Broadband Communications - Next Generation Networks
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Medios físicos de transmisión
• Líneas de cobre directas multihilos• Líneas telefónicas• Cables coaxiales• Fibra óptica• Enlaces de radio, satélites• Enlaces de infrarrojos
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Medio de Transmisión LimitaciónPares de hilos Susceptible al ruido
eléctricoHilos trenzados DiafoníaCables planos Radian a alta frecuenciaCables multihilos con malla Efecto piel al operar a alta
frecuenciaCable coaxial 10 a 50 MbpsFibra óptica Hasta 1Tbps*
* Usando multicanalización por división de longitud de onda.
Limitaciones en medios físicos de transmisión
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Normalización de velocidades (1/3)
• Voz digital: 64 kbps– Para digitalizar la voz, la red telefónica toma muestras codificadas en 8 bits cada
125 microsegundos (8 kHz): 8 x 8 kHz = 64 kb/s.
• Música digital: 705,6 kbps– Un CD usa muestras codificadas cada 22,7 microsegundos (44,1 kHz): 705,6
kb/s.
• Troncal telefónica: 1544 ó 2048 kbps– 24 canales telefónicos juntos por una línea más el “framing”, necesitan: 1544
kb/s. Es lo que se llama una línea T1 (norma americana).– 30 canales telefónicos juntos por una línea, necesitan: 2048 kb/s. Es lo que se
llama una línea E1 (norma europea).
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Normalización de velocidades (2/3)
125 microsegundos
byte de“framming”
24 ó 30 bytes delos canales de voz
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Europa U.S.A.
E0 - 64 kb/s T0 - 56 kb/sx30
E1 - 2.048 kb/s (serie G.700) T1 - 1.544 kb/s (24x64 kb/s)x4 x4
E2 - 8.444 kb/s T2 - 6.312 kb/sx4 x7
E3 - 34.368 kb/s T3 - 44.736 kb/sx4 x6
E4 - 139.264 kb/s T4 - 274.176 kb/s
Normalización de velocidades (3/3)
• para los enlaces en una WAN
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Líneas de cobre
Datos = Va - VbDatos + Ruido = (Va + R) - (Vb + R) = Va - Vb
• Pares de hilos
• Cable coaxialNúcleo de
cobre
Materialdieléctrico
Malla demetal
Forro protectoraislante
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Líneas de cobre UTP
• UTP: Unshielded twisted pair• Pares de hilos no-apantallados• Barato• Hasta 100 Mb/s y hasta 100 mts• Categorías (documento TSB-36 del EIA):
– Categoría 3: hasta 16 MHz– Categoría 4: hasta 20 MHz– Categoría 5: hasta 100 MHz
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Líneas de cobre STP
• STP: Shielded twisted pair• Pares de hilos apantallados• Más caro• Puede trabajar a más de 100 Mb/s
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Fibra óptica (1/4)
Núcleo devidrio
Revestimientode vidrio
Forroprotector
NúcleoRevestimiento
Seccióntransversal
Perfil delíndice derefracción
Pulso deentrada
Trayectoriasde luz
Pulso desalida
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0.85 micras 1.3 micras 1.5 micras
espectro200 nm 200 nm 200 nm
Fibra óptica (2/4)
• La fibra es transparente en tres bandas de unos 200 nm de ancho, y centradas en 0.85, 1.3 y 1.5 micras de longitud de onda.
• Cada una de esas bandas tiene una capacidad de 25 teraherzios, y por tanto una sóla fibra podría transmitir entre 50 y 75 terabits por segundo !!
• En realidad el ancho de banda es menor, debido a la dispersión:– dispersión modal– dispersión cromática (diferentes frecuencias se propagan a diferentes
velocidades).– dispersión material (impurezas).
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Fibra óptica (3/4)• Otros fenómenos que dificultan el ancho de banda efectivo y el alcance
– absorción por impurezas: la intensidad se va atenuando con la distancia– variación de la longitud de la fibra con los cambios de temperatura– los dispositivos de señalización, que convierten las señales eléctricas a ópticas y viceversa,
que se pueden construir sólo dan unos pocos de gigabits por segundo.• La fibra multimodo es más tolerante en la precisión del ajuste del transmisor,
receptor e interconexiones.– Instalación más barata– hay dos tipos:
• de índice brusco• de índice gradual
• la fibra monomodo tiene superiores prestaciones. Más distancia, y más ancho de banda.
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Fibra óptica (4/4)• La máxima atenuación entre dos equipos debe ser de 11 dB (decibelios), para la
fibra de 62.5 micras.
estación deATM
estación deATM
Par de conectores0.5 - 1.5 dB
cable defibra óptica
0.3 - 1 dB/Km
Par de conectores0.5 - 1.5 dB
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SDH y ATM• SDH: Synchronous Digital Hierarchy• SDH/Sonet es una tecnología de transmisión
(G.707-G.709)– la forma en que los datos están codificados– velocidades– esquemas de multiplexación– técnicas de codificación– medios de transmisión
• ATM es una tecnología de conmutación– mecanismos usados para encaminar los datos a través de la red
• Encima suelen ir los servicios de datos: FrameRelay y SMDS
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SDH/SONET (1/2)
• SDH es un conjunto de normas telefónicas dirigido a sustituir los tres conjuntos de normas actuales: USA, Japón y Europa.
