ES2208906T3 - Procedimiento para estructurar datos digitales que pueden transferirse en ambas direcciones de una red optica pasiva (pon) de un sistema tdma pon. - Google Patents
Procedimiento para estructurar datos digitales que pueden transferirse en ambas direcciones de una red optica pasiva (pon) de un sistema tdma pon.Info
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Abstract
PROCEDIMIENTO PARA ESTRUCTURAR LA TRANSFERENCIA DE LOS DATOS DIGITALES, QUE DEBEN TRANSFERIRSE A TRAVES DE UN SISTEMA DE ACCESO ROP DE BANDA ANCHA, QUE CONSISTE EN DEFINIR, DE ACUERDO CON LA VELOCIDAD DE LA LINEA, UNA TRAMA DE TRANSMISION, TANTO EN DIRECCION HACIA ABAJO COMO HACIA ARRIBA, Y QUE TENGA DURACION CONSTANTE. EN CADA DIRECCION DE TRANSMISION, CADA UNA DE DICHAS TRAMAS CONSTA DE UN NUMERO ENTERO N DE RANURAS, POR LO QUE LA RELACION 1:1 ENTRE CADA RANURA QUE FORMA PARTE DE LA ESTRUCTURA DE TRAMA DE BAJADA Y CADA RANURA QUE FORMA PARTE DE LA ESTRUCTURA DE TRAMA DE SUBIDA ES SIEMPRE VALIDA. EN LA DIRECCION DE BAJADA, CADA RANURA CONTIENE UN NUMERO ENTERO M SUPERIOR A 1, DE BLOQUES FUNDAMENTALES, CONSISTENTE CADA UNO EN UN CAMPO UTIL DE 53 BYTES Y DE UN CAMPO AUXILIAR DE UN UNICO BYTE. EN LA DIRECCION HACIA ARRIBA, CADA RANURA CONSTA DE UN CAMPO DE GUARDA DE J - BYTE, Y UN CAMPO DE PREAMBULO L - BYTE Y UN CAMPO UTIL DE 53 BYTES. EN LA DIRECCION HACIA ARRIBA, LA VELOCIDAD DE TRANSMISION EN LINEA ES PRACTICAMENTE IGUAL A LA VELOCIDAD DE TRANSMISION DE LA LINEA HACIA ABAJO, O PRACTICAMENTE IGUAL A UN SUBMULTIPLO DE DICHA VELOCIDAD.
Description
Procedimiento para estructurar datos digitales
que pueden transferirse en ambas direcciones de una red óptica
pasiva (PON) de un sistema TDMA PON.
La presente invención se refiere a la
estructuración de datos digitales transmitidos en ambas direcciones
de una red óptica pasiva (PON) situada dentro de un sistema de
acceso PON de banda ancha de acceso múltiple por división del
tiempo (TDMA) que funciona en la dirección
usuario-central telefónica, para permitir una
transferencia particularmente eficaz de los flujos de datos
digitales relativos a diferentes tipos de servicio.
En términos generales, los diferentes tipos de
servicios pueden clasificarse en dos clases:
- servicios de banda ancha transferidos según
mecanismos asíncronos estándar (paquetes ATM de 53 bytes,
denominados celdas)
- servicios de banda estrecha transferidos según
procedimientos síncronos (SDH).
La red de acceso comúnmente se identifica
mediante una o más interfaces de conexión (de tipo V) situadas en la
central telefónica y mediante diferentes tipos de interfaces (de
tipo S) situadas en los terminales de los usuarios, que en general
están conectadas a equipamiento colocado cerca de los usuarios.
El equipo utilizado con la mencionada finalidad
en la red de acceso y que constituye el denominado sistema de
acceso PON se representa mediante una terminación de línea
(terminación de línea óptica u OLT) que, por lo general, está
instalada o situada cerca de una central de conmutación telefónica,
y mediante una pluralidad de unidades de red (unidades de red
óptica u ONU), que suelen estar situadas cerca de los usuarios,
conectadas a la OLT a través de una red óptica pasiva según el
modelo mostrado en la Fig. 1.
La red óptica pasiva que forma la denominada
infraestructura de red de acceso presenta una estructura en árbol
típica, es decir, punto a multipunto, en la que la raíz está
conectada a la OLT y las ramas terminales a las ONU, y consiste en
tramos de fibra óptica interconectados con componentes ópticos
pasivos, denominados divisores/combinadores de potencia, que
permiten dividir las salidas o recombinar las señales ópticas
presentes en sus entradas.
La presente invención tiene aplicación general en
las redes de telecomunicaciones digitales y, de forma más
particular, en el marco de las redes digitales para los servicios
integrados de banda ancha, es decir, de alta velocidad binaria,
basadas en la utilización del procedimiento de transferencia ATM y
descritas brevemente en el estándar B-ISDN.
En particular, la presente invención se refiere a
un procedimiento de estructuración y transporte, a través de
sistemas de acceso PON de banda ancha, de contenedores de
transporte, definido dentro del marco de los sistemas de
transmisión de jerarquía digital síncrona (SDH), para transmitir
datos digitales relativos a conexiones telefónicas o a servicios
integrados de banda estrecha.
