La relación y la diferencia entre SONET/SDH y DWDM

La próxima generación de equipos SONET (Red Óptica Síncrona) o SDH (Jerarquía Digital Síncrona) sigue gozando de gran aceptación entre los proveedores de servicios y se está implementando de forma eficaz en las redes para gestionar el tráfico en constante aumento. En comparación con la SONET tradicional, la próxima generación de DWDM (Multiplexación por División de Longitud de Onda Densa) se caracteriza por su arquitectura sencilla, escalabilidad, alta capacidad de conexión y desconexión, múltiples terminaciones de anillo, multiservicios y múltiples estructuras.

Al mismo tiempo, los equipos DWDM demuestran cada vez más su viabilidad en las redes metropolitanas actuales, gracias a un enorme ancho de banda disponible sobre la red de fibra existente, junto con una variedad de interfaces de servicio y capacidades superiores de transmisión óptica. También se presenta una nueva generación de equipos que ofrece opciones compatibles con SONET y DWDM. Algunos son sistemas DWDM con unidades SONET integradas que proporcionan limpieza, adición/eliminación y protección de la longitud de onda. Otros incorporan capacidad DWDM que ofrece multiplexación, amplificación y transmisión óptica.

Si bien una tecnología de mayor capacidad como DWDM ofrece numerosas ventajas, también puede implicar un mayor coste inicial. En diversas situaciones, debemos evaluar los beneficios obtenidos con DWDM y SONET a partir del impacto económico que ambos conllevan. A continuación, debemos aclarar la relación y la diferencia entre ellas.

• SONET/SDH

SONET/SDH es la tecnología dominante implementada en la mayoría de las redes metropolitanas y de larga distancia. Se refiere a un conjunto de velocidades de transmisión de fibra óptica que pueden transportar señales digitales con diferentes capacidades. Desde su aparición en los organismos de normalización alrededor de 1990, SDH y su variante SONET (utilizada en Norteamérica) han mejorado enormemente el rendimiento de las redes de telecomunicaciones basadas en fibra óptica.

Las redes basadas en TDM de PDH (Jerarquía Digital Plesiócrona) y SDH/SONET han servido durante mucho tiempo como plataformas de transporte estándar para el tráfico celular. PDH y SDH/SONET están optimizadas para gestionar circuitos de voz masivos con máximo tiempo de actividad, mínima latencia y continuidad del servicio garantizada. SDH se creó para reemplazar el sistema PDH y facilitar la interoperabilidad entre equipos de diversos proveedores. La jerarquía de señales define varias velocidades de línea, entre las que destacan STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2,5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) y STM-256 (40 Gbps).

• DWDM

DWDM se considera una de las mejores tecnologías para aumentar el ancho de banda en una red de fibra existente. Permite crear múltiples "fibras virtuales" sobre una fibra física. Esto se logra transmitiendo diferentes longitudes de onda (o colores) de luz a través de un segmento de fibra. DWDM fue adoptado inicialmente por operadores de larga distancia debido a que el gasto en amplificación, compensación de dispersión y regeneración constituía la mayor parte del costo de los equipos de red en las redes SONET regionales y nacionales . DWDM se popularizó cada vez más en las redes metropolitanas a medida que los operadores locales expandieron sus redes. Además del agotamiento de la fibra, el volumen de tráfico es el principal factor económico para la implementación de la tecnología DWDM en redes metropolitanas.

La tecnología DWDM opera en el rango de 1530 a 1565 nm, la denominada banda C, que corresponde a la ventana de baja pérdida de la fibra óptica. En este rango opera el amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA). Según la UIT-T, se establece una cuadrícula de longitudes de onda/frecuencias de operación permitidas, centradas en una frecuencia de 193,1 THz o una longitud de onda de 1553,3 nm, y todo tipo de frecuencias espaciadas en múltiplos de 25 GHz (= 0,2 nm) alrededor de dicha frecuencia central. Los sistemas comerciales pueden tener canales a 2,5 Gbps, 10 Gbps y 40 Gbps (esta última se está comercializando recientemente), además de combinaciones de estas en el mismo sistema. A mayor tasa de bits, mayores necesidades de presupuesto de potencia, lo que implica que los láseres deben tener una mejor relación señal-ruido, reducir la separación entre amplificadores y aumentar la amplificación, por ejemplo, empleando dos amplificadores ópticos DWDM en serie. Normalmente, 64 canales a 10 Gbps alcanzan una distancia máxima de unos 1500 km con una separación entre amplificadores cercana a los 100 km. También estarán disponibles comercialmente sistemas de transmisión de larga distancia de más de 1500 km y hasta 4500 km, utilizando sistemas avanzados y mucho más costosos.

