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Banda ancha: RDSI de banda ancha: aspectos técnicos relevantes
BANDA ANCHA Aunque el término genen vicios de Banda utilizando redes capaces de atar canales individuales a capacidad excediera uido fijar s principios isicos de dichas futu perfilando o qu laminara RDSI de Banda Anchai Aspectos técnicos relevantesPedro Luis Chas AlonsoAndrés González Molina aralelamente a esta actividad normalizados ha tenido lugar un auge de proyectos directa o indirectamente relacionados con la RDSI HA1 constituyendo el programa europeo RACE una referencia indispensable en esta área de trabaje También nuestro país se ha mostrado activo en este área5 podiendo destacarse 5 además de su parti cipación en el mencionado programa RACE5 el proyecto RECIBA CRed Experimental de Comi nicaciones Integradas de Banda AnchawJ de TELEFÓNICA actualmente en desarrollo por TELEFÓNICA IIX así como el programa nacio nal PLANBA5 actualmente en preparación por in ciativa de la DGTeL A pesar de que esta notable actividad1 tanto de desarrollos experimentales como de normaliza ción1 se ha venido concentrando en buena parte en aspectos de red t transmisión conmutadora arquitecturaSj explotación1 señaJización1 etc J5 la misma no se ha visto reflejada porcentualmente en las publicaciones técnicas5 salvo en las que pudic semos catalogar como muy especializadasI En MONOGRÁFICO BANDAANCHA Arquitectura general simplificada delaRDSI BA OSAi Central de Tronólo de Banda Ancho CISk Central Local de Banda Ancha HSAi Equipo Terminal de Banda Anea WSk Terminada de Red I de Bando Ancha ifttSk Terminada de Red 2 de tonda Aneo efccto5 los artículos divulgativos o de carácter genérico que se ocupan de la Banda Ancha se han centrado preferentemente sobre temas de Tcrm nales y Servicien es decir5 sobre los KusuariosM de la red más que sobre la RDSHÍA en sí misma1 Este breve artículo intenta cubrir parcialmente esta carencia5 presentando al lector no especializado los aspectos técnicos más relevantes de dicha red5 ji tificando algunas de las decisiones que han llevado al proceso de normalización actualmente en curse lo RDShBA iUtopía o Pragmatismos Es comprensible una cierta actitud de recelo5 más o menos encubiertaí hacia los objetivos téo nicos planteados por la RDSM3AI En efecto5 cabe preguntarse si el periodo actual5 en que la digitalización de la red Ocluyendo el bucle de abonade está en fase de pruebas piloto JRDSI de Banda Hstrecha1 o RDSMiE constituye el momento apropiado para plantearse la introduo ción de la Banda AnchaI Por otra partc5 existe una cierta sensación de que la RDSMSE ha nacido con unas potencialidades técnicas excesivamente reducidas si se tienen en cuenta los requerimientos de ancho de banda1 etc que ya están empezando a mostrarse por parte de los nuevos scrviciosJ tanto de transm sión de datos5 como de vídeo1 audio de calidad 5 etc Este punto de vista puede resumirse en la siguiente preguntar jCabe aplicar el calificativo de u de Servicios Integrados11 a una red que ya en su fase de gran potencial de crecimiento como la videoconferencia1 la videotelefonía de calidadj la transmisión de datos a medias y altas velocidades etcí Este segundo punto de vista resulta clave para comprender la estrategia seguida tanto por el CCITT en su proceso de normalización de la RDSI BA5 como por los proyectos nacionales e internacionales relacionados con esta área1 y que se resume en dos fasesi 9 Fijación de objetivos ambiciosos5 en el sentido de que den cabida1 desde un principio9 a todas las expectativas de uso de la red existeiv tes actualmente o previsibles para el futurc 9 A partir de la fase anterior estudio de csccikv rios posibilistas o mixtos que permitan la pai latina introducción de la Banda Ancha sin que ello suponga un trauma tecnoeconómicc Este planteamiento justifica la elección de carac terísticas o parámetros técnicos muy avanzados para la Banda AnchuL Aspectos Generales de la RDShBA En la figura 1 puede observarse un esquema simplificado de arquitectura de la futura RDS BA Como sera de esperar5 no introduce ningi na modificación funcional novedosa respecto a la RDSBK7 siendo sus bloques constitutivos e interfaces equivalentes1 constituyendo la princ pal diferencia la escala tecnológica de los imV Consideremos1 a modo de ejcmpk el punto de referencia aTBM Cequivalente al lT de la Banda Estrechad que constituye el interfaz usuarioed asociado a dicho punto de referencia debe Huir bidireccionalmcnte toda la información genen da y recibida por ellos