Para el transporte de servicios multimedia
digitales en la red B-ISDN, se establece la
utilización de la transferencia de paquetes y el formato de
conmutación ATM (modalidad de transferencia asíncrona), cuyos flujos
de datos a través de la red se dividen en bloques de información
que tienen una anchura limitada y constante, cada uno de los cuales
es transferido por un paquete o celda de 53 bytes, de los cuales 48
bytes representan el denominado contenido útil de cada célula y
están destinados a la transferencia de los bloques de datos
mencionados anteriormente, mientras que los primeros cinco bytes,
representados de forma global como una primera parte de la celda
denominada encabezamiento, indican a qué flujo de información
pertenece la celda (dicho de otro modo, la dirección de destino de
los datos transmitidos en la parte de contenido útil de la
celda).
Para reducir al mínimo los costes del sistema de
acceso PON y mejorar al máximo la respuesta ante las fluctuaciones
de fase (ruido de fase de sincronismo), resulta oportuno que la
velocidad binaria de la dirección descendente (es decir, de la
central telefónica al usuario) sea igual a la velocidad binaria de
los sistemas de transmisión de jerarquía digital síncrona (SDH) y,
por consiguiente, igual a un múltiplo de 155,52 MHz.
Para asegurar la transferencia efectiva de nuevos
servicios multimedia como, por ejemplo, la televisión interactiva,
cuyas características requieren una capacidad o banda digital, en
la dirección central telefónica-usuario (dirección
descendente) por la que fluye la señal de
audio-vídeo digital, considerablemente superior a
la de la dirección opuesta (ascendente). En esta dirección opuesta,
de hecho sólo se deben efectuarse controles de usuarios. Según lo
anterior, los sistemas de acceso PON deberán tener una capacidad de
transferencia en la dirección descendente superior a la de la
dirección opuesta.
La capacidad de transferencia en la dirección
descendente deberá asegurar el mantenimiento de los flujos
digitales relativos a servicios multimedia para un número
determinado de usuarios, de tal forma que los costes de los
componentes optoelectrónicos que deben emplearse obligatoriamente
para la transmisión óptica en la red PON resulten aceptables. Se ha
determinado que dicho número de usuarios es de 500 por lo
menos.
Para satisfacer correctamente a 500 usuarios por
lo menos, se comprueba que, partiendo de los perfiles de servicio y
tráfico habituales, la capacidad neta en la dirección descendente
es igual por lo menos a la capacidad del nivel 4 de la jerarquía
SDH, es decir, igual a 599,04 Mb/s.
En la dirección ascendente, la capacidad puede
ser inferior, pero igual por lo menos a una cuarta parte de la
descendente, para asegurar la transferencia de flujos simétricos
relativos a servicios de banda estrecha y, en el futuro, la
transferencia de comunicaciones multimedia bidireccionales.
Otros requisitos que deben satisfacerse se
derivan de las características del protocolo TDMA utilizado en el
sistema PON. En este caso, la misma señal óptica emitida por la
terminación OLT llega, a través de la PON, a todas las unidades de
red ONU, mientras que, en la dirección contraria, las señales
ópticas emitidas por cada ONU se asocian en la PON para formar una
única señal óptica recibida por la OLT.
Mediante el protocolo TDMA, sólo se permite que
cada unidad de la red ONU efectúe la transmisión en intervalos de
tiempo bien definidos para evitar que, en un mismo momento, las
señales procedentes de dos o más ONU diferentes se solapen (y por
lo tanto, se anulen entre sí).
El control o el permiso para la habilitación de
transmisión en cada intervalo de tiempo (o ranura de tiempo) son
generados y transmitidos por la OLT a todas las ONU. La estructura
de la señal digital transmitida por la OLT deberá poder transmitir
dicho "permiso" en cada intervalo de tiempo de la estructura de
transmisión descendente.
En la dirección ascendente (de la ONU a la OLT),
la señal recibida por la OLT consta de una secuencia de señales,
que coinciden con cada intervalo de tiempo, procedentes de ONU
diferentes. La señal correspondiente a un intervalo de tiempo dado,
denominada "ráfaga", puede tener una anchura diferente a la de
la señal anterior y la señal posterior; asimismo, puede tener una
fase binaria diferente, por el mero hecho de que cada ráfaga,
quizás generada por una ONU distinta a la ONU que genera la ráfaga
anterior o la que genera la ráfaga posterior, sigue una trayectoria
diferente a lo largo de la PON. El mecanismo de compensación de
retardo, denominado mecanismo de alineación, permite de forma
satisfactoria que cada ráfaga quede circunscrita dentro del
intervalo de tiempo con una precisión dada, hallándose dicha
precisión en el rango de algunos bits sólo. Asegurar la continuidad
de fase a nivel de bits entre una ráfaga y la posterior es
imposible para el período binario considerado para un sistema de
acceso PON de banda ancha, en el que el período binario no es
superior a 5 nanosegundos.
Debido a lo anterior, se origina una
discontinuidad de fase entre las ráfagas. Por consiguiente, el
receptor de la OLT podrá reconstruir correctamente cada ráfaga,
amplificándola de forma adecuada y utilizando la fase de muestreo
binario (o fase de reloj binario) correcta para cada ráfaga. Estas
dos operaciones (recuperación de la amplitud y de la fase de
muestreo) requieren un tiempo igual a decenas de bits entre una
ráfaga y la siguiente, debido a la discontinuidad entre dos
ráfagas. En la estructura de transmisión ascendente para cada
intervalo de tiempo, el denominado campo de contenido útil,
destinado a la transferencia de los datos útiles, debe ir precedido
por un número de bits adecuado, por lo general denominados
"preámbulo", para permitir que las dos operaciones mencionadas
anteriormente se efectúen correctamente y, a su vez, el preámbulo
debe ir precedido por un campo adicional, denominado campo de
guarda, durante el cual se inhibe la transmisión desde cualquier
ONU, para impedir que el final de la transmisión de una ONU dada se
solape con el inicio de la transmisión de otra ONU, debido a la
imprecisión de la temporización de las diferentes ONU.
