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

Nuevos nodos SDH y PDH de Loop Telecom

Loop Telecom lanza al mercado los nuevos nodos combinados SDH/PDH modulares de bajo coste O9550R-C y O9550R-D. El primer modelo permite hasta 4 interfaces STM-1/4 y dispone de 3 slots y 4 minislots adicionales de tributarias PDH a velocidades nx64 (DS0) que comparte con su hermano mayor O9550R-A. El segundo modelo permite sólo 2 interfaces STM-1/4 y dispone de 9 minislots de tributarias PDH a velocidades nx64 (DS0).

Ambos equipos disponen de doble fuente de alimentación, doble controladora y están especialmente indicados en aquellos escenarios donde necesitemos conectividad a una red SDH de servicios de baja velocidad y todo ello integrado dentro de un mismo chassis y con una misma plataforma de configuración.

Como el resto de la familia, estos nuevos nodos admiten configuración local vía consola y remota vía Telnet y SNMP a través de las plataformas iNET e iNMS.

Pincha en los siguientes links para descargarte los dípticos resumen con las soluciones SDH y PDH de Loop Telecom incluyendo tablas comparativas con un resumen de interfaces y prestaciones.

Díptico soluciones SDH de Loop Telecom

Díptico soluciones PDH de Loop Telecom

Alarmas en redes PDH y el código de línea HDB3 - Los Miércoles de Tecnología (Post 4)

Hoy queremos completar nuestra serie de tres posts acerca de la multiplexación TDM y la estructura de trama E1 con un último post acerca de las alarmas más comunes en las redes PDH y sistemas E1

Alarmas y eventos

Las alarmas más comunes son:

• LOS = Loss Of Signal. Se produce cuando hay una pérdida de señal física en la interfaz E1
• LOF = Loss of Frame. Se produce cuando hay señal física G703 válida pero no un formato de trama G704 válido. Se produciría, por ejemplo, cuando la señal es enviada en formato transparente e intentamos recibirla con un formato estructurado no pudiendo sincronizar el inicio de las tramas
• LOMF = Loss of MultiFrme. En este caso tenemos señal y estructura de trama pero NO tenemos estructura de multitrama. Se produciría, por ejemplo, cuando la señal es enviada en formato CCS o PCM31(C) e intentamos recibirla con un formato CAS o PCM30(C)
• RAI = Remote Alarm Indication. El equipo que detecta una alarma (LOS/LOF/LOMF o errores excesivos) se lo notifica al extremo remoto poniendo a '1' el bit 'A' del NFAS

• AIS (All '1'). Todos los bits recibidos son 1 (al menos 509 de 512 recibidos y por tanto menos de 3 ceros '0' en dos tramas consecutivas. Esta circunstancia es totalmente anómala ya que la señal se envía con un código de línea HDB3 que no permite esto. En la figura anterior vemos como un conversor eléctrico/óptico puede usar esta secuencia AIS para notificar al extremo remoto a través del puerto óptico que su interfaz eléctrico no está recibiendo señal (LOS). Es, por tanto, un mecanismo de propagación de fallos.

El código de línea HDB3

La señal G703 utiliza los códigos AMI (principalmente en EEUU) y HDB3. Este código se caracteriza por permitir al equipo receptor de dicha señal codificada el poder extraer correctamente el reloj o sincronismo de la señal a partir de los mismos datos.

El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los “unos”, e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de “ceros”.

El código HDB3 no admite más de 3 ceros consecutivos. Coloca un impulso (positivo o negativo) en el lugar del 4º cero.

El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. Para ello es preciso diferenciarlo de los impulsos normales que representan a los “unos”.

El impulso del 4º cero se genera y transmite con la misma polaridad que la del impulso precedente. Se denomina por ello V “impulso de violación de polaridad” (el receptor reconoce esta violación porque detecta 2 impulsos seguidos con la misma polaridad).

Para mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se han de transmitir alternativamente tantas violaciones positivas como negativas.

Para mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones V, es necesario en algunos casos insertar un impulso B “de relleno” (cuando la polaridad del impulso que precede a la violación V, no permite conseguir dicha alternancia).

Si no se insertaran los impulsos B, las violaciones de polaridad V del 4º cero serían obligatoriamente del mismo signo.

En HDB3 se denomina impulso a los estados eléctricos positivos o negativos, distintos de “cero”. Cuando aparecen más de tres ceros consecutivos estos se agrupan de 4 en 4, y se sustituye cada grupo de 0000 por una de las secuencias siguientes de impulsos: B00V ó 000V.

• B indica un impulso con distinto signo que el impulso anterior. Por tanto, B mantiene la ley de alternancia de impulsos, o ley de polaridad, con el resto de los impulsos transmitidos.
• V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de bipolaridad.

El grupo 0000 se sustituye por B00V cuando es par el número de impulsos entre la violación V anterior y la que se va a introducir. El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando es impar el número de impulsos entre la violación V anterior y la que se va a introducir. por lo tanto todo lo relacionado con esto es verídico confiable.

En el ejemplo siguiente podemos comprobar de forma gráfica todo lo anteriormente indicado.