TELECOMUNICACIONES III

TELECOMUNICACIONES III

DISEO DE UN ENLACE SDH (Synchronous Digital Hierarchy) POR FIBRA OPTICA

Universidad Tecnolgica del Per

Facultad de Ingeniera de Sistemas y ElectrnicaMorales Poves, Eduardo HantonyLoayza Izquierdo, RonaldNieto Castillo, Walter Oliviereduardo47_1@hotmail.comRonlec@hotmail.comwnc_1995_14@hotmail.comResumen

Este laboratorio consiste en disear una red SDH, transmisin y recepcin teniendo como puntos o nodos principales las direcciones de los domicilios, en la ciudad de lima, de los miembros de este grupo de laboratorio, para ello se recurrir la ayuda del software Google Earth, tambin se analizar un artculo referente al tema con ello se obtendr los clculos matemticos necesarios para el desarrollo de la experiencia, por otro lado se escoger velocidad de transmisin STM 4 como servicio entre las direcciones de los puntos.

1. IntroduccinPara las redes de telecomunicaciones, la parte encargada de determinar el rendimiento de la red, son los sistemas de transmisin, estos son utilizados para el transporte de datos o informacin, y esto puede realizarse a travs de vas como la inalmbrica o por fibra ptica.

En la actualidad, una de las tecnologas ms utilizadas para el transporte de datos de alta velocidad es SDH, porque con esta se pueden multiplexar seales de transferencia de bajo orden con canales de alta velocidad, adems permite una interconexin de sistemas entre otros pases o incluso continentes, siendo la topologa de red ms utilizada en SDH la de anillo por que los nodos estn interconectados uno despus de otro en forma de crculo, permitiendo una alta capacidad de desempeo y proteccin de los datos transmitidos a travs de la red.

Entonces la tecnologa de SDH surge como respuesta a necesidades de anchos de banda mayores que en la actualidad soportan servicios de: telefona, video, datos, Internet y por consiguiente todos los beneficios de los sistemas de transmisin digital.

Se realizar entonces el diseo de enlace usando la tecnologa SDH para fibra ptica a nivel interdistrital dentro de la ciudad de lima, siguiendo el formato del documento referente usado para este tema, el estudio de campo se realizar con la ayuda del Google Earth, el cual nos permitir conocer las distancias de transmisin entre los puntos del enlace, mediante tablas y clculos tericos se obtendrn los parmetros requeridos para el diseo de este enlace de fibra ptica.

La realizacin de esta experiencia nos permitir reconocer las diferentes tecnologas de acceso a la implementacin de redes de transmisin de datos.

2. Objetivos Disear un enlace utilizando SDH en fibra ptica, entre las direcciones de los 3 miembros del grupo de laboratorio y la universidad Tecnolgica de Per. Se realizar el clculo de los parmetros de atenuacin, potencia margen y la potencia de transmisin. 3. Fundamento Terico3.1 Transmisin de datos por fibra ptica

La transmisin de datos por fibra ptica puede ser analgica o digital, aunque es mayormente digital. Las redes informticas y de telefona son digitales, la televisin por cable actualmente es analgica pero est migrando a digital, y los sistemas de CCTV posiblemente tambin lo hagan.Tanto las transmisiones analgicas como las digitales tienen algunos parmetros comunes y diferencias importantes. Para ambos tipos de transmisin, el margen de prdida ptica o el presupuesto de potencia ptica es lo ms importante. Las transmisiones de datos analgicas se prueban mediante la medicin de la relacin seal-ruido para determinar el margen de enlace, mientras que las transmisiones digitales utilizan la tasa de bits errneos para medir el rendimiento. Ambas transmisiones deben probarse sobre todo el ancho de banda especificado para la operacin; sin embargo, actualmente la mayora de los enlaces son especficos para una aplicacin de red, como CATV AM o monitores a color RGB para transmisiones analgicas y SONET, Ethernet o canal de fibra para transmisiones digitales. [1]

Fig 3.1 .Enlace punto a punto por fibras pticas. [2]3.2 Jerarqua Digital Sncrona (SDH)

Lajerarqua digital sncronaes un conjunto de protocolos de transmisin de datos. Se puede considerar como la revolucin de lossistemas de transmisin, como consecuencia de la utilizacin de lafibra pticacomo medio de transmisin, as como de la necesidad de sistemas ms flexibles y que soporten anchos de banda elevados.