Otro requisito es el impuesto por los operadores
de la red de telecomunicación, que desean utilizar sistemas de
acceso PON de banda ancha en el marco del cableado en áreas
residenciales de los usuarios o en áreas de pequeños negocios.
Para reducir al mínimo los costes de
funcionamiento y mantenimiento, es esencial que en esta fase los
nuevos servicios multimedia para los cuales se requiere el soporte
del formato ATM asíncrono y los servicios de banda estrecha más
tradicionales (entre los cuales los más difundidos son los servicios
telefónicos), que se suelen transmitir hasta las interfaces de los
nodos de conmutación tradicionales (N-LEX) a través
de flujos digitales síncronos, compartan la nueva infraestructura y
el nuevo sistema de acceso de banda ancha. Dicho de otro modo, se
plantea la necesidad de definir procedimientos que permitan la
transferencia de flujos síncronos, así como flujos ATM, a través del
mismo sistema que funciona con la nueva infraestructura óptica
(PON) de la red de acceso.
Una primera alternativa a la transmisión de
flujos síncronos a través de un sistema de transmisión, cuando éste
último se basa únicamente en el formato ATM, es convertir en flujos
ATM los flujos destinados a servicios de banda estrecha, que suelen
estructurarse según las interfaces de los nodos de conmutación
tradicionales como señales digitales de 2048 Kb/s de velocidad
nominal, según la recomendación ITU-T G.704, cuando
las interfaces son de tipo plesiocrónico (PDH), o como módulos de
transporte tributarios TU-12, según la
recomendación ITU-T G.784, cuando las interfaces son
de tipo síncrono (SDH), a través del procedimiento de adaptación
denominado "nivel de adaptación ATM 1" (AAL1), definido en la
recomendación ITU-T 1.371.
En la solicitud de patente europea nº EP 757.503
a nombre del mismo solicitante, se describe una ejecución preferida
del procedimiento de adaptación AAL1 mencionado anteriormente.
La función de adaptación es llevada a cabo por
las denominadas unidades de interfuncionamiento (IWU), que permiten
conectar sistemas de conmutación o de transmisión síncronos o
plesiosíncronos a sistemas de conmutación o transmisión de banda
ancha basados en ATM.
Una segunda alternativa a la transmisión síncrona
de flujos a través de un sistema de transmisión cuando éste se basa
únicamente en tecnología ATM, es la utilización de las enseñanzas
de la solicitud de patente europea nº EP 651.924 a nombre del mismo
solicitante, que describe una unidad de generación/eliminación de
celdas adecuada para convertir flujos síncronos en tráfico
estructurado en celdas ATM y viceversa.
La Fig. 2 muestra la configuración de referencia
de un sistema de acceso PON de banda ancha y sus conexiones con la
central telefónica local de banda estrecha (N-LEX)
y los terminales de banda estrecha (N-TE) cuando la
estructura de transmisión del sistema PON permite sólo el
transporte de celdas ATM. Como es obvio, se plantea la necesidad de
utilizar una IWU entre el nodo de conmutación de banda ancha
(B-LEX), al que está conectada la OLT, y el nodo de
conmutación de banda estrecha (N-LEX), así como
entre la ONU y los terminales de banda estrecha
(N-TE). En cuanto a la ONU, para convertir el flujo
ATM en una señal de banda estrecha y viceversa, se muestra como
alternativa la posibilidad de utilizar una unidad NT2. No obstante,
esta alternativa no modifica los resultados de la solución, en
términos de coste, sino que transfiere al usuario que adquirirá la
unidad NT2 los costes adicionales relacionados con la solución.
Por el contrario, en la Figura 3, se muestra la
solución que se pretende llevar a cabo. En ésta se observa con
claridad que la OLT está directamente conectada tanto al nodo de
conmutación de banda ancha como al nodo tradicional a través de las
interfaces adecuadas, y que la ONU está directamente conectada a
los terminales de banda ancha y a los de banda estrecha. De esta
forma, se eliminarán por completo los costes y gastos de
funcionamiento y mantenimiento adicionales relacionados con las
unidades IWU.
Todo lo anterior no afecta al hecho de que el
sistema de acceso PON de banda ancha, además de tener en cuenta
consideraciones de los dos tipos de tráfico (ATM de banda ancha y
de banda estrecha), debe ser siempre capaz de asegurar la máxima
flexibilidad y eficacia y, por lo tanto, asegurar una adecuada
calidad del servicio, sin tener que recurrir a funciones
complementarias complejas.
La empresa Northern Telecom presentó en el
seminario "European Workshop on ATM Development and
Implementation" celebrado en mayo de 1993, una estructura de
transporte (organización de datos digitales para transmitir a través
de una PON) basada en una trama de 125 \mus dividida en un grupo
de intervalos de tiempo de longitud variable destinadas al tráfico
síncrono, seguidas de otro grupo de intervalos de tiempo de
longitud fija capaces de transmitir celdas ATM (de 53 bytes cada
una) destinadas a flujos ATM relacionados con servicios de banda
ancha.
