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Sistemas de telecomunicaciones. Concepto de IP en las nuevas redes Integradas



Partes: 1, 2, 3

Monografía destacada

    1. Objetivo
    2. Integración IP sobre
      canales WDM
    3. Protocolos de
      señalización
    4. Voz
      conmutada de paquetes CXP
    5. Protocolo
      de transporte en VOIP
    6. Conclusiones
    7. Bibliografía

    OBJETIVO

    El trabajo
    será complementario a lo visto en clase y
    permitirá al estudiante entender como se está
    comenzando aplicar el concepto de IP en las nuevas redes
    integradas desde el punto de vista del manejo de la voz en
    centros de conmutación Cx públicos y privados,
    hacia el nuevo concepto de redes integradas universales. Desde el
    punto de vista público, la tradicional red PSTN en conjunto con las
    redes de CxP, están siendo integradas hacia un nuevo
    concepto de redes de próxima generación.

    INTRODUCCIÓN

    Uno de los desafíos más importantes de lo
    que se supone constituirán la nueva generación de
    redes IP en esta investigación, será la
    provisión de servicios de
    multiconferencia multimedia y los
    diferentes protocolos a
    emplear. Además de la introducción de nuevos servicios, Con esta
    idea, aparte de tener que tratar los problemas
    típicos asociados a los servicios en tiempo real
    (como la QoS), debemos tener en cuenta la necesidad de buscar
    mecanismos de señalización y control que
    permitan un despliegue eficaz de los servicios
    suplementarios.

    Los dos enfoques más prometedores son el conjunto
    de protocolos que la ITU-T ha desarrollado bajo la
    denominación de H.323, y la propuesta del lado del IETF:
    el SIP. Aunque la arquitectura que
    proponen es muy similar, se pueden encontrar profundas
    diferencias en su planteamiento. H.323 es la solución
    más madura, y ha seguido un desarrollo
    orientado principalmente a la Telefonía IP (TIP), centrándose, por
    tanto, en la interoperabilidad con la PSTN y el soporte de los
    servicios suplementarios. SIP se ha desarrollado sin embargo con
    un objetivo mucho
    más amplio, centrándose en la provisión del
    desarrollo de nuevas funcionalidades y servicios que no se vean
    coartadas en el futuro, es un protocolo pensado
    para aplicaciones que vayan más allá de la TIP
    (videoconferencia, streaming de vídeo, mensajería
    instantánea).

    Parece claro que se ve venir un periodo de convivencia
    de ambas soluciones, de
    manera que nos encontramos con varias iniciativas conjuntas que
    persiguen un escenario donde la interoperabilidad
    constituirá un requisito absolutamente imprescindible;
    todo pensado en un entorno de Comunicación Universal e independiente del
    medio o dispositivo que se utilice en cada momento para acceder a
    los servicios.

    El objetivo de la investigación es ofrecer una
    breve descripción de las características
    generales, motivación
    y alcance que ha tenido el desarrollo del protocolos H.323, SIP,
    H.248 ò (Megago), y las redes IP sobre WDM, en el
    ámbito de las tecnologías relacionadas con las
    redes y los servicios IP, en pleno escenario de convergencia
    tecnológica.

    Durante el desarrollo de la investigación, se
    dará una definición de los protocolos y se
    indicará sobre las características, arquitectura y
    componentes de los protocolos antes descritos. Se dará una
    visión general de las posibles aplicaciones de esta
    tecnología
    en convergencia; se dará un repaso muy breve a las
    principales líneas de trabajo y los esfuerzos de
    estandarización en los frentes de interoperabilidad en un
    escenario de necesaria convivencia con tecnologías
    tradicionales.

    En esta investigación, no podemos pretender
    abarcar todo el dinamismo de las tecnologías relacionadas,
    de manera que cuando se hable de tendencias o líneas de
    trabajo, e incluso aplicaciones o servicios de esas
    tecnologías, se plantearan de forma genérica con la
    única intención de proporcionar una visión
    lo más amplia posible de la tecnología y el
    escenario donde se presenta.

    La responsabilidad es ahora de los operadores el usar
    sus existentes redes de fibra para satisfacer lo que el mercado necesita.
    Desde 1980, SONET/SDH ha cubierto estas necesidades suministrando
    protección.

    Esto mientras soporta una mezcla transparente y flexible
    de protocolos de tráfico incluido IP, Fiber Channel,
    Ethernet y
    GFP. Mientras que el despliegue de las redes WDM
    (Múltiplexación por división de onda)
    durante la década siguiente sirvieron para incrementar el
    ancho de banda de la fibra existente, escasean severamente las
    capacidades de protección y de gestión
    inherentes a la tecnología SONET/SDH.

    También el desarrollo WDM vino con un nuevo y
    completo conjunto de Elementos de Red (NE – Network Elements)
    incluidos amplificadores, conmutadores, multiplexadores y
    desmultiplexadores ópticos, los cuales introducen un
    subnivel en la red mereciendo una monitorización constante
    para garantizar el fallo de tráfico libre.

    La meta de la OTN (Optical Transport Network), es
    combinar los beneficios de la tecnología SONET/SDH con el
    aumento del ancho de banda del WDM. En pocas palabras, OTN
    aplicará la funcionalidad de la Operación, Administración, Mantenimiento
    y Aprovisionamiento del SONET/SDH a las redes ópticas WDM.
    Este OTN recientemente desarrollada se especifica en la ITU-T
    G.709 Network Node Interface for Optical Transport Network (OTN).
    Esta recomendación – a veces referida como Digital
    Wrapper (DW) – toma la tecnología SONET/SDH de una
    única longitud de onda como un paso a las redes
    transparentes gestionables de longitud de onda de muchas
    longitudes de onda. El FEC (Forward Error Correction)
    añade una característica adicional a la OTN
    ofreciendo el potencial para los operadores de red para reducir
    el número de regeneradores usados lo que a su vez reduce
    los costes de la red.

    CAPITULO 1

    INTEGRACIÓN DE IP SOBRE CANALES
    WDM

    1. INTEGRACIÓN DE IP SOBRE CANALES
    WDM.

    El estudio de la integración de IP sobre redes
    ópticas. Estudiando la encapsulación de los
    distintos niveles IP sobre los distintos niveles WDM. Analizando
    la gestión, la funcionalidad y arquitectura de las redes
    ópticas.

    En un principio lo que se quiere exponer el estado
    actual y el desarrollo futuro de equipos y redes IP, de
    cómo WDM propone las medidas para implementar estas
    funciones y
    mejora la funcionabilidad de las redes.

    Con este trabajo se pretende introducir aspectos
    importantes a tener en cuenta cuando se considera la posibilidad
    de IP sobre WDM. Provee un buen fondo para cualquiera que trabaje
    en lo concerniente a la reducción de la cabecera necesaria
    para el transporte de
    paquetes IP en canales ópticos. Uno de los aspectos a
    tratar es la de tener una perspectiva de la capa IP. Mirar lo que
    está disponible en términos de funcionalidad,
    software y
    hardware en la
    capa IP.