Uno de los objetivos de esta jerarqua estaba en el proceso de adaptacin del sistemaPDH, ya que el nuevo sistema jerrquico se implantara paulatinamente y deba convivir con la jerarqua plesicrona instalada. sta es la razn por la que laITU-Tnormaliz el proceso de transportar las antiguastramasen la nueva. La trama bsica de SDH es elSTM-1, con una velocidad de 155Mbit/s.Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominadocontenedor. Una vez encapsulados se aaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, despus de un proceso demultiplexacin, se integra dentro de la estructura STM-1. Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel debytevarias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4, STM-16, STM-64 y STM-256. [3]

Figura 3.2. Estructura de Jerarqua Digital Plesicrona. [3]3.3. Componentes de una red SDHRegeneradores

Son los responsables de

mantener las caractersticas fsicas de la seal a lo largo de toda la red supervisando la calidad de la seal recibida.

Multiplexores terminales de lnea (LTMUX PTE) Permiten insertar seales plesicronas sncronas (llamadas afluentes) de tramas sncronas de nivel superior (llamadas seales agregadas). En la nomenclatura ITU se

denominan Elementos de Terminacin de Trayecto (PTE).Multiplexores de insercin y extraccin (ADM)

Permiten insertar y extraer seales plesicronas o sncronas (afluentes) en (o de) tramas sncronas de nivel superior (agregadas). Son el elemento bsico de las redes con topologa en anillo, muy adecuadas para configuraciones redundantes y tolerantes a fallos.

Distribuidores-Multiplexores (DXC)

Permite realizar conmutacin, insercin y extraccin de seales plesicronas o sncronas a varios niveles.

Permitir el mapeo de seales plesicronas en afluentes sncronos llamados contenedores virtuales, as como la conmutacin entre estos, desde el conmutador virtual de menor nivel hasta el de nivel superior. [4]

Fig 3.3.1 Regeneradores

Fig 3.3.2 Multiplexores terminales de lnea

Fig 3.3.3 Multiplexores de insercin y extraccin

Fig 3.3.4 Distribuidores-Multiplexores. [4]4. ResultadosTablas y Grficos

Primero diseamos el recorrido que tendr la lnea de transmisin en Google Earth, el cual se muestra en la Figura. 1 con una distancia de 29.06 Km

Figura 1.

En la Figura 2 se muestra la distancia total del recorrido de la fibra ptica en la que denominaremos ruta 1 la cual es de 5,58 Km

Figura 2.

En la Figura 3 se muestra la distancia total del recorrido de la fibra ptica en la que denominaremos ruta 2 la cual es de 10,4 Km

Figura 3.

En la Figura 4 se muestra la distancia total del recorrido de la fibra ptica en la que denominaremos ruta 3 la cual es de 5,58 Km

Figura 4.

En la Figura 5 se muestra la distancia total del recorrido de la fibra ptica en la que denominaremos ruta 4 la cual es de 7,46Km

Figura 5.

Con los datos obtenidos generamos la siguiente tabla del enrutado del cableado de la fibra ptica.

RUTASDISTANCIAEMPALMESMANGAS

RUTA 15,58 Km11

RUTA 210,44 Km22

RUTA 35,58 Km11

RUTA 47,46 Km22

La fibra ptica la podemos instalar de forma subterrnea o area, para nuestro diseos usaremos la va area, ya que implica menos trmites municipales, es ms rpido de instalar y de fcil mantenimiento

Lo ideal es instalar una sola bobina de fibra ptica que cubra todo el trayecto, sin embargo en el mercado se venden bobinas de 4Km. Y teniendo en cuenta que el tendido de la fibra ptica no es totalmente recto, ya que entre poste y poste existe una holgura, como se muestra en la Figura 3, para que esta no este tensa y evitar que se quiebre fcilmente, as mismo consideramos que dejaremos una pequea reserva en cada poste para mantenimiento correctivo (como se ilustra en la Figura 4.). Entonces tendramos aproximadamente 3.5Km de fibra ptica efectiva de cada bobina

Figura 6.

Figura 7.

Entonces, considerando que la distancia total del trayecto es 29.06 Km, y que cada bobina de fibra nos proporciona de manera efectiva 3.5 Km necesitaramos:

Bobinas de fibra ptica

Redondeando el valor anterior tendramos 9 bobinas de fibra ptica.