Esta estructura de transporte no es
suficientemente flexible por sí misma y origina problemas inducidos
por la inevitable "aglomeración" de tráfico ATM o el
agrupamiento de flujos ATM en una parte estrecha de la estructura de
transporte.
El fenómeno de aglomeración induce una distorsión
en el tráfico ATM, medida por lo general en términos de variación
del retardo de celdas (variación del retardo de transmisión de las
celdas respecto del retardo sufrido por otras celdas, anteriores o
posteriores, pertenecientes a la misma conexión o flujo ATM),
deteriorándose por lo tanto la calidad percibida por el usuario del
servicio recibido en el terminal del usuario.
El proyecto de investigación RACE 2024 BAF,
descrito en el libro "Access to B-ISDN via
Passive Optical Networks" editado por Wileys & Sons Ltd., dio
origen a otras propuestas para la estructura de transporte. Estas
propuestas presentan unas características que impiden satisfacer el
conjunto de requisitos mencionados anteriormente. La primera no
permite el transporte de flujos síncronos en las condiciones de
capacidad neta (superior a 599,04 Mb/s por lo menos) y la velocidad
de transmisión de línea (múltiplo de 155,52 Mb/s) indicadas
anteriormente, porque se basa en una estructura que prevé una
estructura de intervalos de tiempo que consta de un preámbulo de 3
bytes y un campo útil de 53 bytes para la transmisión en ambas
direcciones, destinada al transporte de celdas ATM. Cuando la
velocidad de línea es igual a cualquier múltiplo de 155,52 Mb/s y,
en particular, a 622,08 Mb/s (la velocidad de transmisión de línea
del nivel 4 de la jerarquía SDH), la capacidad neta es igual a
53/56 (relación entre el campo útil y la estructura completa) de la
velocidad de línea, es decir, igual a 588,75 y por lo tanto inferior
a 599,04 Mb/s (el valor de la capacidad necesaria para permitir un
número adecuado de usuarios). Por otra parte, cualquier múltiplo
entero de la duración de un intervalo de tiempo de 56 bytes (igual
a 720 ns) no puede coincidir exactamente con un período de 125
microsegundos y, por consiguiente, la estructura propuesta no puede
transmitir con facilidad los sincronismos necesarios para la
transferencia del tráfico síncrono.
En el documento XP000444626, titulado "ATM over
passive optical networks: system design and demonstration", de
G. VAN DER PLAS et al, FIBER NETWORKS FOR VOICE, VIDEO &
MULTIMEDIA SERVICE PROCEEDINGS, 1992, BOSTON, MA, vol. 1786,
páginas 48-57, según el cual se redacta el preámbulo
de la reivindicación principal, se da a conocer un sistema PON
basado en ATM. La configuración punto a multipunto de la PON
requiere técnicas de multiplexación y de acceso múltiple para
proporcionar una comunicación adecuada a cada uno de los abonados
conectados. En la dirección descendente, se ejecuta TDM
(multiplexación por división del tiempo) basada en celdas ATM,
mientras que el acceso ascendente de los abonados a la red es
controlado por un protocolo TDMA (acceso múltiple por división del
tiempo).
La trama tiene un tipo de estructura que incluye
un número entero N de intervalos de tiempo para que la relación uno
a uno entre los intervalos de tiempo que forman parte de la
estructura de la trama ascendente sea siempre válida.
En la dirección descendente, cada intervalo de
tiempo contiene un número predeterminado de bloques de información,
cada uno de los cuales consta de un campo útil y de un campo
auxiliar.
En la dirección ascendente cada intervalo de
tiempo consta de un campo de guarda, un campo de preámbulo y un
campo útil, siendo la velocidad de transmisión de la dirección
ascendente sustancialmente igual o submúltiplo de la velocidad de
transmisión de línea descendente.
Sin embargo, el documento mencionado
anteriormente no da a conocer ninguna estructura multitrama ni la
fusión de un tipo de tráfico diferente, es decir, la comunicación
de banda ancha y de banda estrecha en el sistema PON ATM.
El principal objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de estructuración de los datos
digitales transmitidos en ambas direcciones de una red óptica
pasiva (PON), que haga innecesario el empleo de unidades IWU en los
extremos del sistema de acceso PON de banda ancha y que consta de
soluciones adecuadas para ejecutar dicho procedimiento de adaptación
AAL1 o consta de dicha unidad de generación/eliminación de
celdas.
Otro objetivo es mejorar la eficacia de
transferencia de celdas ATM, evitando los fenómenos derivados de la
"aglomeración" del tráfico ATM, alcanzando una capacidad
adecuada para el número de usuarios a los que se pretende
satisfacer y utilizando un múltiplo de 155,52 Mb/s como velocidad de
transmisión de línea.
