Los 11 mejores artículos de tecnología en nuestro blog

En este post te resumimos los 10 mejores artículos de Tecnología publicados en nuestro blog … Read More >Los 11 mejores artículos de tecnología en nuestro blog

La entrada Los 11 mejores artículos de tecnología en nuestro blog se publicó primero en Blog DAVANTEL.

Introducción a las redes SDH - PCM, trama E1 y velocidades PDH - Los Miércoles de Tecnología

Orígenes previos a la tecnología SDH – Codificación PCM, formato de trama E1 y velocidades PDH


Hoy empezamos una serie de varios post donde explicaremos los conceptos fundamentales de la tecnología SDH (Jerarquía Digital Síncrona).

En el post de hoy nos centraremos, no en SDH sino en las tecnologías anteriores a SDH, como son PDH (Jerarquía Digital Pleosíncrona) y en el formato de trama E1 que es la unidad básica de información en SDH.

Digitalización de un canal de telefonía

Empecemos por el principio. Hace algunas décadas no existía Internet y las comunicaciones entre personas eran únicamente de voz y se realizaban a través de la telefonía. Por tanto, la información a transmitir era la voz humana, con un espectro de frecuencias entre los 300 Hz y 3400 Hz aprox.

La señal de fonía es analógica por naturaleza, pero las señales analógicas son difíciles de transportar a largas distancias por medios que no sean de pares de cobre. Para solucionar estas limitaciones se propuso la digitalización, es decir, el muestreo de la señal de fonía y su codificación mediante unos valores discretos que se aproximen al máximo al valor real de dicha señal.

El criterio de Nyquist nos dice que para poder recuperar la señal analógica original con la calidad suficiente debemos muestrearla a una velocidad igual o superior a su máxima frecuencia. Por tanto, para la señal de fonía, necesitaremos 8 KHz, es decir, 8000 muestras por segundo.

Si codificamos cada muestra entre 256 valores (00000000 a 11111111) necesitaremos 8 bits para cada muestra, lo que quiere decir que estaremos generando un flujo de información de 8x8 = 64 Kbps.

Este primer valor de 64 Kbps se conoce comúnmente como DS0 y es aún hoy en día utilizado por crossconectores o enlaces WAN serie de baja velocidad que denominamos nx64 (como el serial de un router).

Podéis ampliar información sobre este tema en nuestro post sobre Multiplexación por división en el tiempo

Formato de trama E1

Una trama E1 o flujo de 2 Mbps es la unidad básica que es capaz de tratar la tecnología SDH. Es el flujo mínimo que podemos insertar en una red SDH para que nos lo transporte a cualquier otro punto de la red.

Una trama E1 está compuesta por 32 flujos de 64 Kbps, uno detrás del otro. Cada flujo se denomina timeslot o intervalo de trama. Por tanto la trama está compuesta por 32 x 64 Kbps = 2048 Kbps o 2,048 Mbps. Lo que ocurre es que para poder distinguir dónde empieza una trama y acaba la anterior y así poder asignar a cada canal su audio digitalizado necesitamos usar el primero intervalo TS0 para asignarle una secuencia única y fácilmente reconocible.

Si queréis saber más sobre los formatos de trama E1 podéis visitar estos post anteriores.

Velocidades PDH

Antes de que existiera la tecnología SDH disponíamos de la tecnología PDH o pleosíncrona. PDH nos permitía multiplexar diferentes flujos de 2 Mbps dando lugar a las siguientes velocidades:

• E2: 4 x E1 = 8 Mpbs


• E3: 4 x E2 = 32 Mbps


• E4:  4 x E3 = 140 Mbps

Las limitaciones de la tecnología PDH son las siguientes:

• No existe una normalización a nivel mundial para esta tecnología


• Como su nombre indica, es una tecnología pleosíncrona, lo cual quiere decir que cada flujo lleva implícito su propio reloj y no todos ellos van sincronizados entre sí


