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Broadband Communications - Next Generation Networks

UPC/DAC October 2006 1

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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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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


• 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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• Tratamiento de la supertrama

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Jerarquía digital síncrona (1/2)

• SDH/SONET



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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

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