Dichos objetivos y ventajas se consiguen mediante
el procedimiento de la presente invención para estructurar:
- \bullet
- primeros datos digitales pertenecientes a fuentes de banda ancha formateados en paquetes de un número de bytes fijo, estando destinada una primera parte de éstos a contener información de destino para un sistema de modalidad de transferencia asíncrona (ISDN de banda ancha);
- \bullet
- segundos datos digitales pertenecientes a fuentes de banda estrecha formateados en módulos de transporte tributarios de primer nivel (TU-12 o TU-11) de jerarquía digital síncrona (SDH),
siendo solicitada la transferencia simultánea de
dichos primeros y segundos datos digitales a través de un mismo
sistema de acceso de red óptica pasiva PON de banda ancha que
consta de una terminación de línea óptica u OLT y de una pluralidad
de unidades de red óptica u ONU, que es sustancialmente como el dado
a conocer en la reivindicación 1.
Dicho de otra forma, el procedimiento según la
presente invención consiste en definir, de la forma mostrada en la
Fig. 4, una estructura de trama fundamental que tiene una duración
nominal exactamente igual a 125 microsegundos y una multitrama que
consta de un número k dado, múltiplo de cuatro, de tramas
fundamentales, ambas relativas a la transmisión descendente, es
decir, la transmisión óptica en modalidad de "difusión" a
través de la red óptica pasiva (PON) desde la terminación de línea
óptica (OLT) hacia una pluralidad de unidades de terminación de red
óptica (ONU) (simbólicamente, el flujo OLT \rightarrow ONU), y la
transmisión ascendente, es decir, la transmisión en dirección
opuesta, basada en un protocolo TDMA.
Cada trama fundamental consta exactamente de un
número entero N de intervalos de tiempo, cada una de las cuales se
compone a su vez de un múltiplo entero m, tal vez no superior a
cuatro, de un bloque fundamental como el mostrado en la Fig. 5, en
el que m = 3.
El bloque fundamental consta a su vez de un campo
útil de 53 bytes y de un campo auxiliar constituido por un solo
byte.
De esta forma, el número total de bytes incluidos
en una trama se obtiene a partir de la siguiente fórmula:
(1)NTOT=N \text{*} m
\text{*}
54
Si se supone que la velocidad de transmisión de
línea es de 622,080 Mb/s, es decir, de nivel 4 de la jerarquía SDH
(4 x 155,52 Mb/s), el número NTOT se obtiene a partir de la
siguiente ecuación:
\frac{125\mu
s\text{*}622,080Mb/s}{8}= \ número \ de \ bytes \ en \ 125\mu s =
9720bytes
\newpage
Sustituyendo en (1) el valor 9720 cuando m = 3,
entonces N, o el número de intervalos de tiempo contenidas en la
trama, es igual a 60.
Este enfoque original de la presente invención
permite utilizar componentes comerciales que pueden adquirirse con
facilidad en el mercado, para la generación de velocidades de
línea, puesto que éstos se han creado para las velocidades de
transmisión de línea estándar de la jerarquía SDH.
Partiendo siempre de los mismos valores
utilizados hasta ahora y utilizando la estructura de transporte
propuesta, la velocidad de línea de 622,08 Mb/s corresponde a la
capacidad neta proporcionada por la siguiente expresión:
Cneta = 622,08 \ x \ campo \
útil \ /(campo \ útil \ + \ campo \ auxiliar)=610,56
Mb/s
Dicha capacidad neta es muy superior a la
capacidad neta de 599,04 Mb/s indicada anteriormente, que es la
necesaria para satisfacer correctamente al número de usuarios
permitidos por el sistema.
En cualquier caso, el campo útil de 53 bytes de
cada bloque de cada intervalo de tiempo puede contener como
alternativa:
- -
- una celda ATM o
- -
- un contenedor de transporte tributario TU-12, como el definido en la recomendación G7.09 o
- -
- una celda (denominada de ahora en adelante F3mp) que contiene datos de funcionamiento y mantenimiento.
Cada trama tiene una duración estándar de 125
\mus y, a diferencia de los sistemas conocidos, se subdivide en
un número entero N de intervalos de tiempo de la misma longitud,
dentro de las cuales los bloques y campos se organizan según una
secuencia preestablecida e idéntica para cada intervalo de
tiempo.
El inicio de la trama se determina mediante la
presencia de una celda F3t en el primer bloque del primer intervalo
de tiempo de la propia trama. La celda está marcada con un
encabezamiento concreto, diferente al de las otras celdas que
pueden transmitirse en cualquier otro intervalo de tiempo de la
trama.
El inicio de cada multitrama se determina
mediante la presencia de una celda F3mt en el primer bloque del
primer intervalo de tiempo de la primera trama de la propia
multitrama. Esta celda está marcada con un encabezamiento concreto,
diferente al de las demás celdas que pueden transmitirse en
cualquier otro intervalo de tiempo de la trama y diferente al
encabezamiento de la celda F3t.
Por consiguiente, la zona de recepción de los
datos estructurados de esta forma, o cada ONU, podrá determinar el
inicio de cada trama y multitrama a través de un procedimiento de
alineación de tramas basado en el reconocimiento de las celdas F3t
y F3mt mencionadas anteriormente, recuperando por lo tanto la
frecuencia de repetición de las tramas y multitramas.
Esta periodicidad "global" de la estructura
de la trama de la presente invención permite la transmisión de
flujos de banda ancha (ATM) y de flujos de banda estrecha (a través
de módulos de transferencia tributarios TU-12)
utilizando el mismo sistema de acceso PON de banda ancha, sin
necesidad de acomodar los flujos de banda estrecha dentro de flujos
ATM, a través de las unidades IWU mencionadas anteriormente.
