Multiplexación TDM – Jerarquías digitales

Estructura jerárquica de la red telefónica
Central telefónica
Bucle de abonado (transmisión analógica)
Enlace troncal entre centrales
(transmisión digital)

Comunicación entre teléfonos analógicos en una red moderna
Bucle de
abonado
Bucle de
abonado
Códec
Códec
Señal
Analógica
(300-3.400 Hz)
Señal Digital G.711
(64 Kb/s)
Señal
Analógica
(300-3.400 Hz)
Enlaces digitales
con multiplexación

Multiplexación TDM
En la red telefónica troncal los enlaces llevan bits, no señales analógicas. Cada conversación ocupa 64 Kb/s
Para aprovechar mejor la red las conversaciones se transmiten agrupadas (multiplexadas)
Si enviamos 30 conversaciones por un canal dedicamos 1/30 del tiempo a cada una. El tiempo está dividido en 30 intervalos (slots) y dedicamos un intervalo a cada conversación. Por eso llamamos a esta técnica multiplexación TDM (Time Division Multiplexing)
Cada conversación genera un byte cada 125 µs. Al multiplexar 30 conversaciones enviamos 30 bytes cada 125 µs, que equivalen a 64 Kb/s * 30 = 1920 Kb/s
En realidad para multiplexar 30 conversaciones es preciso enviar 32 bytes cada 125 µs, 64 Kb/s * 32 = 2048 Kb/s

Formato de la trama E1 (30 conversaciones)
1 trama = 32 intervalos de 8 bits
Todo esto se transmite cada 125 µs
1 canal de alineamiento y sincronización
1 Canal de señalización
(canal D en RDSI)
30 Canales de información
intervalos 1-15 y 17-31
(canal B en RDSI)
Cada canal ocupa 8 bits en la trama (64 Kb/s)

Jerarquía PDH
La multiplexación TDM se hace según valores fijos. El primer sistema estándar se desarrolló en los años 70 y se denomina Jerarquía PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Plesio=casi ya que diferentes partes de la red estan ‘casi’ sincronizadas
En Europa se utiliza la PDH del sistema ‘E’ (G.732) que utiliza como agrupación básica la señal E1, contiene 30 canales y transmite 2048 Kb/s
En Norteamérica y Japón se utiliza el sistema ‘T’ (G.733) que tiene su base en la señal T1 con 24 canales y 1544 Kb/s

Niveles en la jerarquía PDH (caudales en Mb/s)
Los valores en negrita son los utilizados habitualmente para transmisión de datos

Multiplexación PDH, sistema ‘E’ (G.732)
4:1
4:1
Entran 4 E1
Sale un E2
139,264 Mb/s
34,368 Mb/s
Entran 4 E2
Sale un E3
8,448 Mb/s
4 * 2,048 Mb/s
4:1
Entran 4 E3
Sale un E4
Multiplexación PDH, sistema ‘T’ (G.733)
4:1
7:1
Entran 4 T1
Sale un T2
274,176 Mb/s
44,736 Mb/s
Entran 7 T2
Sale un T3
6,312 Mb/s
4 * 1,544 Mb/s
7:1
Entran 7 T3
Sale un T4

Los cinco problemas de la jerarquía PDH
Incompatibilidad intercontinental
No pensada para fibra óptica (diseñada en los años 70)
Capacidades máximas bajas: Japón 98 Mb/s, Norteamérica 274 Mb/s, Resto mundo 139 Mb/s
Carece de herramientas de gestión y de mecanismos de tolerancia a fallos
Los relojes no estan perfectamente sincronizados. Se utilizan bits de relleno para ajustarlos. Esto impide el multiplexado/desmultiplexado entre niveles jerárquicos no consecutivos

Jerarquía digital SONET/SDH
SONET (Synchronous Optical NETwork) es una jerarquía digital TDM desarrollada por los laboratorios Bell y estandarizado por ANSI en 1984 (T1.105). Se usa en EEUU y Canadá
La base de SONET es la señal STS-1 u OC-1 que tiene un caudal de 51,84 Mb/s. Las demás señales de la jerarquía (STS-n u OC-n) tienen caudales que son n*51,84 Mb/s
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) es un estándar aprobado en 1989 por la ITU-T (G.707). Es muy similar a SONET, la principal diferencia es que su señal base, STM-1, tiene un caudal de 155,52 Mb/s, exactamente el triple que SONET
Los caudales estandarizados de SONET siempre son múltiplos 3x de STS-1 para que sean compatibles con SDH
Los estándares SONET/SDH se desarrollaron a la vez que ATM con el objetivo de que se complementaran. SONET/SDH abarca el nivel fisico y ATM los niveles de enlace, de red y de transporte