Las redes de transmisión síncrona usan típicamente
fibra óptica como enlaces de transporte físico así que esto
requiere la terminación y transmisión de señales ópticas.
Jerarquía Digital Síncrona
Cross-Conexiones:
Es una técnica de transmisión usada para
establecer conexiones semi-permanentes bajo el
control del operador, a través de su sistema de
gestión de red.
Jerarquía Digital Síncrona
La SDH presenta una serie de ventajas respecto a la jerarquía
digital plesiócrona (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.
Jerarquía Digital Síncrona
Algunas de estas ventajas son:
Compatibilidad eléctrica y óptica entre
los equipos de los distintos proveedores
gracias a los estándares internacionales
sobre interfaces eléctricos y ópticos
Jerarquía Digital Síncrona
En cuanto a las desventajas tenemos:
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.
Jerarquía Digital Síncrona
En cuanto a las desventajas tenemos:
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.
Sistema Troncal
Es un enlace que interconecta
las llamadas externas de una
central telefónica.
Concentra y unifica varias
comunicaciones simultáneas
en una sola señal.
Se utiliza para un transporte y
transmisión a distancia más
eficiente (generalmente
digital).
Se pueden establecer
comunicaciones con otra
central o una red entera de
ellas.
Sistema Troncal
SISTEMA TRONCAL E1:
Se creó hace muchos años para interconectar troncales entre
centrales telefónicas y después se le fue dando otras aplicaciones.
 La trama E1 consta en 31 divisiones (time slots) PCM (pulse code
modulation) de 64k cada una, lo cual hace un total de 30 líneas de
teléfono normales mas 1 canal de señalización, en cuanto a
conmutación.
Sistema Troncal
 La Señalización es lo que usan las centrales para hablar entre ellas
y decirse que es lo que pasa por el E1.
 Las tramas impares llevan información de Señalización Nacional e
Internacional, además de una indicación de alarma.
Red de Área Amplia (WAN)
Es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir
distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, proveyendo de
servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de
redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén
en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia
hay discusión posible).
Red de Área Amplia (WAN)
Normalmente la WAN
es una red punto a punto, es
decir, red de paquete
conmutado. Las redes WAN
pueden usar sistemas de
comunicación vía satélite o de
radio. Fue la aparición de los
portátiles y los PDA la que
trajo el concepto de redes
inalámbricas.
Red de Área Amplia (WAN)
Características:
Autonomía
Confiabilidad
Transparencia de Servicios y Facilidades a nivel de Red
Red de Área Amplia (WAN)
Características:
Capacidad de Crecimiento (escalabilidad)
Posibilidad de migración hacia la ISDN
Red de Área Amplia (WAN)
Ventajas:
Enrutamiento y Conmutación Automáticos
Asignación y Reservación de Ancho de Banda según demanda
Corrección de Error y Compresión de Datos
Red de Área Amplia (WAN)
Ventajas:
Soporte para diferentes servicios: voz, datos, video, etc.
Capacidad para control y transmisión a bajas y altas velocidades
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
(PARTE B)
Red digital de servicios integrados (ISDN).
Se define como una evolución de las Redes actuales,
que presta conexiones extremo a extremo a nivel digital y
capaz de ofertar diferentes servicios.
Red digital de servicios integrados (ISDN).
Decimos Servicios integrados porque utiliza la misma
infraestructura para muchos servicios que tradicionalmente
requerían interfaces distintas (télex, voz, conmutación de
circuitos, conmutación de paquetes...); es digital porque se
basa en la transmisión digital, integrando las señales
analógicas mediante la transformación Analógico - Digital,
ofreciendo una capacidad básica de comunicación de 64 Kbps
Ventajas que aporta la RDSI.
Velocidad:
Ofrece múltiples canales digitales que pueden operar
simultáneamente a través de la misma conexión telefónica
entre central y usuario; la tecnología digital está en la central
del proveedor y en los equipos del usuario, que se comunican
ahora con señales digitales.
Además, el tiempo necesario para establecer una
comunicación en RDSI es cerca de la mitad del tiempo
empleado con una línea con señal analógica.
Señalización
En una conexión RDSI, la llamada se establece enviando un
paquete de datos especial a través de un canal independiente de los
canales para datos.
Este método de llamada se engloba dentro de una serie de
opciones de control de la RDSI conocidas como señalización, y permite
establecer la llamada en un par de segundos.
Además informa al destinatario del tipo de conexión (voz o
datos) y desde que número se ha llamado, y puede ser gestionado
fácilmente por equipos inteligentes como un ordenador.
Servicios
La RDSI no se limita a ofrecer comunicaciones de voz. Ofrece
otros muchos servicios, como transmisión de datos informáticos
(servicios portadores), télex, facsímil, videoconferencia, conexión
a Internet.., y opciones como llamada en espera, identidad del
origen.
Canales de transmisión:
La RDSI dispone de distintos tipos de canales para el envío de
datos de voz e información y datos de control: los canales tipo B, tipo D y
tipo H:
 Canal B
Los canales tipo B transmiten información a 64Kbps, y se emplean
para transportar cualquier tipo de información de los usuarios, bien sean
datos de voz o datos informáticos.
Estos canales no transportan información de control de la RDSI.
 Canal D
Los canales tipo D se utilizan principalmente para enviar
información de control de la RDSI, como es el caso de los
datos necesarios para establecer una llamada o para colgar.
Por ello también se conoce un canal D como "canal de
señalización". Los canales D también pueden transportar
datos cuando no se utilizan para control.
 Canales H
Combinando varios canales B se obtienen canales tipo H,
que también son canales para transportar solo datos de usuario,
pero a velocidades mucho mayores. Por ello se emplean para
información como audio de alta calidad o vídeo.
Existen varios tipos de canales H:




Canales H0, que trabajan a 384Kbps (6 canales B).
Canales H10, que trabajan a 1472Kbps (23 canales B).
Canales H11, que trabajan a 1536Kbps (24 canales B).
Canales H12, que trabajan a 1920Kbps (30 canales B).
Desde el punto de vista del estándar OSI, una pila RDSI consta
de tres protocolos:
 Capa física
 Capa de enlace, o data link layer (DLL)
 Capa de red, o network layer (el protocolo RDSI,
propiamente dicho)
RDSI proporciona tres tipos de servicios
comunicaciones extremo a extremo.
 Circuitos Conmutados sobre el canal B.
 Conexiones permanentes sobre canal B.
 Conmutación de paquetes proporcionado por RDSI.
para
SS7 (Sistema de Señalización 7)
Es un estándar para el control de la señalización en la Red
Telefónica Pública Conmutada (PSTN) que se utiliza a nivel mundial
para las redes de telecomunicaciones, tanto de línea fija y celular,
a la vida. SS7 tiene numerosas aplicaciones y se encuentra en el
corazón de las telecomunicaciones.
SS7 (Sistema de Señalización 7)
La creación de las llamadas telefónicas, la mensajería
celular, y el suministro de convergencia de servicios de voz y
datos son sólo algunas de las formas en que SS7 se utiliza en la
red de comunicaciones.
VENTAJAS
• Alta flexibilidad: puede ser empleado en diferentes
servicios de telecomunicaciones
• Alta velocidad: establecer una llamada a través de varias
centrales toma menos de 1 segundo.
VENTAJAS
• Alta confiabilidad: contienen poderosas funciones para
eliminar problemas de la red de señalización.
• Economía: puede ser usado por un amplio rango de
servicios de telecomunicaciones. Requiere menos hardware
que los sistemas anteriores.
Una red de área local, red local o
LAN (del inglés local area Network) es la
interconexión de varias computadoras y
periféricos.
El término red local incluye tanto el
hardware como el software necesario
para la interconexión de los distintos
dispositivos y el tratamiento de la
información.
Tecnología broadcast (difusión)
con el medio de transmisión
compartido.

Capacidad de transmisión comprendida
entre 1 Mbps y 1 Gbps.

Extensión máxima no superior
a 3km (una FDDI puede llegar a 200km).

Uso de un medio de comunicación
Privado.