    IPv6 es probablemente la mejor elección en las
    futuras redes IP sobre WDM. Esta investigación, muestra
    también el desarrollo al que tienden los routers y valorar
    los router
    Gigabit, así como estos forman la base para las redes de
    transporte IP sobre WDM. Algunos cambios en configuraciones de
    hardware están también identificados, esto es
    necesario a la hora de hacer routers capaces de manejar paquetes
    de velocidades de Gigabits, como usar switch en vez de
    buses. Esto muestra que para clasificar los paquetes IP dentro
    del flujo y conmutándolos en las capas inferiores en vez
    de enrutarlos, mirando las tablas de enrutamiento en cada nodo
    puede reducir significativamente la latencia de la
    red.

    Una técnica de la que hablaremos en particular es
    MPLS (Multi Protocol Label Switching) la cual fue
    propuesta por la IETF (Internet Engineering Task Force) y
    ya esta implementada en muchos routers. MPLS tiene la ventaja de
    aliviar el peso de las largas tablas de enrutamiento en los
    routers y al mismo tiempo soporta la realización de
    funcionalidades de la red, como VPN (Virtual
    Private Network
    ) y CoS (Class of Service). Las
    técnicas que se necesitan para la
    integración de la capa IP sobre la capa WDM, dando una
    visión general de los diferentes métodos de
    encapsulamiento de los paquetes IP preparándolos para ser
    transportados en una longitud de onda.

    En la adaptación de los paquetes IP sobre WDM se
    evalúa los diferentes mecanismos de encapsulación
    de la cantidad de cabecera necesaria para transportar los
    paquetes IP.

    El trabajo muestra algunas de las posibilidades que WDM
    puede dar en términos de funcionalidad. Tres diferentes
    posibilidades se puede dar para soportar CoS usando longitudes de
    onda:

    • Mejora en la capacidad de los nodos y por tanto CoS
      para sobre aprovisionamiento.
    • Paso por los routers a través de enrutamiento
      de longitud de onda así como el decremento del retraso
      en las redes.
    • Uso de longitudes de onda como etiquetas para la
      clasificación de CoS.

    También veremos las diferentes opciones de
    conexión cruzada y enrutado de los flujos IP la ayuda de
    las longitudes de onda y por consiguiente obteniendo una menor
    latencia en la red. En este, se identifican las tendencias
    predominantes en IP sobre WDM. Estas tendencias discutidas
    son:

    • Routers más rápidos à 2,5 Gb/s de hoy a
      los 10 Gb/s.
    • Aumento del número de longitudes de
      onda à
      32 sistemas de
      longitudes de onda a 200 sistemas de canal.
    • Moviendo el enrutamiento a las capas inferiores y
      aminorando la latencia de las redes.
    • Nuevos protocolos dedicados a adaptar IP sobre
      WDM.
    • Menor conversión de protocolos entre las
      distintas partes de la red.

    1.1. WDM (Múltiplexación por
    División de Onda).

    La tecnología WDM permite transmitir
    múltiples longitudes de onda en una misma fibra
    óptica simultáneamente. El rango de longitudes
    de onda utilizado en la fibra puede ser dividido en varias
    bandas, Cada uno de estos canales, a distinta
    longitud de onda, puede transmitir señales
    de diferentes velocidades y formatos.

    WDM, incrementa la capacidad de transmisión en el
    medio físico (fibra óptica), asignando a las señales
    ópticas de entrada, específicas frecuencias de
    luz
    (longitudes de onda), dentro de una banda de frecuencias
    inconfundible. Una manera de asemejar esta multiplexación
    es la transmisión de una estación de radio, en
    diferentes longitudes de onda sin interferir una con otra (ver
    Figura # 1
    ),

    porque cada canal es transmitido a una frecuencia
    diferente, la que puede seleccionarse desde un sintonizador
    (Tuner). Otra forma de verlo, es que cada canal corresponde a un
    diferente color, y varios
    canales forman un "arco iris".

    Figura # 1.
    Incremento de la capacidad con WDM.

    En un sistema WDM, cada
    longitud de onda es enviada a la fibra y las señales son
    demultiplexadas en el receptor. En este tipo de sistema, cada
    señal de entrada es independiente de las otras. De esta
    manera, cada canal tiene su propio ancho de banda dedicado;
    llegando todas las señales a destino al mismo
    tiempo.

    La gran potencia de
    transmisión requerida por las altas tasas de bit (Bit
    Rates) introduce efectos no-lineales que pueden afectar la
    calidad de las
    formas de onda de las señales.

    La diferencia entre WDM y Dense WDM (DWDM) es
    fundamentalmente el rango. DWDM espacia las longitudes de onda
    más estrechamente que WDM, por lo tanto tiene una gran
    capacidad total. Para sistemas DWDM (Dense Wavelength Division
    Multiplexing) el intervalo entre canales es igual o menor que 3.2
    [nm]. La ITU (International Telecommunication Union) ha
    estandarizado este espaciamiento, normalizando una mínima
    separación de longitudes de onda de 100 [GHz] (o 0.8
    [nm]), también esta la posibilidad de separación de
    200 [GHz] (o 1.6 [nm]) y 400 [GHz] (3.2 [nm]).

    Nota: WDM y DWDM utilizan fibra mono-modo para
    enviar múltiples Lightwaves de diferentes frecuencias. No
    confundir con una transmisión multi-modo, en la cual la
    luz es introducida en una fibra a diferentes ángulos,
    resultando diferentes "modos" de luz. Una sola longitud de onda
    es usada en transmisión multi-modo.

    La principal ventaja de DWDM es que ofrece una capacidad
    de transmisión prácticamente ilimitada. Aparte del
    ancho de banda, DWDM ofrece otras ventajas:

    • Transparencia. Debido a que DWDM es una arquitectura
      de capa física, puede soportar transparencia en
      el formato de señal, tales como ATM, GbE
      (Gigabit Ethernet), ESCON, TDM, IP y Fibre Channel, con
      interfaces abiertas sobre una capa física común.
      Por lo mismo, puede soportar distintos Bit Rates.
    • Escalabilidad. DWDM puede apalancar la abundancia de
      fibra oscura en redes metropolitanas y empresariales, para
      rápidamente satisfacer la demanda de
      capacidad en enlaces punto-a-punto y en tramos de anillos ya
      existentes.
    • Iniciación dinámica. Rápida, simple y
      abastecimiento dinámico en las conexiones de redes, dada
      la habilidad de proveedores
      de proveer servicios de alto ancho de banda en días,
      antes que en meses.

    El auge de la fibra óptica está
    estrechamente ligado al uso de una región
    específica del espectro óptico donde la
    atenuación óptica es baja. Estas regiones, llamadas
    ventanas, se ubican en áreas de alta absorción. Los
    primeros sistemas en ser desarrollados operan alrededor de los
    850 [nm], la primera ventana en fibra óptica basada en
    Silica. Una segunda ventana (Banda S), a 1310 [nm], se
    comprobó que era superior, por el hecho de tener menor
    atenuación. La tercera ventana (Banda C), a 1550 [nm],
    posee la menor pérdida óptica de manera uniforme.
    Hoy en día, una cuarta ventana (Banda L), cerca de los
    1625 [nm], está en bajo desarrollo y en sus primeros usos.
    Estas cuatro ventanas se pueden observar en el espectro
    electromagnético mostrado en la Figura
    C.2.

    Figura C.2. Espectro
    Electromagnético.