Sabemos que necesitamos 9 bobinas, pero an no sabemos si necesitaremos regeneradores y a que distancia instalarlos, entonces partiremos de la suposicin de que no necesitaremos regeneradores, esto quiere decir que solo vamos a emplear dos conectores y un total de 6 empalmes.

Para calcular la atenuacin utilizaremos la siguiente formula:

Dnde:

L = Distancia de transmisin o longitud del cable en Km.acoef = Coeficiente de atenuacin en dB/Km

#e = Nmero de empalmes

ae = Atenuacin por empalme

#c = Nmero de conectores

ac = Atenuacin por conector

Se sabe:

acoef = 0.2dB/Km

ae = 0.05dB

ac = 0.5dB

Entonces reemplazamos los valores anteriores:

at = (0.2 dB/ Km) x 29.06 Km + (0.05 dB) x 6 + (0.5 dB) x 8

at = 5.812 dB + 0.3 dB + 4 dB = 10.112 dB

Segn la Tabla 1. Y teniendo en cuenta la distancia del trayecto podemos elegir entre STM-1 y STM-4, pero como muestro enlace es para un domicilio ser suficiente con un STM-1.

Tabla 1.

De la Tabla 1 obtenemos que la longitud de onda del haz de luz ser 1310 nm, tendr una potencia de lanzamiento entre -5 y 0 dBm y una sensibilidad de -34 dBm.

Entonces, para confirmar nuestra suposicin inicial debemos de igualar el margen de potencia (PM) a la mxima atenuacin.

PM = Pt - PuDnde:

PM = Margen de potencia en dB (mxima atenuacin permisible)

Pt = Potencia del transmisor en dB

Pu = Potencia de umbral en dB (dependiente de la sensibilidad del receptor)

Para este diseo se considerara una potencia de reserva (Pr) o guarda la cual har ms slido y confiable nuestro diseo y resultados, el valor de dicha potencia es: -4dBm

Tenemos entonces: PU = PS Pr

Dnde:

PS = Sensibilidad o potencia de sensibilidad.

Reemplazando tenemos:

10.112dB = Pt (-34 dBm- (-4 dBm))

Pt = -19,888 dBm

La potencia de recepcin viene dado por:

Pr = Pt - atPr = -19,888 dBm 10.112 dB = -30 dBm

El valor de Pr (-30dBm) hallado es mayor que el valor de sensibilidad, por lo tanto se confirma nuestra suposicin de que no ser necesario emplear regeneradores.

5. Conclusiones En cada equipo SDH existe una tarjeta de monitoreo, esto representa una herramienta a la hora del troubleshooting, Dicha tarjeta se comunica con las dems del mismo equipo para verificar su estado, esta informacin a su vez, es almacenada en la base de datos del servidor con la finalidad de revisar el estado de las alarmas. Esto es conocido como el sistema de manejo de la RED y tambin provee la capacidad de configurar nuevos servicios.

Es importante basar todo tipo de diseo y calculo bajo las recomendaciones que emiten los organismos Internacionales tales como UIT-T y las ANSI/TIA/EIA

En el momento de escoger la ruta para el tendido de la fibra se deben evitar lugares con climas extremos o muy propensos a inundaciones donde se localizaran las arquetas o sajas de revisin. Para el proceso de implementacin de una red SDH, se debe considerar factores de diseo, desempeo, solucin de problemas.

El tipo de fibra ptica a utilizarse, ya sea monomodo o multimodo, lo cual depender bsicamente del tipo de red a implementarse, el medio en que vaya a estar ubicada la red y principalmente de la disponibilidad econmica de cada empresa y asi lograr calidad a un costado aceptable El principal problema de SDH actualmente es el cuello de botella alcanzado los 40Gbps, las limitaciones tecnolgicas imposibilitaran, al menos durante varios aos, alcanzar varias velocidades superiores, Esto es debido a que por debajo de los 40 Gbps las caractersticas de la fibra ptica monomodo convencional (o G.652) tienen un impacto relativamente bajo sobre la calidad de la transmisin.

6. Referencias

[1] http://www.thefoa.org/ESP/Sistemas.htm[2]http://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/13977529/Sistemas-de-comunicacion-Fibra-optica.html[3] http://www.datuopinion.com/jerarquia-digital-sincrona[4] http://ait.upct.es/~jjalcaraz/teaching/tema_1.pdfPgina 6