La facilidad con que se pueden
efectuar cambios en el hardware y el
software.

Gran variedad y número de
dispositivos conectados.

Posibilidad de conexión con otras
redes.

Limitante de 100 m, puede llegar a mas
si se usan repetidores.
Una LAN da la posibilidad de que
los PC's compartan entre ellos
programas, información, recursos
entre otros.
La máquina conectada (PC)
cambian continuamente, así que
permite que sea innovador este
proceso y que se incremente sus
recursos y capacidades.
Para que ocurra el proceso de
intercambiar la información los PC's deben
estar cerca geográficamente. Solo pueden
conectar PC's o microcomputadoras.
La mayoría de las LAN han sido estandarizadas por el IEEE, en el
comité denominado 802. Los estándares desarrollados por este
comité están enfocados a las capas 1 y 2 del modelo OSI.
Este comité se divide en subcomités, cuyo nombre oficial es
Grupos de Trabajo, que se identifican por un número decimal. Los
grupos de trabajo 802 continuamente están planteando nuevas
técnicas y protocolos para su estandarización, nuevos medios
físicos, etc.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) es un conjunto de
estándares ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de
computadoras de área extendida o local (LAN) con soporte físico de
fibra óptica.
El Estándar FDDI define una topología de red local con doble
anillo (Token Ring) y utiliza un método de acceso al medio basado
en paso de testigo. Puede alcanzar velocidades de transmisión de
hasta 100Mbps y permite una comunicación tipo Full Duplex.
También
existe
una
implementación de FDDI en cables de
hilo de cobre conocida como CDDI. La
tecnología de Ethernet a 100 Mbps
(100BASE-FX y 100BASE-TX) está
basada en FDDI.
FDDI soporta la asignación del ancho de banda en tiempo real
mediante la definición de dos tipos de tráfico:
Tráfico Síncrono
Tráfico Asíncrono
 El ancho de banda síncrono se le asigna a aquellas
estaciones que requieren la capacidad de transmitir de
forma continua, por ejemplo, para enviar voz o vídeo por la
red.
 El ancho de banda asíncrono se distribuye entre las estaciones
utilizando un esquema de prioridades con ocho niveles (tráfico
asíncrono no restringido), aunque se permite que las estaciones
utilicen de forma temporal todo el ancho de banda asíncrono
disponible (tráfico asíncrono restringido).
Una red de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN)
es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un
área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de
múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo.
Utiliza medios de transmisión tales como fibra óptica y par
trenzado.
Ofrecen velocidades sobre pares de cobre, de:
 10Mbps
 20Mbps
 45Mbps
 75Mbps
Mediante Fibra Óptica:
 100Mbps
 1Gbps
 10Gbps
En este tipo de red las estaciones enlazadas comparten un bus
dual de fibra óptica usando un método de acceso llamado Bus Dual de Cola
Distribuida (DQDB).
Aplicaciones
 Interconexión de redes de área
local (LAN).
 Despliegue de Zonas Wifi sin Backhaul inalámbrico
(Femtocell) liberando la totalidad de canales Wifi para
acceso, esto en la práctica supone más del 60% de mejora
en la conexión de usuarios wifi.
Aplicaciones
 Interconexión ordenador a ordenador.
 Sistemas de Video vigilancia Municipal.
 Transmisión CAD/CAM.
 Pasarelas para redes de área extensa (WAN).
El Bus Dual de Cola Distribuida (DQDB) es una red multiacceso.
Características:
 Se apoya en las comunicaciones integradas utilizando un
bus dual y organizándolo todo mediante una cola
distribuida.
Características:
 Proporciona el acceso a las redes de área local (LAN) o área
metropolitana (MAN).
 Se apoya en las transferencias de datos con estado sin conexión,
en las transferencias de datos orientadas a conexión, y en
comunicaciones isócronas tales como la comunicación por voz.
Características:
 Velocidad variable desde 34mbps a 600mbps.
 Medio compartido que puede ser: cable coaxial o fibra óptica.
 Servicios ofrecidos para tráfico: asíncrono, síncrono e isócrono.
Método de Acceso
El protocolo de acceso al medio se basa en un mecanismo de