    1.2 Evolución de la tecnología
    DWDM.

    Los primeros comienzos de WDM, a fines de la
    década de los 80’s, utilizaban dos longitudes de
    onda ampliamente espaciadas en las regiones de los 1310 [nm] y
    1550 [nm] (o 850 [nm] y 1310 [nm]), algunas veces llamadas WDM
    banda ancha
    (Wideband WDM). A comienzos de los 90’s floreció una
    segunda generación de WDM, algunas veces llamada WDM Banda
    estrecha (Narrowband WDM), en la cual se utilizaban entre dos a
    ocho canales, que estaban separados a intervalos de
    aproximadamente 400 [GHz] en la ventana de los 1550
    [nm].

    A mediados de los 90’s, emergieron los sistemas
    DWDM con 16 a 40 canales con una separación entre ellos de
    100 [GHz] y 200 [GHz]. A fines de los 90’s, los sistemas
    DWDM evolucionaros, a tal punto que eran capaz de utilizar de 64
    a 160 canales paralelos, empaquetados densamente a intervalos de
    50 [GHz] y 25 [GHz]. La Figura C.3 muestra la
    evolución de esta tecnología, que puede ser vista
    como un incremento en el número de longitudes de onda
    acompañada de una disminución en el espaciamiento
    entre las mismas. Con el crecimiento en la densidad de
    longitudes de onda, los sistemas también avanzaron en la
    flexibilidad de configuración, por medio de funciones de
    subida/bajada (Add/Drop) y capacidades de administración.

    El incremento de la densidad de canales, como resultado
    de la tecnología DWDM, tuvo un impacto dramático en
    la capacidad de transmisión en la fibra. En 1995, cuando
    los primeros sistemas a 10 [Gbps] fueron demostrados, la tasa de
    incremento de la capacidad fue de un múltiplo lineal de
    cuatro cada cuatro años a cuatro cada año (ver
    Figura C.4).

    Figura C.4.
    Crecimiento de la capacidad en la fibra.

    "Investigaciones
    de laboratorio
    han podido realizar experimentos para
    transmitir 1022 l
    en una misma fibra, sistema denominado Ultra Dense
    Wavelength Division Multiplexing (UDWDM), con una
    separación entre canales de 10 [GHz]".

    1.3 Funcionamiento de un sistema DWDM.

    En su núcleo, DWDM involucra un pequeño
    número de funciones de capa física. Estas son
    bosquejadas en la Figura C.5, la que muestra un sistema DWDM de
    cuatro canales. Cada canal óptico ocupa su propia longitud
    de onda.

    Figura C.5. Esquema
    funcional DWDM.

    El sistema ejecuta las siguientes funciones
    principales:

    • Generación de la señal. La fuente, un
      láser
      de estado
      sólido, puede proveer luz estable con un
      específico ancho de banda estrecho, que transmite la
      información digital, modulada por una
      señal análoga.
    • Combinación de señales. Modernos
      sistemas DWDM emplean multiplexores para combinar las señales.
      Existe una pérdida asociada con multiplexión y
      demultiplexión. Esta pérdida es dependiente del
      número de canales, pero puede ser disminuida con el uso
      de amplificadores ópticos, los que amplifican todas las
      longitudes de onda directamente, sin conversión
      eléctrica.
    • Transmisión de señales. Los efectos de
      Crosstalk y degradación de señal óptica o
      pérdida pueden ser calculados en una transmisión
      óptica. Estos efectos pueden ser minimizados controlando
      algunas variables,
      tales como: espaciamiento de canales, tolerancia de
      longitudes de onda, y niveles de potencia del láser.
      Sobre un enlace de transmisión, la señal puede
      necesitar ser amplificada ópticamente.
    • Separación de señales recibidas. En el
      receptor, las señales multiplexadas tienen que ser
      separadas. Aunque esta tarea podría parecer el caso
      opuesto a la combinación de señales, ésta
      es hoy, en día, difícil
      técnicamente.
    • Recepción de señales. La señal
      demultiplexada es recibida por un fotodetector.

    Además de estas funciones, un sistema DWDM
    podría ser equipado con una interfaz Cliente-Equipo
    para recibir la señal de entrada. Esta función es
    desempeñada por transpondedores.

    1.4 Cambios en la transmisión.

    La transmisión de luz en una fibra óptica
    presenta varios cambios que originan los efectos que se enumeran
    a continuación:

    • Atenuación. Decaimiento de la potencia de la
      señal, o pérdida en la potencia luminosa, con la
      propagación de la señal en la fibra.
    • Dispersión Cromática. Esparcimiento del
      pulso luminoso cuando éste viaja por la
      fibra.
    • No-Linealidades. Efectos acumulados por la interacción de la luz con el material a
      través del cual ésta viaja, resultando en cambios
      en el lightwave y en interacciones entre
      lightwaves.

    Cada uno de estos efectos se puede deber a una serie de
    causas, no todas las cuales afectan DWDM. Un estudio detallado de
    estos fenómenos se realiza en el anexo A: "Conceptos
    Básicos".

    1.5 Transpondedor, interfaz clave en sistemas
    DWDM.

    Dentro de un sistema DWDM, un transpondedor convierte la
    señal óptica del equipo terminal en señal
    eléctrica y desempeña la función 3R (ver
    Figura C.6
    ). Esta señal eléctrica es, por
    consiguiente, usada para dirigir un láser WDM. Cada
    transpondedor dentro de un sistema WDM, convierte está
    señal "cliente" en una longitud de onda levemente
    diferente. Las longitudes de onda provenientes desde todos los
    transpondedores de un sistema son entonces multiplexadas
    ópticamente.

    En la dirección del receptor se efectúa el
    proceso
    inverso. Las longitudes de onda individuales son filtradas desde
    la fibra multiplexada y alimentan a un transpondedor individual,
    el cual convierte la señal óptica en
    eléctrica y conduce una interfaz estándar hacia el
    "cliente".

    Figura C.6.
    Función de un transpondedor.

    Diseños futuros incluyen interfaces pasivas, las
    cuales aceptan los estándares de luz de la ITU
    directamente de un switch o router incluido, con una interfaz
    óptica.

    La operación de un sistema basado en
    transpondedores se puede explicar considerando la Figura
    C.7

    Figura C.7. Esquema
    de un sistema DWDM.

    Los siguientes pasos explican el sistema mostrado en la
    Figura C.7.

    1. El transpondedor acepta entradas en la forma
      estándar de láser mono-modo o multi-modo. La
      entrada puede llegar desde diferentes medios
      físicos, de distintos protocolos y tipos de
      tráfico.
    2. La longitud de onda de cada señal de entrada
      es identificada a una longitud de onda DWDM.
    3. Las longitudes de onda DWDM provenientes del
      transpondedor son multiplexadas dentro de una sola señal
      óptica y lanzadas dentro de la fibra. El sistema puede
      también incluir la habilidad de aceptar señales
      ópticas directas para ser multiplexadas; tales
      señales podrían llegar, por ejemplo, de un nodo
      satelital.
    4. Un post-amplificador amplifica la potencia de la
      señal óptica, del mismo modo que emigra el
      sistema (opcional).
    5. Amplificadores ópticos son utilizados cada
      cierta distancia de enlace, de ser necesarios
      (opcional).
    6. Un pre-amplificador amplifica la señal antes
      de que ésta entre en el nodo receptor
      (opcional).
    7. La señal recibida es demultiplexada en lambdas
      individuales DWDM (o longitudes de onda).
    8. Las longitudes de onda individuales DWDM son
      identificadas para el tipo de salida requerido (por ejemplo,
      2.5 [Gbps] fibra mono-modo) y enviadas a través del
      transpondedor.

