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IFCM0410 Certificación Profesional: Gestión y Supervisión de Alarmas
en redes de Telecomunicaciones
UF1854.- Monitorización de Red y Resolución de Incidencias
UD1.- Redes de Comunicaciones
Redes de Transporte
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Redes de Transmisión
Redes de Transmisión/Transporte:
Redes de Fibra Óptica, SDH y DWDM
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Redes de Transmisión
Las tecnologías y esquemas de transmisión típicamente se refieren a las funciones del
protocolo de la capa física, tales como modulación, demodulación, codificación de línea,
ecualización, control de errores, sincronización de bits y de multiplexación, pero el término
también puede implicar funciones de protocolo de capa superior, por ejemplo, la
digitalización de una señal de mensaje analógica, y la codificación de fuentes (compresión).
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Redes de Transmisión, PCM
Para soportar este enorme tráfico de banda ancha, es totalmente necesario incrementar la
capacidad de las actuales redes de troncales de telecomunicaciones. La misión de estas
redes troncales es transportar el tráfico de las diferentes fuentes mediante la compartición
de los sistemas de transmisión y de conmutación entre los distintos usuarios. Es decir,
concentran y distribuyen el tráfico generado por todos los usuarios a través de sus redes de
acceso.
Mediante PCM (Pulse Code Modulation) fue posible la utilización múltiple de una única
línea por medio de la multiplexación por división en el tiempo o TDM (Time Division
Multiplexing), consistente en segregar muestras de cada señal en ranuras temporales que
el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el
transmisor.
Para ello, la señal telefónica es digitalizada, es decir, convertida en una ristra de bits para su
transmisión por el cable de cobre.
La señal vocal analógica es limitada en la banda de 0,3 a 3,4 KHz (su ancho de banda es, por
lo tanto, de 3,1 KHz), muestreada a una frecuencia de 8 KHz (es decir, se toma una muestra
cada 125 microsegundos), cuantificada, codificada, y después transmitida a una tasa
binaria de 64 Kbps.
La tasa binaria de 2.048 Kbps (2 Mbps ó E1) es el resultado de multiplexar 30 canales en la
misma trama con la necesaria información de señalización (30+2)
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Redes de Transmisión, PDH
Jerarquía Digital Plesiócrona: PDH (plesiochronous Digital hierarchy)
Permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio mediante técnicas de
multiplexación por división en el tiempo.
La jerarquía básica es un E1 (“PCM”) agrupa 30+2 canales de 64kb/s obteniendo 2048
Kbits/s (“2Megas”)
El término plesiócrono se deriva del griego
plesio, cercano y chronos, tiempo, y se refiere
al hecho de que las redes PDH funcionan en un
estado donde las diferentes partes de la red
están casi, pero no completamente
sincronizadas. La tecnología PDH, por ello,
permite la transmisión de flujos de datos que,
nominalmente, están funcionando a la misma
velocidad (bit rate), pero permitiendo una
cierta variación alrededor de la velocidad
nominal gracias a la forma en la que se
construyen las tramas.
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Redes de Transmisión, PDH
La señal telefónica es digitalizada, es decir, convertida en una ristra de bits para su
transmisión por el cable de cobre.
La señal vocal analógica es limitada en la banda de 0,3 a 3,4 KHz (su ancho de banda es,
por lo tanto, de 3,1 KHz), muestreada a una frecuencia de 8 KHz (es decir, se toma una
muestra cada 125 microsegundos), cuantificada, codificada, y después transmitida a una
tasa binaria de 64 Kbps.
La tasa binaria de 2.048 Kbps (2 Mbps ó E1) es el resultado de multiplexar 30 canales en la
misma trama con la necesaria información de señalización.
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Redes de Transmisión, PDH
PDH se basa en canales de 64 kbps. En cada nivel de multiplexación se van aumentando el
número de canales sobre el medio físico. Es por eso que las tramas de distintos niveles
tienen estructuras y duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cada trama
viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el
número de canales transportados en niveles superiores es múltiplo del transportado en
niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo con el régimen binario.