Otra posibilidad ofrecida por la estructura del
objetivo de la presente invención es la posibilidad de incluir
flujos de tipos diferentes en el campo útil con la máxima
flexibilidad.
Es decir, cada una de los N intervalos de tiempo
puede contener, por ejemplo, en la parte de contenido útil del
campo útil del primer bloque fundamental, un contenedor de
transferencia tributario TU-12, mientras que los
campos útiles de los demás bloques fundamentales del mismo intervalo
de tiempo pueden contener celdas ATM, para que el flujo de banda
estrecha, representado en este caso mediante el contenedor de
transferencia tributario TU-12, pueda distribuirse
dentro de cada trama, impidiendo la "aglomeración" de dicho
tráfico (por ejemplo, al principio de cada trama) y obteniendo
ventajas considerables en términos de reducción de la variación del
retardo de celdas causado por la presencia de dichos flujos de
banda estrecha colocados entre las celdas ATM.
La periodicidad de la estructura de transporte,
garantizada por la presencia de una trama y una multitrama, permite
insertar y retirar el contenedor TU-12 de forma
periódica y síncrona con la referencia de 8 KHz (cuyo período es de
125 \mus) y con sus submúltiplos, en relación con la frecuencia
de repetición de tramas y multitramas.
Naturalmente, la posición de cada flujo de banda
estrecha transmitido a través de dicho contenedor
TU-12, en el campo útil de uno de los M bloques de
uno o más (n) intervalos de tiempo en los que se divide una trama,
será repetitiva en todas las tramas por conveniencia de ejecución,
aunque se base en el principio de la indiferencia.
\newpage
Las características de la presente invención
consideradas novedosas se exponen en detalle en las
reivindicaciones adjuntas.
La siguiente descripción facilitará la
comprensión de la presente invención junto con otros objetivos y
ventajas de la misma, ilustrados mediante los dibujos adjuntos, en
los que:
la Figura 1, ya descrita, muestra el diagrama de
referencia topológica de un sistema de acceso PON de banda
ancha;
la Figura 2 muestra la configuración de
referencia de un sistema de acceso PON de banda ancha que tiene una
estructura de transferencia capaz de transmitir flujos ATM
sólo;
la Figura 3 muestra la configuración permitida
por la presente invención, en la que la estructura de transferencia
es capaz de transmitir tanto flujos ATM como flujos síncronos
relacionados con servicios de banda estrecha;
la Figura 4 muestra la estructura de transporte
basada en una trama fundamental, una multitrama y un número entero
N, cuando este número según la presente invención es igual a 60
intervalos de tiempo contenidos en la trama fundamental (se utiliza
la misma estructura para la transmisión descendente y la
transmisión ascendente);
la Figura 5 muestra la composición del intervalo
de tiempo en la estructura de transporte descendente, cuando el
número m de bloques fundamentales es igual a 3, según la presente
invención;
la Figura 6 muestra la composición del intervalo
de tiempo en la estructura de transporte ascendente, según la
presente invención.
Con referencia al diagrama funcional de la Fig. 2
descrita anteriormente, relacionado con un tipo conocido de
configuración de referencia de un sistema de acceso de banda ancha,
y a la Fig. 3 que muestra la configuración de referencia de un
sistema de acceso según la presente invención, es posible evaluar y
determinar de inmediato y en términos prácticos las diferencias de
arquitectura y las ventajas ofrecidas por el nuevo sistema en
relación con el anterior.
En un sistema basado en la generación de celdas
en la fase de transmisión y la eliminación de celdas en la fase de
recepción de las unidades tributarias, como se muestra en el
diagrama de la Fig. 2, un flujo de información organizado como una
trama STM-1 que cumple las especificaciones y los
estándares internacionales, procedente por ejemplo de una central
telefónica pública o de un nodo de conmutación de banda estrecha
(N-LEX), se procesa dentro de la "unidad de
interfuncionamiento" IWU, generándose un flujo digital organizado
en módulos de transporte tributarios TU-12 en los
que se generan celdas antes de ser pasados a una unidad de
conmutación local de banda ancha B-LEX. Desde la
unidad de conmutación local de banda ancha B-LEX, a
través de la interfaz de banda ancha Vb, el flujo de información
que consta por completo de celdas ATM se envía a la unidad OLT y de
ahí se difunde hacia la ONU a través de la red óptica pasiva
PON.
Naturalmente, en la dirección opuesta, la unidad
de conmutación local de banda ancha B-LEX reconoce
los paquetes de datos en los que se han generado celdas (celdas
ATM) relativas a los datos pertenecientes al tráfico de banda
estrecha y clasifica dichos paquetes reconocidos para la unidad de
interfuncionamiento IWU, que efectúa la operación contraria, es
decir la eliminación de celdas de datos formateados y, por lo
tanto, reconstruye las unidades tributarias o reconstruye finalmente
la señal de banda estrecha que se envía a la central de conmutación
telefónica local N-LEX.
Por el contrario, en el caso del sistema según la
presente invención, el tráfico asíncrono de banda ancha de las
celdas ATM, procedente de la unidad de conmutación local de banda
ancha B-LEX, se proporciona a la OLT junto con el
flujo síncrono formateado en unidades tributarias y directamente
procedente de la unidad de conmutación local de banda estrecha
N-LEX, los dos flujos se multiplexan entre sí y son
transmitidos por la OLT hacia las ONU a través de la PON y el flujo
síncrono no se somete previamente a ningún procedimiento de
generación de celdas.