    1.6 Topologías y esquemas de protección
    para DWDM.

    Las arquitecturas de redes están basadas en
    muchos factores, incluyendo tipos de aplicaciones y protocolos,
    distancia, utilización y estructura de
    acceso, y toplogías de redes anteriores. En el mercado
    metropolitano, por ejemplo, topologías punto-a-punto
    pueden ser usadas para conectar puntos de empresas,
    topología de anillo para conectar
    instalaciones Inter.-oficinas (IOFs) y para acceso residencial, y
    topologías de malla pueden ser usadas para conexiones
    Inter-POP (Inter Punto-a-punto) y en backbones. En efecto, la
    capa óptica puede ser capaz de soportar muchas
    topologías y, puesto al desarrollo impredecible en esta
    área, estas topologías pueden ser
    flexibles.

    Hoy en día, las principales topologías en
    uso son la punto-a-punto y anillo.

    1.6.1 Topología punto-a punto.

    La topología punto-a-punto puede ser implementada
    con o sin OADMs. Estas redes están caracterizadas por
    velocidades de canales ultra rápidos (10 a 40 [Gbps]),
    alta integridad y confiabilidad de la señal, y
    rápida restauración de trayectoria. En redes
    long-haul (larga distancia), la distancia entre transmisor y
    receptor puede ser varios cientos de kilómetros, y el
    número de amplificadores requeridos entre ambos puntos, es
    típicamente menor que 10. En redes MANs, los
    amplificadores no son necesarios frecuentemente.

    La protección en topologías punto-a-punto
    puede ser proveída en una pareja de caminos. En los
    equipos de primera generación, la redundancia es un nivel
    del sistema. Líneas paralelas conectan sistemas
    redundantes a ambos extremos.

    En los equipos de segunda generación, la
    redundancia es al nivel de tarjeta. Líneas paralelas
    conectan un solo sistema en ambos extremos que contienen
    transpondedores, multiplexores y CPUs redundantes.

    Un esquema de este tipo de topología se puede
    observar en la Figura C.8

    Figura C.8.
    Topología punto-a-punto.

    1.6.2 Topología de anillo.

    Los anillos son las arquitecturas más comunes
    encontradas en áreas metropolitanas y en tramos de unas
    pocas decenas de kilómetros. La fibra anillo puede
    contener sólo cuatro canales de longitudes de onda, y
    típicamente menos nodos que canales. El Bit Rate
    está en el rango de los 622 [Mbps] a los 10 [Gbps] por
    canal.

    Con el uso de OADMs, los que bajan y suben longitudes de
    onda en forma transparente, es decir que las otras no se ven
    afectadas, las arquitecturas de anillo permiten a los nodos tener
    acceso a los elementos de red, tales como routers, switches y
    servidores,
    con la subida y bajada de canales de longitudes de onda en el
    dominio
    óptico. Con el incremento en el número de OADMs, la
    señal está sujeta a pérdidas y se pueden
    requerir amplificadores.

    Para la protección en esta topología se
    utiliza el esquema 1+1. Se tiene dos líneas de
    conexión, la información se envía por una de
    ellas. Si este anillo falla, se switchea la trayectoria al otro
    anillo. Un esquema de esta topología se puede observar en
    la Figura C.9.

    Figura C.9.
    Topología anillo.

    1.6.3 Topología de malla.

    La arquitectura de malla es el futuro de redes
    ópticas. Como las redes evolucionan, las arquitecturas de
    anillo y punto-a-punto tendrían un lugar, pero la malla
    sería la topología más robusta. Este
    desarrollo sería habilitado por la introducción de
    los OxCs (Optical Cross-Connects) y switches configurables, que
    en algunos casos reemplazarían, y en otros suplementarian,
    a los dispositivos DWDM fijos.

    A partir del punto de vista del diseño,
    hay una airosa trayectoria evolutiva de topologías de
    punto-a-punto y malla. Al comienzo de enlaces punto-a-punto,
    dotados de nodos OADM al principio para flexibilidad, y
    posteriormente en las interconexiones, la red puede evolucionar
    en una malla sin un rediseño completo. Adicionalmente, las
    topologías de anillo y malla pueden ser conectadas a
    enlaces punto-a-punto (ver Figura C.10).

    Figura C.10.
    Arquitecturas malla, punto-a-punto y anillo.

    Las redes DWDM tipo malla, consistiendo en nodos
    totalmente ópticos interconectados, necesitarían de
    la próxima generación de protección. Donde
    los esquemas de protección previos están basados en
    redundancia del sistema, de tarjeta, o al nivel de fibra, la
    redundancia ocurriría al nivel de longitud de onda. De
    esta forma, entre otras cosas, un canal de datos
    podría cambiar de longitud de onda a medida que viaja a
    través de la red, debido a una falla en el ruteo o
    switcheo.

    Las redes tipo malla, por lo tanto, requerirían
    de un alto grado de inteligencia
    para realizar las funciones de protección y
    administración de ancho de banda, incluyendo a la fibra y
    al switcheo de longitud de onda. Los beneficios en flexibilidad y
    eficiencia,
    realmente, son potencialmente grandes. El uso de fibra, el cual
    puede ser bajo en soluciones anillo puesto que requieren de
    protección de fibra en cada anillo, puede ser mejorado en
    un diseño de malla. La protección y
    restauración pueden estar basadas en caminos compartidos,
    por esta razón se requiere de pocos pares de fibra para la
    misma cantidad de tráfico y no desperdiciar longitudes de
    onda sin usar.

    1.7.- Descripción y funcionamiento de la
    WDM.

    La multiplexación por división de longitud
    de onda (WDM), nace para aprovechar de una manera más
    eficiente y económica los medios ya existentes. La
    capacidad de transmisión de información se
    incrementa usando una sola fibra. Con WDM, todos los canales
    transmiten simultáneamente y utilizan cada uno de ellos
    todo el ancho de banda del medio de transmisión. Se les
    asigna una longitud de onda en particular, por medio de un
    modulador electro – óptico, el cual convierte la
    señal eléctrica en energía luminosa, con una
    longitud de onda específica, que se distribuye en forma
    simultánea en toda la fibra óptica. Para alimentar
    la energía luminosa a la fibra, se utilizan dispositivos
    que se les llama distribuidores selectivos de longitudes de onda,
    éstos tienen aplicación en sistemas de distancias
    cortas y enlace sin repetidores. Un sistema completo se muestra a
    continuación

    Figura 18.Sistema de
    transmisión de fibra óptica con WDM

    Fuente: Jardón. Sistemas de Comunicaciones
    por Fibras Ópticas. 1995 Los multiplexores de este tipo
    pueden ser unidireccionales o bidireccionales. En los WDM
    unidireccionales, las señales se transmiten en una misma
    dirección con varios portadores ópticos con
    diferentes longitudes de onda. Los WDM bidireccionales transmiten
    la información en dos sentidos sobre la misma fibra,
    utilizando diferente longitud de onda en cada sentido. Cada uno
    de los dispositivos WDM combina señales con una
    determinada longitud de onda para transmitirlas sobre la fibra,
    desde luego, también en el receptor se requieren
    dispositivos que separen estas señales.

    Este tipo de sistemas básicamente se forman
    con:

    Fuentes
    ópticas: Convierten la señal eléctrica en
    energía luminosa y la emiten con

    diferentes longitudes de onda.