PDH en Europa
Nivel /Nª Circuitos/ kbps / Denominación
1
30
2.048
(E1)
2
120
8.448
(E2)
3
480
34.368 (E3)
4
1920
139.264 (E4)
E1:
Trama de 32 slots de tiempo de 8 bits
cada uno a una velocidad de 64kbit/s
Slot 0 y Slot 16 reservados para
administración y señalización del
canal. 30 circuitos libres.
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Redes de Transmisión, PDH, LOS y BER
Pérdida de trama (LOS)
La alarma en PDH denominada LOS (Lost of frame), se dispara cuando el nivel de la señal se
encuentra por debajo de un BER de 1 en 10³, esto puede ocurrir cuando se corta el cable de
transmisión o existe mucha atenuación en la señal. La alarma será retirada cuando se
detecten dos tramas PDH y no nuevas señales de LOS.
La tasa de error binario o VER (Bit Error Rate) — se define como el número
de bits recibidos de forma incorrecta respecto al total de bits enviados durante un intervalo
especificado de tiempo.
Ejemplo:
Supongamos que la siguiente secuencia de bits fue transmitida por un canal:
0 1 1 0 0 0 1 0 1 1,
pero se recibió la siguiente secuencia:
0 0 1 0 1 0 1 0 0 1,
Para determinar el BER se divide 3 (número de bits con error) por 10 (número total de bits).
La tasa de error de bit en este caso es de 0.3 o 30%.
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Redes de Transmisión, LOS, AIS, RDI
Señal indicadora de alarma (AIS, SIA)
La alarma denominada AIS (Alarm Indication Signal) es una señal de información
característica que poseen todas las jerarquías SDH. Es generada para remplazar el tráfico
normal cuando este contiene una condición defectuosa para poder prevenir fallos.
Remote Defect Indication (RDI)
La alarma denominada RDI (RemoteDefectIndication) es una señal que se envía al equipo
transmisor cuando se detectan alarmas como Lost of Frame, Lost of Signal o AIS
El proceso de justificación por una parte, y por otra el hecho de que la temporización vaya
ligada a cada nivel jerárquico, hacen que en la práctica sea imposible identificar una señal
de orden inferior dentro de un flujo de orden superior sin demultiplexar completamente la
señal de línea.
Uno de los mayores inconvenientes de la demultiplexación plesiócrona es que una vez
formada la señal múltiplex, no es posible extraer un tributario concreto sin demultiplexar
completamente la señal.
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Redes de Transmisión, PDH
La operación de inserción y extracción, se realiza al multiplexar y demultiplexar en cada
uno de los niveles de la jerarquía. Esto supone que para extraer una señal de 64 Kbps
dentro de una trama de nivel superior, se deban demultiplexar todos los niveles uno a
uno, identificando los bits de relleno, hasta el nivel inferior; de la misma forma, para
insertar una señal nueva de 64 Kbps se debe demultiplexar toda la trama nivel a nivel,
añadir la nueva señal, y multiplexar de nuevo todos los niveles, añadiendo o quitando los
bits de justificación
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Redes de Transmisión, SDH
Todos las carencias presentadas por PDH propiciaron la definición entre 1988 y 1992 de un
nuevo estándar mundial para la transmisión digital denominada SDH (Syncronous Digital
Hierachy) o JDS (Jerarquía Digital Síncrona) en Europa (ITU-T), y SONET (Syncronous Optical
NETwork) en Norte América.
El estándar SDH define interfaces de tráfico que son independientes de los distintos
vendedores de equipos, denominadas módulos de transporte síncrono o STM-N
(Syncronous Transport Module).
En SDH se parte de una señal de 155 Mbps denominada módulo de transporte síncrono de
primer nivel o STM-1, definida tanto para interfaz óptica como de cobre.
STM-1 :
STM-4 :
STM-16 :
STM-64:
STM-256:
155 Mbit/s
622 Mbit/s
2,5 Gbit/s
10 Gbit/s
40 Gbit/s
La fibra óptica se utiliza como mero sistema de transmisión, puesto que las funciones de
amplificación, encaminamiento, extracción e inserción de señales, etc., se realizan en el
dominio eléctrico.