En la dirección contraria, el flujo de datos de
banda ancha (celdas ATM) y el flujo de datos de banda estrecha
(TU-12), multiplexados en la misma estructura de
trasmisión, son separados directamente por la OLT, el primero hacia
la unidad de conmutación local de banda ancha B-LEX
y el segundo hacia la unidad de conmutación local de banda estrecha
N-LEX e, incluso en este caso, sin necesidad de
efectuar la eliminación de celdas del flujo de datos relativo a los
servicios de banda estrecha.
Asimismo, en el lado del usuario, los dos flujos
multiplexados, uno relativo al tráfico de banda ancha (celdas ATM)
y el otro relativo al tráfico de banda estrecha
(TU-12), pueden, preferentemente y de manera
ventajosa, separarse a nivel de la propia ONU.
El flujo de celdas ATM va dirigido a la unidad de
terminación de red B-NT-1 y de ahí a
la unidad de usuario B-NT-2, que a
su vez permite que el tráfico de banda ancha sea dirigido
correctamente hacia uno de los dos terminales de usuario
B-TE.
El resto de tráfico de información puede
dirigirse directamente desde el nivel de la ONU hacia una
terminación de red de acceso del usuario, NT, y de ahí, a través de
un bucle telefónico normal, al aparato del usuario
N-TE (por ejemplo, el teléfono).
Naturalmente, según el diagrama de la Fig. 2, la
unidad B-NT-2 puede contener un
circuito de generación/elimina-
ción de celdas del tráfico de banda estrecha (procedente de un teléfono o de un terminal ISFN). Este requisito no existe en el caso de la organización de la red de acceso según la presente invención mostrada en la Fig. 3.
ción de celdas del tráfico de banda estrecha (procedente de un teléfono o de un terminal ISFN). Este requisito no existe en el caso de la organización de la red de acceso según la presente invención mostrada en la Fig. 3.
En las Figuras 4, 5 y 6, se proporciona un
ejemplo de estructuración de datos en una trama y una multitrama
según el procedimiento de la presente invención.
Según la forma de realización preferida mostrada,
cada trama fundamental de 9720 bytes se divide en 60 intervalos de
tiempo que tienen una duración idéntica y que constan de 354 bytes
cada uno.
Por último, las Fig. 5 y 6 muestran la estructura
o el contenido de cada intervalo de tiempo de 162 bytes en la
dirección descendente y ascendente, respectivamente.
Cada uno de los tres bloques fundamentales de 54
bytes contiene un byte de preámbulo PR1, PR2 y PR3, respectivamente,
seguido de un campo útil de 53 bytes.
Dicho campo útil de 53 bytes puede ser una celda
ATM delimitada por una parte inicial de 5 bytes o una secuencia de
48 bytes, denominada comúnmente parte de contenido útil.
Según la presente invención, el primero de los
tres contenidos útiles de uno o más de los 60 intervalos de tiempo
en los que se subdivide una trama fundamental de 9720 bytes está
destinado a contener datos correspondientes a una trama de un
módulo de transporte tributario (TU-12), mientras
que los otros dos grupos pueden contener dos celdas ATM o una celda
ATM y una celda F3mp para datos de servicio.
En cualquier caso, los tres datos de preámbulo
PR1, PR2 y PR3 se estructuran para transmitir el denominado mandato
de "permiso" que permite a una ONU particular transmitir los
datos hacia la OLT (transmisión ascendente) en los sistemas comunes
que funcionan según un sistema de acceso múltiple por división del
tiempo (TDMA). La asignación a uno de los tres grupos de la
transmisión de tráfico de banda estrecha TU-12 en
la trama de la organización multitrama de la presente invención
puede ser permanente o semipermanente y, en cualquier caso,
preestablecida en la central de comunicación telefónica u OLT.