    • Multiplexores ópticos: combinan la
    energía luminosa emitida por las fuentes

    ópticas para alimentar la fibra.

    • Medio de transmisión: Esta es la fibra
    óptica, debe tener una baja atenuación
    para

    las longitudes de onda de interés.

    • Demultiplexores ópticos: Dispositivos que
    separan la energía luminosa que le llega

    a través de la fibra por medio de la longitud de
    onda.

    • Fotodetectores: Este es el elemento que se
    encarga de hacer la conversión de

    energía óptica a señal
    eléctrica. Para esta técnica, básicamente
    existen tres tipos

    de multiplexores, los cuales son:

    • Los de rejilla de difracción.

    • Los de filtros de interferencia

    • Los de prisma

    Siendo las siguientes las características
    más importantes que estos dispositivos

    deben cubrir:

    • Bajas pérdidas por
    inserción

    • Baja diafonía

    • Facilidad de fabricación

    • Fácil adaptación de conectores,
    para tener una transmisión directa.

    • Tamaño pequeño

    • Alta confiabilidad

    Los más utilizados son los de rejilla y los de
    interferencia, ya que tienen menor

    costo y menores pérdidas que los de prisma. La
    separación de los canales depende del tipo de fuente
    óptica. Con los LED se tiene una separación de 400
    nm y con los láser es de 4 a 50 nm. También se debe
    de tomar en cuenta la atenuación introducida en los
    distribuidores, que es normalmente de 0.8 a 1 dB.

    1. Utilización.

    Los sistemas WDM se utilizan en redes locales, en
    telecomunicaciones de larga distancia (entre
    troncales), en telecomunicaciones de banda ancha, tales como
    videoteléfono, video conferencia, TV,
    audio y otros. Una red de
    telecomunicaciones que utiliza WDM de tres canales se muestra a
    continuación.

    Figura 19.Red de telecomunicaciones
    de banda ancha que utiliza distribuidores WDM de tres
    canales

    Fuente: Jardón. Sistemas de Comunicaciones por
    Fibras Ópticas. 1995 A principios de los
    90, se denominó transmisión WDM en banda ancha a la
    transmisión de una señal a 1550nm y otra de retorno
    a 1310nm. Más tarde, a mitad de los 90, el desarrollo WDM
    permitía espaciamientos más cortos, implementando
    transporte bidireccional de 2×2 y 4×4 canales a 1550 nm,
    alcanzando velocidades de 2,5 Gbps en enlaces punto a punto.
    Finalmente, a finales de los 90, los sistemas densos (DWDM)
    llegaron a ser una realidad cuando gran número de
    servicios y multitud de longitudes de onda comenzaron a coexistir
    en la misma fibra, llegando a enviar 32/40/64/80/96 longitudes de
    onda a 2,5 Gbps y 10Gb/s. Aún así, pronto veremos
    los sistemas ultra-densos (UDWDM) con transmisión de 128 y
    256 longitudes de onda a 10Gbps y 40 Gbps por canal, ya que la
    infraestructura actual de fibra óptica no será
    suficiente para cubrir la demanda.

    La figura 55 muestra un servicio IP
    transportado en una red tipo anillo WDM con interfaces de
    Ethernet de alta velocidad y
    con amplificadores ópticos (OADM). En un futuro se espera
    que las redes WDM pasen a ser UDWDM por la amplia demanda de
    ancho de banda. Se mencionarán a continuación
    algunas tendencias para WDM y sus variantes.

    • IP sobre ATM sobre SDH para transmisiones
      WDM
    • IP sobre ATM directamente en WDM
    • IP sobre SDH, Paquetes sobre SONET (POS)
    • IP sobre SDL directamente sobre WDM

    1.9. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA
    WDM.

    Los sistemas de comunicación que utilizan como
    medio de transmisión una fibra óptica se basan en
    inyectar en un extremo de la misma la señal a transmitir
    (previamente la señal eléctrica procedente del
    emisor se ha convertido en óptica mediante un LED o L
    áser y ha modulado una portadora) que llega al extremo
    receptor, atenuada y, probablemente con alguna distorsión
    debido a la dispersión cromática propia de la
    fibra, donde recibe en un fotodetector, es decodificada y
    convertida en eléctrica para su lectura por el
    receptor, que se emplea con los sistemas de fibra óptica
    depende de una serie de factores, y algunas fuentes de luz se
    adaptan mejor a unos tipos que a otros. As LED, con un amplio
    espectro en el haz luminoso, admiten muy bien la modulación
    en intensidad, mientras que el láser -un haz de luz
    coherente adapta mejor a la modulación en frecuencia y en
    fase.

    Los dos métodos tradicionales para la
    multiplexación de señales en un sistema de fibra
    óptica que utiliza luz coherente (láser) han sido
    TDM (Time Division Multiplexing) y FDM (Frequency Division
    Multiplexing), al que se viene a WDM. Al contrario que las otras
    t WDM suministra cada señal en una frecuencia láser
    diferente, de tal manera que puede ser filtrada
    ópticamente en el receptor.

    En distancias cortas, como es en el entorno de una
    oficina, la
    atenuación de la fibra (mínima para una longitud de
    onda de 1,55 (mm) y la dispersión (mínima para 1,3
    (mm) no presenta un gran problema, pero a distancias mayores,
    como las que se requieren en los enlaces de comunicaciones a
    larga distancia, realmente lo es y se requiere el uso de
    amplificadores/repetidores que regeneren la señal cada
    cierta distancia.

    Por ejemplo:

    cable trasatlánticos se colocan repetidores cada
    75 km que, primero, convierten la señal óptica
    degradada en eléctrica, la amplifican y la vuelven a
    convertir en óptica mediante un diodo láser, para
    inyectarla de fibra óptica, todo un proceso complejo y que
    introduce retardos debido a los dispositivos electrónicos
    por los que ha de pasar la señal. Este inconveniente se
    evitaría si todo el camino pudiese ser óptico
    (all-optical), algo que ya es posible gracias a los resultados
    obtenidos, hace ya más de una década, por
    investigadores de la Universidad de
    Southampton, que descubrieron la manera de amplificar una
    señal óptica en una longitud de onda de 1,55 mm
    haciéndola pasar por una fibra de 3 metros de longitud
    dopada con iones erbio e inyectando en ella una luz de
    láser a 650 mm (fenómeno que se conoce como bombeo
    o pumping).

    Los iones de erbio, que reciben la energía del
    láser, se excitan cediendo su energía mediante un
    proceso de emisión estimulada, lo que proporciona la
    amplificación de la señal, consiguiéndose de
    esta manera hasta 125 dB de ganancia. Dependiendo de la distancia
    y del tipo de fibra se pueden requerir amplificadores ó
    unir dos sistemas WDM, que son las piezas clave en esta
    tecnología Los sistemas amplificadores comerciales
    actuales (EDFA/ Erbium Doped Fiber Amplifier) utilizan,
    típicamente, un láser con una longitud de onda de
    980 o 1.480 (m, en lugar de los 650 mm de las primeras pruebas de
    laboratorio y la inyección de la radiación
    diodo láser DFB) en el núcleo de la fibra se hace
    mediante un acoplador dicróico (beam -splitter), viajando
    ambas señales juntas por el núcleo,
    necesitándose muy poca potencia debido a las reducidas
    dimensiones de éste, pero que ha de ser bombeado a lo
    largo de toda él para evitar resonancias debido a la
    absorción por átomos de erbio no
    excitados.