• Es una jerarquía de señales ópticas que son múltiplos de 51.84 Mb/s (OC-1: Optical Carrierat Level 1)
• STS-x (Synchronous Transport Signal) son sus contrapartidas eléctricas.
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SDH/SONET (2/2)
• SONET es parte de SDH.• SONET: Synchronous Optical NETwork• SONET es un conjunto de estandares de
interfaces ópticas para las redes de transporte. Incluye estandares de velocidades y formatos así como parámetros ópticos y eléctricos.
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La capa física
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Jerarquía digital plesiócrona (1/3)
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Jerarquía digital plesiócrona (2/3)
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Jerarquía digital plesiócrona (3/3)
• Tratamiento de la supertrama
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Jerarquía digital síncrona (1/2)
• SDH/SONET
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Jerarquía digital síncrona (2/2)
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Ventajas SDH (1/2)
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Ventajas SDH (2/2)
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• Tres niveles de overhead– SOH: section error monitoring (F1 OAM)– LOH: Line error monitoring (F2 OAM)– POH: Path error monitoring (F3 OAM)
Mux/demux deseñales STS
Mux/demux deseñales STSrepetidor repetidor
UNI/NNIUNI/NNI
sección secciónsección
línea
path
SONET
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STS-1Payload
sectionoverh
lineoverh
Payload = 49.536 Mbps
(9 filas x 86 bytes x 8 x 8000tramas/s)
87 bytes3 bytes
3 bytes
6 bytes
9 filas
pathoverh
SONET• SONET transmite datos en tramas:
– la trama OC-1 es un conjunto bidimensional de 90 columnas por 9 filas de bytes.
• Las primeras 3 columnas (27 bytes) son el overhead de transporte• la velocidad es 8000 tramas por segundo (cada 125 microsegundos):• 90 x 9 x 8 x 8000=90 x 9 x 64 kbps = 51.84 Mbps
– la trama de OC-n son n tramas de OC-1
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STS-1Payload
sectionoverh
lineoverh
87x3 bytes9 bytes
Cada 125 μspathoverh
STS-3c
• 3 tramas STS-1 forman una STS-3c• 3 x 51.84 Mbps = 155.2 Mbps
3 bytes
6 bytes
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Jerarquía de SONET/SDHSONET(ANSI)
SeñalÓptica
SDH(ITU-T)
Tasa de bit(Mbps)
STS-1 OC-1 51.84STS-3 OC-3 STM-1 155.52STS-9 OC-9 STM-3 466.56STS-12 OC-12 STM-4 622.08STS-18 OC-18 STM-6 933.12STS-24 OC-24 STM-8 1244.16STS-36 OC-36 STM-12 1866.24STS-48 OC-48 STM-16 2488.83STS-96 OC-96 STM-32 4976.64STS-192 OC-192 STM-64 9953.280STS-n OC-n n X 51.84
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STS-1
STS-3
STS-12
STS-48
OC-1
OC-3
OC-12
OC-48
STM-0
STM-1
STM-4
STM-16
51.84 Mbps
155.52 Mbps
622.08 Mpbs
2488.830 Mbps
810
2430
9720
38880
90
270
1080
4320
774
2340
9387
37575
SONET(ANSI)
señalóptica
SDH(CCITT) Velocidad
trama:bytes
trama:bytes/fila
máx payload:bytes
Jerarquía de SONET/SDH
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Sonet/SDHtransmission and services
ATMSwitching and services
ServicesFrame relay SMDS
Switcheddigital Voice
155-Mbps ATM
622-Mbpsdedicated line
LAN orserver
Supercomputer
45-Mbps ATM
LAN 155-Mbpsdedicated line
ATM = Asynchronous transfer modeSMDS = Switched Multimegabit Data Service
Estructura en capas de comunicaciones
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Interfaces físicas para ATM según el ATM Forum (1/2)
• Fibra óptica – 100 Mbps 4B/5B sobre MMF TAXI– 155 Mbps OC-3c sobre MMF Sonet– 155 Mbps OC-3c sobre SMF Sonet– 622 Mbps OC-12c sobre SMF Sonet– 2.5 Gbps OC-48 sobre SMF Sonet– 155 Mbps 8B/10B sobre MMF (Fibre Channel)
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Interfaces físicas para ATM según el ATM Forum (2/2)
• Cobre – 155 Mbps STS-3c (STM-1) sobre UTP-5– 25 Mbps 4B/5B sobre UTP– 1.544 Mbps T1 (sobre TP)– 2.048 Mbps E1 sobre coaxial– 45 Mbps DS-3 sobre coaxial– 34 Mbps E3 sobre coaxial– 51.84 Mbps STS-1/CAP16 (4 bits/transición),UTP-3– 155 Mbps 8B/10B sobre STP
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FramingDataRate
(Mbps)
MultimodeFiber
Single-ModeFiber
Media
Coaxial CableUTP-5 UTP-3 STP
DS E1 J2
1.5442.0486.23
(TP)
(TP)DS3 E3 E4
4534139
ATM25STS 1STS3c/STM1
25.651.8155
STS12c/STM4B/5B (TAXI)8B/10B(Fiberchannel)
622100155
Velocidades según el medio de transmisión