• No podemos extraer un flujo de un nivel sin antes haber extraído todos los de nivel superior. Es decir, si queremos extraer un E1 de un E4 debemos extraer antes los 4 flujos E3 y de cada flujo E3 sus 4 flujos E2 y del flujo E2 que nos convenga nuestro flujo E1. En consecuencia, necesitamos multiplexores y demultiplexores costosos en todos los puntos de la red donde queramos insertar o extraer flujos


• No existe un sistema estandarizado de gestión para los equipos de la red


• No disponemos de velocidades superiores a los 140 Mbps


• No existen mecanismos de protección estándar (lineal MSP o en anillo SNCP) como en SDH

Estructura de la trama E1 - Los Miércoles de Tecnología (Post 2)

En el post anterior (Post 1) vimos que podíamos codificar una señal de telefonía con un flujo de 64Kbps a partir del criterio de Nyquist.

La estructura de multiplexación superior a los 64K o DS0 es la trama E1 que es, además, la unidad básica de...

En el post anterior (Post 1) vimos que podíamos codificar una señal de telefonía con un flujo de 64Kbps a partir del criterio de Nyquist.

La estructura de multiplexación superior a los 64K o DS0 es la trama E1 que es, además, la unidad básica de las redes PDH y SDH.

Una trama E1 es básicamente un flujo compuesto por 32 flujos de 64K, por tanto, un flujo de 32 x 64K = 2048K o comúnmente conocido como 2M. Cada intervalo de 64K se denomina timeslot o TS. Cada TS está compuesto por 8 bits consecutivos, de forma que la trama está compuesta por 32 x 8 = 256 bits. Como la velocidad agregada es de 2048Kbps, la duración de la trama es de 125 microsegundos.

El problema es que si transmitimos 32 TS uno detrás de otro, no tenemos forma de saber dónde empieza un TS y acaba el anterior o lo que es lo mismo, donde empieza una señal de telefonía que debemos decodificar (tendremos que reconstruir el nivel de señal a través del valor de los 8 bits de la muestra). Debemos, por tanto, indicar de alguna manera dónde empieza cada trama y para ello usamos el TS0 o alineamiento de trama que tiene un patrón de bits definido y no replicable en el resto de TS (véase figura anterior).

TS0 o alineamiento de trama

Como dijimos anteriormente el TS0 se usa para el alineamiento de la trama, es decir, para saber a qué flujo tributario pertenece cada grupo de 8 bits. En realidad sólo se usa para dicho alineamiento el TS0 de las tramas pares o FAS (Frame Aligment Sequence)

Mientras que el TS0 de las tramas impares no se usa para alineamiento NFAS (No Frame Aligment Sequence) y tiene la siguiente estructura

Vamos a ver el significado de los diferentes bits de ambos TS0:

• X: reservado para uso internacional o para CRC (detección de errores)
• A: bit de alarma. Indica que el extremo remoto ha detectado una pérdida de señal (LOS)
• S4 – S8: bits libres.  Normalmente se usan para gestión en banda entre extremos.

El proceso de alineamiento de trama: es el siguiente: esperamos la secuencia FAS, esperamos 32 TS y comprobamos si el segundo bit es ‘1’. Esperamos 32 TS más y verificamos FAS de nuevo

TS16 o señalización por canal asociado

El otro TS especial es el TS16 que puede usarse para la señalización por canal asociado o CAS. Por el momento diremos que puede usarse para incluir información de control de los canales de telefonía que van codificados en el resto de los TS de la trama. ¿Qué se transmite en la señalización? Pues estados o condiciones como Off hook (descolgado), on hook (colgado), ringing (timbre), no dialtone (no hay tono de discado) y otros. Veremos su funcionamiento en el siguiente post.

Formatos de trama

En función de si usamos o no los TS0 y TS16 como alineamiento de trama y como FAS podemos distinguir los siguientes tipos de trama:

• ‘Clear channel’ o transparente: sin formato de trama (es un único flujo de 2048Kbps sin multiplexación en timeslots)
• PCM31/31C: alineamiento de trama pero el TS16 se usa para tráfico (NO para señalización) (CCS: common channel signalling, es decir, la señalización se integra en los propios canales de tráfico)
• PCM30/30C: alineamiento de trama y el TS16 se usa sólo para señalización (CAS: channel associated signalling)

Post 1 - Multiplexación por división en el tiempo

Multiplexación por división en el tiempo - Los Miércoles de Tecnología (Post 1)

Bienvenidos a Los Miércoles de Tecnología
He decidido publicar una serie de posts los Miércoles acerca de diferentes tecnologías. Así que aquí va el primero.