    Cada receptor lleva un filtro óptico constituido
    por dos espejos que forman una cavidad resonante (DBR) en la que
    se puede seleccionar la longitud de onda, lo que sirve para
    sintonizarlo con la frecuencia que se desea separar.

    1.10. MODELOS DE
    REFERENCIA ÓPTICO OTN.

    1.10.1. La Visión OTN – Propiedades de
    la OTN.

    La meta de la OTN es poder hacer el
    transporte multiservicio de paquetes basado en el tráfico
    de datos y antiguo, mientras que la tecnología DW (Digital
    Wrapper) acomoda la gestión no intrusiva y la
    monitorización de cada canal óptico asignado a una
    determinada longitud de onda. Por tanto la cabecera "wrapped "
    (OH) haría posible la gestión y el control de la
    información de la señal. La figura 1 ilustra como
    las capacidades de gestión de la OTN se realizan con la
    adición de cabeceras en varias posiciones durante el
    transporte de la señal cliente.

    Se añaden varias secciones de cabecera a la
    señal cliente que juntas con el FEC forman la OTU (Optical
    Transport Unit). Entonces esto es transportado por una longitud
    de ondacomo un Canal Óptico (OCh). Si se transportan
    múltiples longitudes de onda sobre la OTN, se debe
    añadir una cabecera a cada una de ellas para poder tener
    la funcionalidad de gestión de la OTN.

    Las secciones Multiplexación Óptica y las
    secciones Transmisión Óptica se construyen usando
    la cabecera adicional junto con los OCh.

    La OTN presenta muchas ventajas a los operadores de la
    red incluyendo:

    – Transparencia de protocolo

    – Compatibilidad hacia atrás de los
    protocolos existentes

    Empleo de
    codificación FEC

    – Reducción de regeneración 3R (a
    través de diseños flexibles ópticos de la
    red)

    El último punto es de particular
    significación en cuanto minimiza la complejidad de la red
    que nos lleva a una reducción de costes.

    La figure 2 ilustra la regeneración 3R que hay en
    un IrDI (Inter-domain Interface) de entrada a una OTN. El
    transporte a través de la red puede tener lugar solamente
    en el dominio óptico. Sin embargo un punto a resaltar es
    que en la actualidad no hay capacidades de gestión para
    negociar con las señales ópticas que no se hayan
    convertido al formato digital. En contraste a la red
    transparente, la red opaca realiza regeneración 3R en cada
    nodo de la red.

    1.10.2. Los estándares ITU-T G.709 para la
    OTN.

    El estándar ITU-T G.709, Network Node Interface
    para la OTN (Optical Transport Network) define la IrDI
    (inter-domain interface) de OTN de la manera
    siguiente:

    • Funcionalidad de la cabecera en preparar la red
      óptica multilongitud de onda.
    • Estructura de la trama OTU (Optical Transport
      Unit).
    • Velocidades y formatos permitidos para el mapeo de
      los clientes.

    Se describen dos tipos de interfaces en la
    recomendación ITU-T G.872 Architecture of the Optical
    Transport Networks , las ubicaciones de las cuales se ilustran en
    la figura 3 .

    1.10.3. Inter-Domain Interfaces
    (IrDI).

    Estas definen:

    • la ubicación entre las redes de dos
      operadores
    • la ubicación entre las subredes de dos
      fabricantes en el mismo dominio del operador.
    • la ubicación dentro de la subred de un
      fabricante.

    1.10.4. Intra-Domain Interfaces
    (IaDI).

    Estas definen:

    • la ubicación entre el equipo de la subred de
      un fabricante individual Como en SONET/SDH, la OTN tiene un
      diseño estructurado en niveles.

    Los niveles básicos de la OTN son visibles en la
    estructura del transporte OTN y consta de Canales Ópticos
    (OCh), Optical Multiplex Section (OMS) y Optical Transmission
    Section (OTS) como se ve en la figura 4. El transporte de una
    señal cliente en la OTN sigue el procedimiento
    indicado a continuación:

    • Se añade la cabecera a la señal cliente
      para formar la OPU (Optical Channel
    • Payload Unit)
    • Entonces se añade una cabecera a la OPU
      formando así la ODU (Optical
    • Channel Data Unit)
    • Se añade una cabecera adicional más el
      FEC para formar la OTU (Optical
    • Channel Transport Unit)
    • Añadiendo más cabeceras se crea un OCh
      que es transportado por un color
    • Se puede añadir cabeceras adicionales al OCh
      para poder gestionar múltiples.
    • colores en la OTN. Entones se construyen el OMS y el
      OTS

    El resultado es un canal óptico (OCh) que
    comprende una sección OH, una señal cliente y un
    segmento FEC.

    La cabecera de OCh que ofrece la funcionalidad de
    gestión OTN, contiene 4 subestructuras: OPU (Optical
    Channel Payload Unit), ODU (Optical Channel.

    Data Unit), OTU (Optical Channel Transport Unit) y FAS
    (Frame Alignment Signal).

    La señal cliente – o los datos actuales a ser
    transportados – podía ser de cualquier protocolo
    existente p.e.; SONET/SDH, GFP, IP, GbE.

    La cabecera del OPU (Optical Channel Payload Unit) se
    añade a los datos del OPU y se usa para soportar las
    distintas señales cliente. Regula el mapeo de muchas
    señales cliente y suministra información sobre el
    tipo de señal transportada. Habitualmente la ITU-T G.709
    soporta mapeo asíncrono y síncrono de las
    señales cliente en los datos.

    La cabecera del OPU consta del PSI (Payload Structure
    Indentifier) que incluye el PT (Payload Type) y los bits de
    cabecera asociados con el mapeo de las señales cliente en
    los datos, como por ejemplo los bits de justificación
    requeridos para los mapeos asíncronos. Entonces la
    cabecera del OPU termina en el punto donde el OPU es ensamblado y
    desensamblado.

    El campo PSI (Payload Structure Identifier) del OPU
    transporta un mensaje de

    256 octetos alineados con la multitrama ODU. PSI
    contiene el tipo de datos (PT) identificando los datos a ser
    transportados. El PT (Payload Type) de OPU es un único
    octeto definido dentro del PSI para indicar la composición
    de la señal OPU, o en otras palabras, el tipo de datos a
    ser transportados en el OPU.

    La cabecera del ODU (Optical Channel Data Unit) permite
    al usuario soportar TCM (Tandem Connection Monitoring), PM (Path
    Monitoring) y APS. También es posible la supervisión del camino extremo a extremo y
    la adaptación del cliente via el OPU (como se ha descrito
    previamente).

    La cabecera del ODU suministra dos importantes
    cabeceras: la cabecera PM (Path Monitoring) y la cabecera
    TCM.

    La cabecera PM (Path Monitoring) de ODU permite la
    monitorización de secciones determinadas dentro de la red
    así como la localización del fallo en la red
    vía los octetos de la cabecera descritos en la cabecera
    PM.