equipos de abonado de Banda Anch Los requisitos más importantes que caben esperarse de este interfaz son los siguientesi l Suficiente Ancho de Banda5 teniendo en cuenta la previsible existencia de terminales multimedia parias conexiones simultáneas de diferente naturaleza por termináis la importancia de los vídeo servicios1 transm sión de datos a alta velocidad1 etc Formato de Célula MTA 2 Flexibilidad en la asignación y participación del ancho de banda total disponible Parece razonable solicitar de una red futura que no imponga a los serviciosí que a través de ella deben de canalizarse5 la utilización de anchos de banda basados en ucuantosn no malizadosj í64KbA 384 KbA 2048 KVs5 etc sino que admita cualquier valor que se encuentre5 lógicamente dentro del tango del ancho de banda total disponible 3 Fácil y eficiente acomodación de los intei cambios de información caracterizados por flujos binarios continuos udiof vídeo1 etcj variables ícodee de audio o vídeo adaptativos en velocidad así como de llos de naturaleza impulsiva A estos tres principales requisitos ha dado res puesta el CCITT en su actual proceso de no malización internacionaL Al primero de ellos1 asignado 155p2 MbA de capacidad de transfo rencia bidireccional al interfaz TB Existen ya versiones contempladas que superan esta priir ra versión5 tales como 155552 Mbs en el sent do usuariocd1 y 622508 Mbs en el opuesto Esto supone un aumento superior en tres órde nes de magnitud con respecto a la capacidad del interfaz T de la RDSLBE 044 K Los dos restantes requisitos quedan satisfechos mediante la adopción del MTA ÍModo de TransfcrenciaAsíncroi como única técnica a utilizar en los interfaces de la El Modo de transferencia Asincrono El MTA TM según denominación intern cionalj viene determinado por las siguientes características principalesToda transferencia de información se realiza empaquetándola en grupos de octetos de longitud fija5 denominados CélulasaCada Célula se compone de un total de 53 octctos1 de los cuales los 5 primeros const tuyen la denominada Cabecera1 y los 48 res tantes la carga útil de la célula puede trans portar hasta un máximo de 384 bitios de información de usuaric Esta estructura se halla representada en la figura 2Se impone la continuidad del flujo de céli laSj es decÍTj el último octeto transmitido de una célula1 en cualquier interfaz5 ha de venir seguido por el primer octeto de la cabecera de la célula siguiente No existen por tanto los elementos equivalentes a los uFlags51 de relleno quc5 en ausencia de información a transmitid se envían en las redes de paquetes fcj LA1B5 LAPV En su lugar5 se utilizan las denominadas Células Vacías o No Asignadas1 con la misma estructura que el resto de las Céh las5 y diferenciadas por poseer una Cabecera específica 1Los 5 octetos de la Cabecera contiene toda la información precisa para el tratamiento de dicha célula por parte de la redI La figura 2 indica la situación de los principales campos de la cabecera nterfaz Campo ITV Indicador de Trayecto Vi tual En cada interfaz de la RDSLBA5 se puede efectuar una primera participa ción del Ancho de Banda total dispon ble en una serie de Trayectos Virtualcsi en el caso del UNI5 hasta un total de 256 Trayectos distíntosI Obviamente5 esta partición puede realizarse con toda flexibilidadj sin más que variar dinámica Formato de trama JDS Célula IM Ulula 2 M Célalo 3 U Célala 4 mente la proporción de células pertene cientes a cada uno de los Trayectos Vi tualesI Kl ITV es5 por tanto5 el campo que indica el Trayecto Virtual al que se asigna la CélulaI Campo ICV ÍIndicador de Canal Vi tual A su vez5 cada Trayecto Virtual puede dividirse en una serie de Canales Virtuales Í65536 en el caso del UNI siendo el ICV el campo que marca el Cir cuíto Virtual al que pertenece la Céluku El CCITT limita no obstante el máximo número de Canales utilizables en un interfaz UNÍ a jl 048 5801 Campo CHC fCorreción de Errores de Cabeceras Este campo permite detectar y 7o corregir erriores simples de transm sión que puedan afectar al resto de canv pos de la CabcccnL Existen otros campos adicionales1 localizados en los restantes bitios de la cabecera1 para otras funciones no comentadas aquí ítrtamiento de prioridades etcLa principal ventaja del MTA frente a los esqi mas tradicionales de transmisiónTconmutación de circuitoSj tales como los empleados en la RDSI BE1 consiste en la inclusión en cada Célula de una indicación explícita del TV7CV al que pertenece1 en lugar de venir dada implíc tamente por la posición que ocupa cada