Hoy empezaré hablado de la multiplexación por división en el tiempo y en...

Bienvenidos a Los Miércoles de Tecnología

He decidido publicar una serie de posts los Miércoles acerca de diferentes tecnologías. Así que aquí va el primero.

Hoy empezaré hablado de la multiplexación por división en el tiempo y en posts siguientes hablaré sobre la estructura de la trama E1 que ha sido durante muchos años - y en algunos entornos aún lo sigue siendo - la estructura básica para las telecomunicaciones de voz y datos.

¿ Qué es la multiplexación por división en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing ?

Decimos que una señal está multiplexada en el tiempo cuando asignamos a cada uno de los flujos de información que lo componen un intervalo de tiempo. Dentro del intervalo asignado, la fuente puede insertar tráfico en el flujo combinado, fuera de este intervalo no puede hacerlo.

Como resultado, tenemos un flujo combinado o multiplexado cuya velocidad es, a grandes rasgos, la suma de velocidades de cada uno de los flujos combinados.

Esta última afirmación es estrictamente cierta si todos los flujos tuvieran exactamente la misma velocidad. Cuando estos flujos tiene una velocidad o reloj diferentes, no se pueden combinar directamente y necesitamos disponer de bits de relleno para poder ajustar estas variaciones.

En la figura siguiente vemos un ejemplo donde multiplexamos 3 flujos de 64Kbit/s de velocidad cada uno resultando en un flujo combinado teórico de 3 x 64 = 192 Kbit/s

64K - La codificación de la voz y el criterio de Nyquist

El criterio de Nyquist nos indica que si queremos poder digitalizar o codificar una señal analógica sin pérdida de calidad y/o información, debemos hacerlo, es decir tomar muestras, a una velocidad igual o superior a la frecuencia máxima de dicha señal.

Si hablamos de telefonía, la voz humana se encuentra en el espectro de 300 a 3400Hz. Por tanto, asumiendo una señal de unos 4KHz, tenemos que codificarla a una velocidad doble, es decir, de 8KHz o lo que es lo mismo, 8000 muestras por segundo.

¿En cuántos segmentos o trozos descomponemos nuestra señal analógica? Cuántos más mejor ya que menor será el error o diferencia entre la señal analógica original y la digital 'reconstruida'. En la codificación de voz PCM (Pulse Code Modulation) que sigue el estándar ITU G711 usamos 256 niveles y por tanto necesitamos 8 bits (del 00000000 al 11111111) para codificar estos 256 niveles.

Si debemos usar 8 bits 8000 veces por segundo, tenemos una velocidad de datos de una señal PCM de 8bits x 8Kbit/s = 64 Kbit/s. Por tanto, necesitamos 64Kbit/s para codificar una señal de telefonía.

Este valor de 64K es la unidad básica de información sobre la que se montarán estructuras superiores como el E1 (2048K), E2 (8M), E3(34M) o las jerarquías SDH (STM-1 155Mbps).

Posteriormente a la codificación G.711 salieron muchos otros algoritmos de compresión en los que se basan todos los sistemas de voz sobre IP (VoIP) y que permiten reducir en gran medida esta velocidad. Un ejemplo es el algoritmo ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) recogido en la norma G.726 y que permite codificar la misma señal a 16, 24, 32 o 40 Kbit/s en vez de los 64 Kbit/s ya que necesita menos bits puesto que codifica no el valor de la señal en el tiempo del muestreo sino la diferencia entre una muestra y la anterior, valor que siempre es mucho menor que el valor de la señal en sí y por tanto podemos tener la misma resolución o precisión con un número menor de bits.

Y recuerda...si no quieres estar pendiente de nuestros posts te los podemos enviar automáticamente por email cuando los publiquemos. Sólo tienes que escribir tu email al final de la página.