    La cabecera PM está configurada en la fila 3,
    columnas 10 a 12 para soportar la monitorización del
    camino. La estructura del campo PM contiene los siguientes
    subcampos:

    – TTI (Trail Trace Identifier). El TTI es similar
    al octeto J0 en SONET/SDH. Se usa para identificar la
    señal del origen al destino dentro de la red. El TTI
    contiene los Identificadores de Punto de Acceso (API – Access Point
    Identifiers) que se usan para especificar el Identificador de
    Punto de Acceso Origen (SAPI) y el Identificador del Punto de
    Acceso Destino (DAPI). Los APIs contienen información del
    país de origen, del operador de la red y otros detalles
    administrativos.

    • BIP-8 (Bit Interleaved Parity). Este es un octeto que
      se usa para Detección de Error. El octeto BIP-8 provee
      "bit interleaved parity – 8 code". El BIP-8 computa todo
      el OPU y se inserta en el BIP-8 SM dos tramas más
      tarde.
    • BDI (Backward Defect Indication). Este es un
      único bit que lleva información en cuanto a fallo
      de la señal en la dirección
      ascendente.
    • BEI (Backward Error Indication) y BIAE (Backward
      Incoming Alignment Error). Estas señales llevan
      información sobre los bloques "interleaved-bit"
      detectados con error en la dirección ascendente.
      También se usan para llevar errores de alineación
      de entrada (IAE
    • Incoming Alignment Errors) en la dirección
      ascendente.
    • Bits de estado para la señal de
      indicación y mantenimiento (STAT – Status bits). Estos
      tres bits indican la presencia de señales de
      mantenimiento.

    1.10.5. Cabecera TDM (Tandem Connection Monitoring)
    del ODU .

    Una determinada función implementada en las redes
    SONET/SDH es TCM (Tandem Connection Monitoring), una
    funcionalidad que permite la gestión de la señal a
    través de múltiples redes. La comprobación
    jerárquica de errores usando los octetos de paridad es
    otra función que se puede realizar. Además de esto,
    también el G.709 permite las funciones de gestión
    de la señal tales como las encontradas por ejemplo en los
    servicios al por mayor de longitud de onda.

    Los octetos de la cabecera TCM
    están definidos en la cabecera de la fila 2, columnas 5 a
    13 así como en la fila 3, columnas 1 a 9 en la cabecera
    del ODU. Cada campo TCM contiene los subcampos – como ya se
    describió en Path Monitoring – con BIAE adicional.
    La funcionalidad TCM implementada en el OTN es capaz de
    monitorizar hasta 6 "tandem connections" independientemente. TCM
    permite el anidamiento y el solape de las conexiones de
    monitorización ODU.

    Como se ilustra en la figura 11, es posible la
    monitorización entre A1-A2, B1-B2 y C1-C2 en modo anidado.
    Con B1-B2, solo es posible en modo cascada. Potencialmente estas
    funcionalidades se pueden usar por carriers para el mantenimiento
    de sus propios SLAs (Service Level Agreements) dentro de sus
    redes. Los octetos adicionales de cabecera del ODU se describen
    más abajo.

    • RES. Estos octetos están reservados para la
      futura estandarización internacional. Todos los octetos
      están a cero ya que habitualmente no se
      usan.
    • TCM/ACT. Este campo de un octeto se usa para la
      activación y desactivación de los campos TCM. En
      la actualidad, estos campos aún están en
      estudio.
    • EXP. Estos octetos están reservados para
      futuros usos experimentales.
    • General communication channels (GCC1,GCC2). Estos dos
      campos permiten la comunicación entre dos elementos de
      la red con acceso a la estructura de trama ODU.
    • Automatic Protection Switching y Protection
      Communication Channel (APS/PCC). Es posible la
      conmutación APS en uno o más niveles.
    • Fault Type y Fault Location channel (FTFL). Se
      reserva un octeto en la cabecera del ODU para el mensaje FTFL.
      Este octeto provee información del estado de fallo
      incluyendo información en cuanto al tipo y
      ubicación del fallo. El FTFL está relacionado con
      el tramo TCM.

    La subestructura contiene: campos de indicación
    de fallo hacia adelante y hacia atrás, campos de
    identificación del operador anterior y posterior, y campos
    específicos del operador anterior y posterior que realiza
    las funciones siguientes:

    • Campo de Indicación del Tipo de
      Fallo.

    Los códigos especificados indican las situaciones
    siguientes:

    • Sin Fallo
    • Fallo de la Señal
    • Degradación de la Señal

    Los octetos adicionales en el campo del mensaje FTFL
    están reservados para la futura estandarización
    internacional.

    • Campo Identificador del Operador .

    Este campo especifica el origen geográfico del
    operador e incluye un campo de segmento nacional

    • Campo Específico del
      Operador.

    Estos campos no están estandarizados por las
    recomendaciones ITU-T G.709

    • Cabecera del OTU (Optical Channel Transport Unit)
      y Alineación de la Trama.

    El OTU se usa en la OTN para soportar el transporte
    vía una o más conexiones de canal óptico.
    También especifica la Alineación de Trama y el
    FEC.

    La cabecera de la Alineación de Trama es parte de
    la cabecera del OTU. Se sitúa en la fila 1, columnas 1 a 6
    del OTU en que se define una Señal de Alineación de
    Trama (FAS

    -Frame Alignment Signal) (figura 13). Como las tramas
    OTU y ODU pueden abarcar múltiple tramas OTU, se define
    una señal de cabecera estructurada multitrama. La
    Señal de Alineación Multitrama (MFAS – Multi
    Frame Alignment Signal) se define en la fila 1, columna 7 de la
    cabecera OTU/ODU. El valor del
    octeto MFAS se incrementa con cada trama OTU/ODU.

    La cabecera de la Sección de
    Monitorización consta de los subcampos descritos para la
    cabecera de la monitorización del camino, con
    excepción del bit de Error de Alineación de Entrada
    (IAE – Incoming Alignment Error).

    Este bit permite al punto de entrada informar al punto
    de salida de que ha sido detectado un error de alineación
    en la señal de entrada. IAE se pone a "1 " cuando ocurre
    el error, de otra forma es puesto a "0".

    General Communication Channel 0 (GCC0) se usa como un
    canal de comunicación entre puntos de terminación
    del OTU.

    1.10.6. Forward Error Correction
    (FEC).

    Junto con la cabecera del OCh del "Digital Wrapper
    Envelope", se añade un ancho de banda adicional – en
    este caso el FEC. El algoritmo
    implementado/FEC permite la corrección y detección
    de errores en un enlace óptico.

    FEC ya es ampliamente usado por los operadores de cable
    submarino en varios diseños.

    También hay varios algoritmos/códigos que se pueden usar para
    realizar la corrección del error.

    La implementación FEC definida en la
    recomendación G.709 usa el llamado Código
    Reed-Solomon RS(255/239). Aquí una fila OTU se divide en
    16 subfilas cada una de ellas conteniendo 255 octetos. Las
    subfilas están formadas por "byte interleaved",
    significando que la primera subfila consta del primer octeto de
    la cabecera y el primer octeto de los datos. El primer octeto FEC
    se inserta en el octeto 240 de la primera subfila. Esto es verdad
    para todas las 16 subfilas.

    De estos 255 octetos, 239 se usan para calcular la
    comprobación de paridad del FEC, el resultado del cual se
    transmite en los octetos 240 a 255 de la misma
    subfila.

    El código Reed-Solomon detecta errores de 16 bits
    o corrige errores de 8 bits en una subfila. El FEC RS (255,239)
    se especifica para la interfaz plenamente estandarizada IrDI.
    Otras interfaces OTUkV (p.e.; IaDI)– que solo están
    funcionalmente estandarizadas.