Redes de Transmisión, SDH
El estándar SDH está definido originalmente para el transporte de señales de 1,5 Mbps,
2 Mbps, 6 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps y 140 Mbps a una tasa de 155 Mbps, y ha sido
posteriormente desarrollado para transportar otros tipos de tráfico, como por ejemplo
ATM ó IP, a tasas que son múltiplos enteros de 155 Mbps.
En la trama STM-1 se distinguen tres áreas: la tara de sección, los punteros de
justificación y la carga útil. Cada byte de la carga útil se corresponde con un canal de 64
Kbps.
Tara de sección o SOH (Section OverHead) para soportar características del transporte
tales como el alineamiento de trama, los canales de operación y mantenimiento, la
monitorización de errores, etc.. Se divide en RSOH y MSOH.
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Redes de Transmisión, SDH
Formación de la Trama:
El contenedor o C-n (Container) es la unidad básica de empaquetamiento para los canales
tributarios. Se tiene un contenedor especial para cada señal tributaria de PDH (ITU-T
G.703): C-4 para señales de 140 Mbps, C-3 para 45 y 34 Mbps, C-2 para 6,3 Mbps, C-12
para 2 Mbps, y C-11 para 1,5 Mbps. Estos contenedores tienen siempre un tamaño mayor
que la carga a transportar. La capacidad remanente es utilizada, en parte, para la
justificación; con el fin de eliminar las desviaciones temporales entre las señales PDH.
Las señales ATM pueden ser transportadas en la red SDH en los contenedores C-11, C-12,
C-3 y C-4. Para transportar IP, primero es necesario que la señal IP sea encapsulada
mediante PPP (IETF RFC 1661-1662), siendo transportada la trama sobre la carga útil de un
VC-4.
Un contenedor virtual o VC-n (Virtual Container) es el conjunto de un contenedor y la tara
de trayecto. La tara de trayecto o POH (Path OverHead) tiene como misión monitorizar la
calidad e indicar el tipo de contenedor; por lo tanto, el formato y tamaño del POH depende
del tipo de contenedor. El VC es la entidad de carga útil que viaja sin cambios a lo largo de
la red, siendo creada y desmantelada en los distintos puntos de acceso o terminación del
servicio de transporte.
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Redes de Transmisión, SDH
El siguiente paso para formar la señal STM-N completa, consiste en añadir un puntero en
una posición fija indicando el comienzo del VC dentro de la trama. En consecuencia, el VC
puede flotar dentro del área de carga que le es destinado, debiendo el puntero alinearse en
consecuencia. La unidad formada por el puntero y el VC se denomina unidad administrativa
o AU-n (Administrative Unit), o bien unidad tributaria o TU-n (Tributary Unit).
Después, se realiza un simple proceso de multiplexación por entrelazado de byte de un
conjunto de TUs, obteniendo una estructura denominada grupo de unidades tributarias o
TUG-n (Tributary Units Group). Este proceso es completamente síncrono.
Una o más unidades administrativas forman un grupo de unidades administrativas o AUG
(Administrative Unit Group). Finalmente, se debe dotar a la estructura obtenida de
información adicional que permita su transporte por el medio físico, es decir, del SOH. El
grupo de unidades administrativas junto a la SOH forman el STM-N.
La tara de trayecto o POH se asigna al contenido útil al multiplexarse en el VC,
permaneciendo con este VC hasta que sea demultiplexada la carga útil.
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Redes de Transmisión, SDH
La utilización de punteros en SDH
supone muchas ventajas respecto a la
utilización de bits de justificación en
PDH, desempeñando principalmente
dos funciones.
La primera misión del puntero es
identificar la posición de los VCs en la
trama correspondiente, que será una
AU o TU. Esto permite asignar de
forma flexible y dinámica el VC con la
información útil dentro de la trama
AU o TU. La segunda misión del
puntero es adaptar la velocidad
binaria de los VC a la velocidad
binaria del canal de transmisión. Es
decir, mediante un mecanismo de
justificación positiva, negativa o nula,
permiten absorber las diferencias de
frecuencia entre las diferentes señales
que forman un STM-N.