colas distribuidas mediante unos contadores en cada nodo de acceso
que se incrementan o decrementan según el tipo de paquete que
circula (petición o vacante).
Método de Acceso
El estándar DQDB recomienda el empleo de fibra óptica
monomodo, para enlaces entre nodos y especifica el empleo de
diodos láser para transmisión.
El estándar recomienda que la distancia entre nodos no sea
nunca superior a 50 o 60kms.
Transmisión de Datos
Cada trama se compone de 53 octetos, 5 de ellos para información
de control y 48 para datos.
Extensión
La red DQDB consiste en 512 nodos, corriendo sobre un bus dual
de 155Mbit/s, sobre una distancia de 160kms.
Cada nodo está conectado a ambos buses, dando capacidad
simultánea para leer y escribir.
Tipos de Nodos
 Nodos Distribuidos: Permiten separar físicamente los segmentos
de acceso y transporte. El usuario accede a la red desde un
equipo terminal local propio y mediante una conexión remota
enlaza con el segmento de transporte del nodo de red.
Tipos de Nodos
 Nodos Centralizados: Los segmentos
de acceso y transporte del equipo
terminal público de red se
encuentran ubicados en las
instalacionesdeloperador.
Cada acción que emprendemos necesita de un sin fin de
convenciones que estabilizan el mundo que habitamos. No importa lo
que tengamos previsto decir. De nada sirve, si antes no hemos
acordado la lengua en la que comunicarnos o la hora en la que se
producirá el encuentro.
Y eso sin entrar en otros detalles como el uso horario al que
remitimos la cita o la ciudad en la que vamos a encontrarnos. Sin esos
y otros muchos acuerdos tácitos no hay comunicación. Los estándares
están tan presentes como el aire que respiramos y nos garantizan la
comunicación.
La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH
(Plesiochronous Digital Hierarchy), es una tecnología usada en
telecomunicación tradicionalmente para telefonía que permite
enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea
Cable coaxial, radio o microondas).
Usa técnicas de multiplexación por división de tiempo y
equipos digitales de transmisión.
También puede enviarse sobre fibra óptica, aunque no
está diseñado para ello y a veces se suele usarse en este caso
SDH (Sinchronous Digital Hierarchy).
Desventajas
 Es rígido y hace necesaria la demultiplexación sucesiva de todas las
señales de jerarquía inferior para poder extraer un canal de 64 Kbps.
 La baja eficiencia de este proceso, supone baja flexibilidad en la
asignación del ancho de banda.
 Lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos.
Desventajas
 La información de gestión que puede transportarse en las tramas
PDH es muy reducida, lo que dificulta la supervisión, control y
explotación del sistema.
 Falta de compatibilidad entre los distintos sistemas PDH y la
adopción de estándares propietarios por parte de los fabricantes,
dificultaba la interconexión entre redes de incluso un mismo
operador.
Desventajas
 Los grandes avances del hardware y software, así como la entrada
de la fibra óptica como medio de transmisión, no son aprovechados
por los sistemas PDH.
Es una tecnología dominante en la capa física de
transporte de las actuales redes de fibra óptica de banda
ancha. Su misión es transportar y gestionar gran cantidad de
tipos de trafico tales como voz, video, multimedia, y paquetes de
datos sobre la infraestructura de fibra.
Las principales características que encontramos en
cualquier sistema de red de transporte SDH implementado a día
de hoy son las siguientes:
Multiplexión Digital
Emplea Fibra Óptica
Esquema de
Protección
Topología en anillo
Gestión de Red
Sincronización
Ventajas
 Una reducción en la cantidad de equipamiento y un incremento
en la eficiencia de la red.
 La definición de una arquitectura flexible capaz de adaptarse a
futuras aplicaciones, con una variedad de tasas de
transmisión.
Ventajas
 Como SDH es sincrónico, permite multiplexión y demultiplexión
en un nivel-simple.
 Elimina el hardware complejo, y por lo tanto decrementa el
costo del equipamiento mientras se mejora la calidad de la
señal.

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