Claims (11)
1. Procedimiento para estructurar:
- \bullet
- primeros datos digitales pertenecientes a fuentes de banda ancha formateados en paquetes de un número de bytes fijo, estando destinada una primera parte de éstos a contener información de destino para un sistema de modalidad de transferencia asíncrona (ATM) (ISDN de banda ancha);
- \bullet
- segundos datos digitales pertenecientes a fuentes de banda estrecha formateados en módulos de transporte tributarios de primer nivel (TU-12 o TU-11) de jerarquía digital síncrona (SDH),
siendo solicitada la transferencia simultánea de
dichos primeros y segundos datos digitales a través de un mismo
sistema de acceso de red óptica pasiva (PON) de banda ancha que
consta de una terminación de línea óptica u OLT y de una pluralidad
de unidades de red óptica u ONU,
incluyendo el procedimiento las etapas
siguientes:
- \bullet
- definición de tramas de transmisión para la dirección descendente y la dirección ascendente, es decir, desde la OLT hacia la ONU y desde la ONU hacia la OLT, respectivamente, que tienen una duración constante;
- \bullet
- definición para dichas tramas, en cada dirección de transmisión, de un número entero N de intervalos de tiempo, para que la relación uno a uno entre cada intervalo de tiempo que forma parte de la estructura de trama descendente y cada intervalo de tiempo que forma parte de la estructura de trama ascendente sea siempre válida;
- \bullet
- definición en cada intervalo de tiempo de la dirección descendente de m bloques fundamentales, siendo m un número entero superior a 1, que constan de un campo útil y un campo auxiliar cada uno;
- \bullet
- definición en la dirección ascendente de un número predeterminado de intervalos de tiempo y asignación de un campo de guarda, un campo de preámbulo y un campo útil a cada intervalo de tiempo;
y estando el procedimiento caracterizado
porque incluye además las etapas siguientes:
- \bullet
- definición de una multitrama que consta de un número entero k, múltiplo de cuatro, de dichas tramas;
- \bullet
- asignación de un valor a la parte de encabezamiento del campo útil del primer bloque fundamental del primer intervalo de tiempo de la primera trama de cada multitrama, que siempre es diferente de los valores asignados a las partes de encabezamiento del campo útil de los demás bloques fundamentales, pero que cumple, respecto al quinto byte de dicha parte de encabezamiento, los estándares relativos a la composición de las celdas ATM para el denominado campo de corrección de errores de encabezamiento;
- \bullet
- asignación del campo útil de uno de dichos m bloques fundamentales de cada intervalo de tiempo a la transmisión de dichos segundos datos digitales y, en particular, asignación:
- i)
- de la primera parte de los bytes de dicho campo útil a la transmisión de una palabra de alineación síncrona y
- ii)
- del resto de bytes de dicho campo útil a la inclusión de dichos segundos datos digitales formateados;
- \bullet
- asignación del resto de dichos bloques fundamentales de cada ranura de tiempo a la transmisión de dichos primeros datos digitales y/o datos de servicio digitales.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los m bytes auxiliares de cada
intervalo de tiempo se utilizan para transmitir desde la OLT hasta
las ONU controles o permisos de habilitación para la transmisión de
la ONU habilitada, en un determinado intervalo de la estructura de
trama ascendente.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
2, en el que el campo útil de dichos bloques fundamentales está
destinado al transporte de dichos primeros datos digitales,
organizados como celdas ATM de 53 bytes, utilizados en el contexto
de las redes digitales de banda ancha (B-ISDN),
mientras que el campo útil de uno y sólo uno de dichos m bloques
fundamentales de una o más de dichos intervalos de tiempo está
destinado al transporte de dichos segundos datos digitales
pertenecientes a fuentes de señales de banda estrecha, organizados
como un tren digital que tiene una velocidad nominal igual a 1544
Kb/s o 2048 Kb/, o como módulos de transporte tributarios de primer
nivel (TU-11 o TU-12) como los
definidos en el contexto de la jerarquía digital síncrona (SDH),
incluyendo además el procedimiento la etapa de asignación de un
valor al encabezamiento del campo útil dedicado mencionado
anteriormente, que es diferente de los valores de las partes de
encabezamiento del campo útil de los demás bloques fundamentales
que transfieren celdas ATM, pero que cumple en lo que al quinto
byte de dicha parte de encabezamiento se refiere con los estándares
relativos a la composición de las celdas ATM para el denominado
campo de corrección de errores de encabezamiento, y la etapa de
introducción en la parte de contenido útil de dicho campo útil
dedicado de una trama de tren de datos digitales o de un módulo de
transporte tributario de primer nivel (TU-12 o
TU-11);
coincidiendo, en la transmisión ascendente, la
estructura de datos de dicho campo útil con cada intervalo de
tiempo de la estructura de datos descendente, cuando el campo útil
de uno y sólo uno de dichos m bloques fundamentales está destinado
al transporte de dichos segundos datos digitales.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la velocidad de transmisión de línea descendente es de 622,080
Mbit/s, es decir, igual a la definida para el nivel 4 de la
jerarquía SDH según la recomendación ITU-T G.709, y
en el que la trama consta de 9720 bytes y tiene una duración de 125
\mus, con una frecuencia de repetición de tramas de 8 KHz.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que cada intervalo de tiempo de la estructura de datos descendente
consta de 162 bytes y contiene tres (m = 3) bloques
fundamentales.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el
que cada intervalo de tiempo de la estructura de datos descendente
corresponde a un intervalo de tiempo de la estructura de datos
ascendente que consta de 81 bytes, siendo la velocidad de
transmisión binaria ascendente igual a la mitad de la velocidad de
transmisión descendente.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el
que el campo útil del primero de dichos tres bloques fundamentales
de uno o más de los 160 intervalos de tiempo de la trama está
destinado a la transmisión de dichos segundos datos digitales,
mientras que el segundo y el tercer bloque están destinados a la
transmisión de dichos primeros datos digitales.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que existe un campo auxiliar dentro del bloque fundamental,
dispuesto en serie antes del campo útil de 53 bytes.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dichos segundos datos digitales constan de un módulo de
transporte tributario TU-12, como el definido en la
recomendación G.709.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el campo útil de uno de los bloques fundamentales de uno o
más intervalos de tiempo se identifica mediante un encabezamiento,
que es diferente de los demás encabezamientos, y su contenido útil
está destinado al transporte de datos de servicio y mantenimiento
relativos al sistema de acceso PON de banda ancha.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el contenido útil del campo útil del primer bloque del
primer intervalo de tiempo de cada trama, al encabezamiento del
cual se asigna un valor único, está destinado al transporte de
datos de servicio y mantenimiento relativos al sistema de acceso
PON de banda ancha.
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