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Redes de Transmisión, SDH
El protocolo de gestión utilizado para comunicación con el sistema de gestión centralizado
es el protocolo de información de gestión común o CMIP (Common Management
Information Protocol) de la familia de protocolos OSI estandarizados por la ISO.
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Redes de Transmisión, SDH
Nodo SDH Genérico
Sincronización
La red de sincronización es la red que es responsable de distribuir la información de
sincronización a elementos de red que tiene que funcionar síncronamente para satisfacer
los requisitos de característica de deslizamiento de octetos de la Recomendación UIT-T
G.822.
Sincronización principal-subordinado. La sincronización principal-subordinado es un
método adecuado para la sincronización de redes SDH; donde se utiliza una jerarquía de
relojes en la que cada nivel jerárquico está sincronizado con referencia a un nivel superior,
el nivel mas superior es PRC (reloj de referencia primario) G.811.
Sincronización mutua: Es un concepto para lograr una red digital interconectada altamente
síncrona sin un reloj principal. Cada reloj de la central está fijado a la media de todas las
velocidades de reloj entrantes, de esta manera todas las centrales tienden a trabajar a la
misma frecuencia.
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Redes de Transmisión, SDH
Tipos Entradas de Sincronismo:
 Entrada Externa: Se conecta directamente una señal de reloj externa.
 Entrada por señal de línea STM-N: Se extrae la señal de reloj de una señal de línea.
 Entrada Señal PDH – E1 en el tributario: Se pueden seleccionar dos tributarios de 2
Mbit/s como fuentes de refernecia.
La arquitectura de las redes SDH está definida por la Recomendación G.803,
Frente a las estructuras
malladas de las redes
PDH, la tecnología SDH
apuesta por topologías
en anillo. Los anillos
permiten
conseguir
redes muy flexibles,
pudiendo
extraer
señales tributarias del
tráfico agregado en
cualquiera de los nodos
que conforman el anillo.
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Redes de Transmisión, SDH
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Redes de Transmisión, SDH, elementos
Regeneradores intermedios o IR (Intermediate Regenerators)
Como su propio nombre indica regeneran la señal de reloj y la relación de amplitud de las
señales digitales a su entrada, que han sido atenuadas y distorsionadas por la dispersión de
la fibra óptica por la que viajan. Los regeneradores obtienen la señal de reloj a partir de la
ristra de bits entrante.
Multiplexores terminales o TM (Terminal Multiplexers)
Es un elemento que se utiliza en un enlace punto a punto. Implementara únicamente la
terminación de línea y la función de multiplexar o desmutiplexar varios tributarios en una
línea STM-N.
Multiplexores de inserción y extracción o ADM (Add and Drop Multiplexers)
Se encargan de extraer o insertar señales tributarias plesiócronas o sícronas de cualquiera
de las dos señales agregadas STM-N que recibe (una en cada sentido de transmisión), así
como dejar paso a aquellas que se desee.
Distribuidores multiplexores o DXC (Digital Cross-Connect)
Permiten la interconexión sin bloqueo de señales a un nivel igual o inferior, entre cualquiera
de sus puertos de entrada y de salida. Los DXCs admiten señales de acceso, tanto
plesiócronas como sícronas, en diversos niveles.
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Redes de Transmisión, SDH
• Sección: unión directa entre dos equipos cualesquiera
• Línea: unión entre dos ADMs contiguos
• Ruta: unión entre dos equipos finales (principio-fin de un circuito)
Multiplexor
Origen
A
B
C
D
Repetidor
X
ADM
REP
Multiplexor
Intermedio
Multiplexor
Destino
Y
Z
ADM
ADM
A
B
C
E
D E
Sección
Sección
Línea
Sección
Línea
Ruta (A, B y C)
Ruta (D)
Ruta (E)
ADM: Add-Drop Multiplexor
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Redes de Transmisión, SDH
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Redes de Transmisión, LOS, AIS, RDI
Resumen características de una red SDH
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Redes de Transmisión, DWDM
DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing, que significa multiplexado compacto
por división en longitudes de onda.