octeto en una traiiKL Esto permite una asignación mucho más flexible y lo que es más importante dinámica5 del Ancho de Banda disponible entre los Canales Virtuales que en cada momento se precisen en el mismex Esta constituye la justitV cación del amplio y rápido consenso internacio nal a que se ha llegado para la adopción del MTA para la RDSI B Los aspectos de transmisión en los interfaces de la RDShBA Bstá claro que la mera utilización del MTA no resuelve por sí sola los problemas técnicos para el intercambio de información a través de un interfaz en la RDSLl La elección del medio físico apropiadOf así como la técnica empleada para efectuar la transmisión y recepción IcoditL cación de línea1 recuperación del reloj para muestreo de datos en recepción etcO juega un papel de gran importancia tecnoeconómicaI Nuevamentc1 podemos enumerar las condicio nes de partida exigibles a los interfaces de la RDSLBA desde el punto de vista de la transmN sióni Calidad de transmisión para el ancho de banda requerido1 que permita un BER CBit Error RateJ de 109 o mejor 2 Distancias alcanzables5 sin repetidores intei medios1 similares o superiores a las corres pondicntcs a las redes actuales1 incluyendo la RDSI BE1 3 Fácil integración ípara su canalizaciónj en los sistemas y jerarquías de transmisión actuales o en curso de instalación autopis tasn de tránsito interurbano5 wbackbonesM Los dos primeros objetivos pueden ser satisfl chos mediante la utilización de Fibra Óptica monomodo para aquellos interfaces entre cqu pos sitos en edificios remotos fcaso de los inte faces UB o NN figura 1 y FIO1 monomodo o cable coaxial para las redes interiores de abo nade Hay que resaltar aquí la gran repercusión económica de la red de acceso i conjunto de interfaces UB ífigura 1K La necesidad de util zar EXX monomodo en estos interfaces supone en la práctica la sustitución de todos los pares de cobre existentes en la actualidad para la conexión de los abonados a las centrales1 por igual número de fibrasI Sin duda es éste el coiv dicionante estratégico más fuerte para la intro ducción de la RDSI BA1 pero5 por otra parte1 la constante disminución de los costes de la Fibra Óptica y traductores electroópticos asociadoSj junto a otros muchos factorcs5 permiten prede cir que1 con RDSI BA o sin ella1 los pares de cobre en dicha red de acceso tienen sus años contadosI Para la consecución del tercer requisitOj la nueva Jerarquía Digital Síncrona fJDS o SDH en terminología anglosajona h en vías de instakv ción en la mayor parte de los países occident les5 ha constituido una referencia inevitable En efectOj la propia velocidad binaria básica ade tada para los interfaces de la RDSI BA U55Í 52 MbsJ lo ha sido como consecuencia de ser ésta la correspondiente al MTS f módulo básico j de la fDS1 Adicionalmente1 y puesto que la mejor forma de garantizar esta acomodación es la propia adopción de las especificaciones JDS i Recomendaciones G 7075 8 y 9 del CCITTh la primera de las variantes que1 desde el punto de vista de la transmisión ha recomendado el CCITT para los interfaces UNÍ y XXI de la RDSI KA lia sido la denominada Kenvolvente JDSV1 que se halla representada en la figura 3 Hn esta figura se puede observar como las Céli las MTA se transmiten alojadas en el conteiK dor de una trama MTS Por tanto5 y para una velocidad binaria total de 15552 MbAJo que implica la transmisión de una trama cada 125 microseg el flujo útil resultantede Células MTA será de 1496 Mlys Aunque esta adopción de envolvente JDS ne una disminución del ancho de banda dispo nible para células1 conlleva una serie de ventajast entre las cuales5 además de la ya mencionada de la fácil canalización del MTA por sistemas poi tadores de alta capacidad1 hay que mencionar la facilidad de recuperación de reloj 5 las funciones de operación y mantenimiento proporcionadas por la tara JDS fen los 90 octetos por trama no utilizados para Células MTA etc todas ellas ya resueltas por los mencionados estándares No obstante1 existen actualmente propuestas en el proceso de normalización de la RDSI BA para la adopción alternativa de formatos de transmisión no basados en JDS sino en flujos puros MTA1 Estratificación de funciones en la RDSIA En la figura 4 se representa simplificadamente el modelo estratificado de funciones y protO1 colos asociados para la RDSI l Tanto en el plano usuario I el responsable de las funciones realizadas directamente sobre la información de usuarios como el de control fresponsable del establecimiento de las conexiones mediaiv te la