    – pueden usar otros códigos FEC.

    • El caso de uso de FEC en redes
      ópticas.

    FEC permite la detección y la corrección
    de errores de bits causados por fallos físicos en el medio
    de transmisión. Estos fallos se pueden clasificar en
    efectos lineales (atenuación, ruido y
    dispersión) y no lineales (four wave mixing, self phase
    modulation, cross phase modulation).

    Cuando se usa FEC en un enlace de red, el operador de
    red puede aceptar una señal de calidad más baja en
    el enlace ya que estos errores potenciales se pueden
    corregir.

    En el cuadro se ilustra el efecto de un aumento de la
    calidad de la señal en tres casos. En un caso, no se usa
    FEC. En los restantes dos casos, se utiliza FEC pero con
    diferentes algoritmos de codificación.

    En este ejemplo un BER (Bit Error Rate) de entrada de
    aproximadamente 10-4 , se puede mejorar a un BER de
    salida de aproximadamente 10 -15 en el mejor de los
    casos. Sin embargo el BER de salida no demuestra mejora cuando no
    se usa un algoritmo FEC.

    • Los beneficios del FEC en las redes
      ópticas.

    La mejora del potencial en la calidad de la señal
    en un enlace óptico ofrece muchas ventajas
    incluyendo:

    • ganancia en nivel de potencia de aproximadamente 5
      dB. Esto se consigue cuando se usa 7% FEC. (correlacionando a
      una expansión de enlace de aproximadamente
      20km).
    • reducción en el uso de regeneradores 3R. Esto
      permite incrementar la distancia entre enlaces.
    • uso de los enlaces existentes de 2.5Gbit para
      transportar tráfico de 10Gbit. Esto ha sido intentado y
      puede ser posible dado que el FEC permite la corrección
      de una calidad de señal más baja.
    • posibilidades de aviso anticipado. Algunos Elementos
      de la Red (NE) monitorizan los errores corregidos en los
      enlaces. Este parámetro se puede usar sucesivamente como
      una herramienta de aviso anticipado mediante el cual la
      cantidad de errores corregidos en un enlace puede significar el
      debilitamiento de un componente del propio enlace.

    Una vez se ha formado el canal óptico, se
    añade una cabecera adicional no asociada a las longitudes
    de onda individuales del OCh, que forman entonces las Secciones
    deMultiplexación Ópticas (OMS) y las Secciones de
    Transmisión Ópticas (OTS).

    En el nivel de la Sección de
    Multiplexación Óptica (OMS), se trnsportan tanto
    los datos OMS y como la cabecera no asociada. Los datos OMS
    constan de OChs multiplexados. La cabecera del OMS, aunque sin
    definir en este punto, intenta soportar la monitorización
    de la conexión y asistir a los proveedores de servicio en
    sus problemas y el aislamientode los fallos de la OTN.. El nivel
    de la Sección de Transmisión Óptica (OTS)
    transporta los datos OTS así como la cabecera de OTS.
    Similar al OMS, el OTS transporta las secciones multiplexadas
    ópticamente descritas anteriormente. La cabecera del OTS
    -sin embargo no completamente definida -se usa para funciones de
    mantenimiento y operación. El nivel OTS permite al
    operador de la red realizar tareas de monitorización y
    mantenimiento entre los elementos de la red que incluyen; OADMs,
    multiplexadores, desmultiplexadores y conmutadores
    ópticos..

    • Aplicaciones de medida del FEC.

    La OTN provee extensiva funcionalidad OAM&P para
    múltiples longitudes de onda y así requiere una
    extensa cabecera. Para garantizar la disponibilidad de ancho de
    banda y la calidad de la transmisión de la red, los
    octetos de la cabecera necesitan ser monitorizados. Además
    de monitorizar el estado de estos octetos de cabecera, el sistema
    necesita ser verificado bajo presión.
    Este procedimiento ejecuta principalmente por la
    introducción de alarmas y errores en el sistema y a
    continuación medir su efecto en la
    transmisión.

    La tecnología DW (Digital Wrapper) y el FEC
    implementado en la OTN son tecnologías relativamente
    nuevas ofreciendo aplicaciones relacionadas al uso del R&D.
    Las aplicaciones de medición en producción e instalación ya
    están o en uso o planificadas en un futuro.

    • Las pruebas en R&D, producción e
      instalación son principalmente funcionales y
      cubren:
    • la verificación de la integridad de la
      señal (potencia óptica, posibilidad del DUT para
      sincronizar la trama, y otros parámetros)
    • la prueba de señales de mantenimiento –
      prueba de alarmas (p.e. LOS, AIS, etc.)
    • inserción de error en la señal de
      prueba
    • pruebas de mapeo del OTUk (p.e. mapeo de una
      estructura SONET/SDH en el OTUk)
    • pruebas de multiplexación del OTUk (p.e.
      multiplexación de un ODM1 en un ODU2)
    • pruebas de la cabecera G.709 (p.e. pruebas de la
      sección de monitorización, de la
      monitorización del camino y FTFL)
    • interoperabilidad, en donde se requiere pruebas de
      TCM
    • pruebas de error del FEC
    • estimulación de los Elementos de Red con
      anomalías (p.e. alarmas y errores).

    1.10.7. Pruebas de Estímulos.

    Un estímulo se envía al DUT y la
    señal devuelta se monitoriza en el equipo de medida. La
    señal recibida se debe correlacionar con el
    estímulo. La dos señales no deberían ser
    iguales, entonces el usuario recibe la información en el
    DUT permitiendo que posteriormente se puedan llevar a cabo
    más investigaciones.

    Los posibles estímulos podrían incluir los
    errores y alarmas estándar del OTN como se definen en las
    recomendaciones G.709.

    1.10.8. Mapeo y desmapeo de las señales
    cliente.

    La estructura de las tramas de OTN hacen posible el
    mapeo de varios tipos de tráfico en las OPUs. Esto incluye
    por ejemplo; SONET/SDH (STM-256) en OPU3, mapeo de celdas ATM en
    el OPU y el mapeo de tramas Generic Frame Procedure (GFP) en el
    OPU. Por supuesto las diferencias de velocidad entre el cliente y
    el OPU necesitan ser ajustadas. También esta prueba es
    extremadamente útil ya que se requieren mapeos
    síncronos o asíncronos para los distintos mapeos
    del cliente. Con el fin de realizar esta medida, entonces se debe
    transmitir una señal de rango variable para su mapeo en el
    OPU por el DUT. Entonces el receptor puede detectar si el cliente
    ha sido mapeado apropiadamente en el OPU.

    1.10.9. Pruebas del FEC.

    Con el fin de hacer una comprobación completa del
    FEC, se inserta un error en el OCh y entonces se transmite a
    través de los Elementos de la Red OTN.

     

    En el extremo receptor, se comprueba el OCh para
    determinar si el error fue corregido por el DUT. Esta prueba se
    realiza insertando distintas cantidades de errores y permitiendo
    al usuario comprobar sucesivamente la capacidad de
    corrección de error de su Elemento de Red. Si el
    número de errores insertados excede la capacidad de
    corrección del Elemento de Red, el equipo de medida lo
    reflejará como error o errores incorregibles.

    Partes: 1, 2, 3

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