Es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una sola fibra óptica mediante
portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un
LED.
Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su longitud de onda)
mientras que la multiplexación por división de frecuencia generalmente se emplea para
referirse a una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin
embargo, puesto que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la
radiofrecuencia y la luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta
un tanto arbitraria
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Redes de Transmisión, DWDM
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Redes de Transmisión, DWDM
Atenuación en función de la longitud de
onda
Primera
ventana
0,85 m
Atenuación (dB/Km)
2,0
Segunda
ventana 1,30
m
Tercera Cuarta
ventana ventana
1,55 m 1,62 m
1,8
Los picos corresponden
a absorción producida
por el ión hidroxilo, OH-
1,6
1,4
OH-
1,2
OH-

1,0
0,8
OH-
0,6

0,4

0,2
0
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
Luz visible Luz infrarroja Longitud de onda (m)
26 26
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Redes de Transmisión, DWDM
Esquema funcional de una conexión WDM
6
7
1310 nm
Rx
Láser
3ª vent.
Modulador
Externo
1548
1552
1556
1560
Transponder
15xx nm
Amplificadores
2
3
4
5
Filtro
DWDM
2
3
4
5
0
1
Combinador
Óptico
1532
1536
1540
1544
0
1
6
7
15xx nm
Rx
Amplifica
Da forma
Sincroniza
1310 nm
Tx
Transponder
F.O. 2ª vent.
F.O. 3ª vent.
Eléctrico
27 27
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Redes de Transmisión, DWDM
Ventaja de DWDM
Valencia
0
Km
40
80
120
160
Madrid
200
Enlace WAN de 10 Gb/s con SONET/SDH convencional:
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
240
280
320
360
2ª Ventana
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
REP
Repetidor
Enlace WAN de 10 Gb/s con DWDM:
2ª Ventana
3ª Ventana
Amplificador EDFA
Interfaces de 2,5 Gb/s
28 28
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Redes de Transmisión, DWDM
Diseño de un amplificador EDFA
Fibra dopada con
erbio (10-50 m)
Luz de 3ª o
4ª ventana
Aislante
Óptico
Acoplador
WDM
Láser de
bombeo
a 980 nm
Acoplador
WDM
Filtro
Óptico
Aislante
Óptico
Luz de 3ª o
4ª ventana
Láser de
bombeo
a 1480 nm
Ganancia 30 dB
29 29
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Redes de Transmisión, DWDM
Dentro de la familia WDM existen dos sistemas:
• CWDM (Coarse wavelength Division Multiplexing) - Multiplexación por división en
longitudes de ondas ligeras. Sistemas WDM con menos de ocho longitudes de onda
activas por fibra.
• DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) - Multiplexación por división en
longitudes de ondas densas. Sistemas WDM con más de ocho longitudes de onda
activas por fibra.
DWDM consigue un mayor número de canales ópticos reduciendo la dispersión
cromática de cada canal mediante el uso de un láser de mayor calidad, fibras de baja
dispersión o mediante el uso de módulos DCM "Dispersion Compensation Modules“.
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Redes de Transmisión, DWDM
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Redes de Transmisión DWDM
En la actualidad y pese a la actual crisis económica mundial, estamos asistiendo a una
auténtica revolución de las telecomunicaciones avanzadas derivada, principalmente, de la
liberalización del sector y el crecimiento de los usuarios de Internet y de la telefonía móvil.
Según datos de RHK el ancho de banda que soportarán las redes de telecomunicaciones se
incrementará alrededor de un 300% de 8 a 10 años.