señalización h comparten las tres capas inferiores Las dos primeras capast es decir5 la capa física ífunciones de transmisión J y la MTA ya han sido someramente presentadas en los apartados anteriores La capa de adaptación MÍA tiene por misión la conversión de los diversos tipos de información I fuentes de tráficoj existentes en origen5 ya sean de tipo continuo o discontinuo fdatosK en Células MTA1 así como el proceso contraríe Entre las funciones de esta capa se encuentran el empaquetado7desempaquetado1 la recuperación del reloj de servicio para flujos continuos de datos de usuario5 la protección frente a errores por códigos correctores5 etc Conviene mencionar aquí en la naturaleza MpaquetizadaM del MTA convierte a cualquier Modelo de referencia de protocolos para la RDSI BA Bibliografía di CCITTDraft Recomencb tions on BB Recomendations on SDHi G707f G708í G709 f3l nBroadband ISDN and Asysnchonous Transfer Mode 1ATML Steven E Minzei SepL 1989f IEEE Communitacions MagazineI W Modular ATM swifr ching for the evolution to broadband ISD1T CSELT Technical repork I Garetfy H Melenr C Peruccc Vol XVIIf NA elemento de red que lo soportc9 desde el punto de vista de implemcntación wHardwarewJ en un conjunto ordenado de KColasB9 materializadas usualmente en memorias FIFO9 en las que las Células van siendo depositadas en espera de ser wservidasM por los procesadores asociados a las mismas5 con el fin de ejecutar la función espedh fica correspondiente a cada colaI Entre estas funciones específicas cabe mencionar la inult plexación7demultiplexación5 la adaptación de velocidadeSj la conmutación espaciad la función de policía5 la traducción de cabeceras MTA5 etc todas ellas pertenecientes a la capa M4VV Por tanto5 las memorias rápidas de alta densidad juegan un papel determinante en la compos ción física de los sistemas MTAI Requerimiento tecnológicos para la RDSBA Una recapitulación de los aspectos tecnológ cos más directamente relacionados con los futi ros sistemas integrantes de la ROSABA podría ser la siguiente i Microeleetrónicaí Obviamente5 el papel de la microelectrónica será esencial en la RDSL BA1 Todas las tecnologías digitales avanzadas ÍCMOSÍ ECL7 AsGaJ habrán de concurrir en dichos sistemas para cubrir el doble objí tivo de velocidad de proccsamicntoyalmacx namiento y alto nivel de integraciónI No debe olvidarse que las funciones directame te asociadas a los flujos MTA han de real zarse en la ROSABA por medio de circuite ría específica9 ya que los microprocesadores se hallan muy lejos de alcanzar las velocidas des de procesamiento requeñdasI Cabezales ópticosI Un conversor electroópti co actual para YO monomodo tienen un precio situado en la banda de 200 a 500 KptsI Se está produciendo una rápida redu ción en costes5 quc5 como es habituad a su vez viene condicionada por la extensión del mercado a que van destinados estos dispos tivos Disipación TérmicaXConsumc Aún cuan do los avances tecnológicos de la microclc trónica contribuyen a paliar este problema resulta inevitable asociar una alta densidad de integración y alta velocidad de proccsa do a elevados consumos de corriente y5 consecuentementCj a la necesidad de dispo ncr de medios eficientes para la evacuación térmicaI Afortunadamentc5 existen ya hoy numerosas técnicas más o menos consoücU das para clloI Enlaces cortea Los equipos de red iIltegran tes de la KDSl BA5 debido al elevado caudal binario que manejáis y poseyendo como es lógico5 una estructura modulan precisan de medios eficientes para el intercambio de información entre tarjetas5 bastidores5 etc Tanto los cables de microaxiales como los enlaces ópticos cortos están llamados a jugar un importante papel en este campe Capacidad de procesamiento Software la RDSI BA ofrecerá en su operación una flcx bilidad y potencia muy superior a la de cua quier red actual de circuitos o paquete Para que esta flexibilidad sea efectiva se precisa una gran potencia de procesamiento Softvv re para efectuar por ejemplo5 el tratamiento de las capas de señalizacióiL No parece lógi CO desarrollar una red de Banda Ancha con una capacidad de procesamiento de Banda EstrechaI Tanto los microprocesadores ava zados RISC etcj como sistemas operat vos de tiempo real mucho más eficientes que los actualeSj serán precisos para superar este rete Pedro L Chas Alonso ingeniero de Telecom un icacióiL Es Jefe de Arca de Sistemas de Banda Ancha en TELEFÓNICA Andrés C Molitiny Ingeniero de Telecom ti n icación es responsable de la División de Conmutación de Batida Ancha en TELEFÓNICA
30 oct 2015