La capa DWDM es independiente del protocolo y la velocidad de bits, lo que significa que puede transportar paquetes ATM (Modo de Transferencia Asíncrono), SONET y/o IP simultáneamente. La tecnología WDM también se puede utilizar en redes ópticas pasivas (PON), que son redes de acceso donde todo el transporte, la conmutación y el enrutamiento se realizan en modo óptico. Con la incorporación de los recientes dispositivos 3R (remodelación, resincronización y retransmisión) internos del sistema DWDM, se pueden construir circuitos que utilizan únicamente equipos DWDM y que pueden abarcar todo el país. Estos dispositivos incorporan nuevas capacidades de monitorización del rendimiento para facilitar el mantenimiento y la reparación del enlace. Con DWDM como método de transmisión, se maximiza el ancho de banda de la red de fibra existente.

• SONET/SDH sobre DWDM

Al diseñar redes híbridas SONET y DWDM (como se muestra en la figura adjunta), la arquitectura más típica es SONET/SDH sobre DWDM, donde el transporte subyacente o principal es DWDM, mientras que el enrutamiento SONET se logra mediante MSPP superpuestos o integrados. La necesidad de granularidad SONET se debe a la presencia de demandas de servicios de baja velocidad, como DS1/DS3, y a la insuficiente optimización de sublongitudes de onda dentro de las plataformas DWDM. DWDM tiene como objetivo transportar el mismo tráfico en la menor cantidad posible de estructuras topológicas (por ejemplo, anillos). DWDM logra esto a costa de permitir que algunos usuarios recorran distancias mayores que en SONET. Por ejemplo, el mejor diseño SONET puede generar varios anillos OC-48 y OC-192 topológicamente diferentes, mientras que la red de transporte DWDM más económica puede consistir en un solo anillo DWDM. Por lo tanto, existen dos opciones para la optimización topológica, cada una de las cuales debe decidirse en la etapa de diseño SONET.

Tradicionalmente, el tráfico de Internet se ejecuta sobre IP, que a su vez se conecta a ATM y SONET/SDH, o IP sobre SDH, y luego a una capa óptica (como se muestra en la figura siguiente). La idea errónea de que IP se conecta a ATM/SDH se debe a que el tráfico IP es pequeño y debe combinarse con otros servicios para una entrega rentable. A diferencia de esta falacia, el concepto de IP sobre DWDM admite el tráfico de voz, vídeo y datos, y dedica el resto al tráfico de datos de alta velocidad. La eliminación de capas (SONET/ATM) facilitará la gestión de la red y resultará rentable.

Como era de esperar, los escenarios SONET tienen un bajo costo inicial. Cuando el volumen de tráfico es bajo, una arquitectura SONET resulta mucho más económica que la arquitectura DWDM. El modelado de Fiber-Mart indica que, al diseñar una red superpuesta SONET con demandas de OC-3, OC-12, OC-48 y Gigabit Ethernet, es decir, cuando el diseño requiere menos de 4-10 anillos OC-192, una red SONET es la opción ideal. Dado el crecimiento del volumen de tráfico, DWDM acabará prevaleciendo y se convertirá en la tecnología de red preferida. El momento de esta transición depende de factores como las distancias de los tramos, el precio y la densidad de la interfaz. Las diferencias entre los tipos de demanda se deben principalmente a la eficiencia del diseño de las tarjetas de interfaz de estas dos tecnologías en términos de densidad y precio. El estudio de Fiber-Mart también muestra que las distancias de los tramos suelen generar la necesidad adicional de regeneradores, amplificadores ópticos y DCM en las rutas. Una distancia de tramo larga tiende a favorecer una arquitectura DWDM debido al uso eficiente de las fibras y las capacidades de bypass óptico en los nodos intermedios.

Además, el mayor costo de la fibra y las situaciones con restricciones de fibra harán que se considere más DWDM que SONET, ya que DWDM ahorra una gran cantidad de fibra en la red óptica. Los sistemas DWDM podrían planificarse para un gran número de canales; sin embargo, se puede utilizar la estrategia de pago por uso y agregar canales según la demanda en Fiber-Mart . La distancia del amplificador y el presupuesto de potencia total del sistema deben calcularse desde el principio para la cantidad final de canales.

Las diferentes alternativas y su impacto económico al diseñar exactamente la misma red constituyen un estudio sin duda interesante. Fiber-Mart investigó tres enfoques diferentes para el diseño de una red SONET. La superposición de SONET siempre parece ser mucho mejor que la PMO. La red SONET punto a punto ofrece un rendimiento aún mejor. Estos resultados podrían no aplicarse en todas las situaciones; sin embargo, esto implica que, en diseños de redes grandes, la red más optimizada no necesariamente tiene una arquitectura única. Una parte de la red puede adoptar anillos mientras que otra implementa la red punto a punto. Generalmente, el núcleo de la red justificará una arquitectura DWDM.