Esta situación, ha propiciado la instalación de redes de gran capacidad y bajo coste basadas
en la fibra óptica como medio de transmisión. La única tecnología capaz actualmente de
explotar todo el ancho de banda ofrecido por la fibra óptica, es la DWDM (Dense
Wavelength Division Multiplexing), la cual permite además una evolución flexible y
económica de las presentes redes, respondiendo a la demanda de mayor ancho de banda
por parte de los nuevos servicios multimedia. La DWDM requiere componentes ópticos muy
complejos y caros, por lo que desde su aparición ha sido principalmente utilizada en enlaces
punto a punto a larga distancia. No obstante, la enorme demanda de ancho de banda y la
madurez de la tecnología DWDM, ha permitido su introducción en las redes metropolitanas.
El medio de transmisión utilizado en DWDM es la fibra óptica y, en concreto, la fibra óptica
monomodo. La fibra óptica monomodo, además de soportar mayores anchos de banda que
el resto medios de transmisión de señales, ofrece otras muchas ventajas: baja atenuación,
fácil instalación, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad de la señal,
posibilidad de integración, etc.
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Redes de Transmisión, DWDM
Los sistemas DWDM para largas distancias comercialmente disponibles en la actualidad
soportan hasta 1,6 Tbps (160 longitudes de onda a 10 Gbps), superando el cuello de
botella alcanzando en SDH/SONET en 10 Gbps.
La tecnología más utilizada en redes MAN en la actualidad, es SONET (Syncronous Optical
NETwork) del ANSI en Norte América y SDH (Syncronous Digital Hierarchy)o JDS (Jerarquía
Digital Síncrona) del ITU-T en Europa.
Tanto PDH, como SONET y SDH, son tecnologías de transmisión basadas en la
multiplexación en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing), que utilizan la fibra óptica
como mero sistema de transmisión; pero que realizan las funciones de amplificación,
encaminamiento, extracción e inserción de señales, etc. en el dominio eléctrico, a
diferencia de la DWDM.
Un grupo de investigadores de diferentes universidades, entre los que se encuentran
miembros del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Santiago de
Compostela, han conseguido batir el récord mundial en transmisión de datos a través de
fibra óptica: 1,05 Pbps.
1050 Terabits por segundo de velocidad de transmisión de datos, equivaldría a transferir el
contenido de 250 discos Blu-ray de doble capa en un solo segundo.
http://blogthinkbig.com/record-transmision-fibraoptica/
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Redes de Transmisión, DWDM
Redes DWDM
Las redes DWDM tienen generalmente una arquitectura física de enlaces punto a punto.
Básicamente, los tipos de elementos con los que nos podemos encontrar son:
OTM (Optical Terminal Multiplexer). Multiplexa (en transmisión) y demultiplexa (en
recepción) la totalidad de canales ópticos del enlace instalados hasta el momento.
OLA (Optical Line Amplifier). Amplifica la señal DWDM conjunta en el dominio óptico (sin
ningún tipo de regeneración eléctrica de cada uno de los canales individuales) para su
transporte a largas distancias.
OADM (Optical Add & Drop Multiplexer). Extrae información de un determinado canal
óptico, e inserta nueva información reutilizando dicho canal, sin alterar al resto de canales
multiplexados y sin ningún tipo de conversión electroóptica. Tradicionalmente estos
equipos no permitían reconfigurar remotamente vía software qué canales extraer y añadir
o dejar en paso; no obstante, los avances en filtros ópticos y transpondedores
reconfigurables han subsanado esta limitación de DWDM.
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Redes de Transmisión, DWDM
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Redes de Transmisión, DWDM
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Redes de Transmisión, DWDM
Topología en Anillo
Similar a los anillos SONET/SDH
B
ADM
1
ADM
A
1
1
Anillo WDM
4  con
protección
ADM
OC-48c f.d. (2ª vent.)
4 * OC-48c (4  3ª vent.)
4 * OC 48c (4 3ª vent.) reserva
D
ADM
1
C
AB: 1
BC: 2
CD: 3
DA: 4
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Redes de Transmisión, DWDM
Topologías malladas con cross-connects
Optical Cross Connect
(OXC)
1310 nm
ADM
4
ADM
25
7
1
32 
1310 nm
ADM
Circuito OC-48 (2,5 Gb/s)
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Redes de Transmisión, DWDM
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