Sistemas de Comunicación Empelados en El Área (20)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS “FRANCISCO GARCÍA SALINAS”

FACULTAD DE INGENIERÍA

“SISTEMAS DE COMUNICACIÓN EMPLEADOS EN EL ÁREA DE TRANSMISION DE LA CFE.”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTA: RAMÓN CAMPOS MORENO

ZACATECAS, ZAC., NOVIEMBRE DE 2007.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS “FRANCISCO GARCÍA SALINAS”

FACULTAD DE INGENIERÍA

“SISTEMAS DE COMUNICACIÓN EMPLEADOS EN EL ÁREA DE TRANSMISION DE LA CFE.”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTA: RAMÓN CAMPOS MORENO

ZACATECAS, ZAC., NOVIEMBRE DE 2007.

ÍNDICE DE TEMAS

Introducción.......................................................................................................................1 Objetivo del Reporte de Trabajo .......................................................................................2 Antecedentes Personales....................................................................................................3 CAPÍTULO 1 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN EMPLEADOS EN EL ÁREA DE TRANSMISIÓN DE LA CFE. 1.0 Sistemas de Comunicación empleados en el área de transmisión de la CFE..............5 CAPÍTULO 2 ONDA PORTADORA POR LINEA DE ALTA TENSION (OPLAT) 2.0 Onda Portadora por Línea de Alta Tensión OPLAT ..................................................7 2.1 Elementos que conforman un enlace de OPLAT .......................................................8 2.1.0 Trampa de Onda ...................................................................................................8

2.1.1 Condensador de Acoplamiento...........................................................................10 2.1.2 Unidad de Acoplamiento ....................................................................................12 2.1.3 Cable de Alta Frecuencia....................................................................................14 2.1.4 Terminal de Comunicaciones OPLAT ...............................................................15

2.2 Descripción del Funcionamiento del Equipo OPLAT..............................................16 2.2.0 Funcionamiento del Equipo OPLAT ANT E804 ...............................................16 2.2.1 Conversión de la BF en el rango de Frecuencia de Operación fB .....................16 2.2.2 Clase de Modulación ..........................................................................................17 2.2.3 Salto de Frecuencia en la banda de Frecuencias Portadoras ..............................17 2.2.4 Bandas Separadas ...............................................................................................18 2.2.5 Regulación de Nivel ...........................................................................................19 2.2.6 Ecualización .......................................................................................................19 2.2.7 Generación de Frecuencia ..................................................................................19 2.2.8 Acoplamiento .....................................................................................................19

2.3 Descripción Simplificada del Funcionamiento del Equipo ANT E804 ...................20 2.3.0 Vía de Transmisión.............................................................................................20 2.3.1 Vía de Recepción................................................................................................22 2.3.2 Mediciones de niveles en el equipo ANT E804 .................................................23

2.4 Conclusión sobre el equipamiento OPLAT..............................................................24

CAPÍTULO 3 JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA (SDH) 3.0 Introducción..............................................................................................................25 3.1 Origen del SDH ........................................................................................................26 3.1.1 Conceptos Básicos..............................................................................................26 3.2 El Modulo de Transporte Síncrono (STM) ..............................................................27

3.3 La Estructura de Multiplexión SDH.........................................................................29 3.3.1 Estructura de las tramas de STM-1 ....................................................................29 3.3.2 Estructura de las tramas SDH de niveles jerárquicos más elevados...................31 3.3.3 Estructura de las tramas de STM-4 ....................................................................31 3.3.4 Áreas de cabecera del STM-1.............................................................................32 3.3.4.1 Cabecera de Sección Regeneradora (ROSH) ...............................................33 3.3.4.2 Cabecera de Sección Multiplexora (MSOH)................................................34 3.3.4.3 Cabecera de Línea (POH).............................................................................35 3.3.4.4 Ubicación del VC-4 mediante puntero .........................................................36 3.4 Esquema de multiplexado SDH según las recomendaciones del ITU-T G.709.......37 3.5 Niveles Jerárquicos Definidos Internacionalmente ..................................................38 3.6 Transmisión de información de Ruteo NMS (ruteo ES-IS e IS-IS) .........................39 3.7 Transmisión de la información de sincronización....................................................40 3.8 Elementos de un sistema de transmisión síncrona....................................................42 3.8.1 Funcionalidad de un Elemento de Red...............................................................42 3.8.2 Tipos de Conexiones ..........................................................................................43 3.8.3 Tipos de Multiplexores.......................................................................................44 3.8.4 Cross-Conectores Dedicados..............................................................................45 3.8.5 Regeneradores y Repetidores .............................................................................45 3.9 Esquemas de Protección ...........................................................................................45 3.9.1 Terminología Básica...........................................................................................45 3.9.2 Mecanismos de Protección del SDH ..................................................................46 3.9.3 Protección de la sección multiplexora (MSPRing).............................................46 3.9.4 Protección de Conexión de Subred (SNCP) .......................................................48 3.9.5 Conclusión sobre el equipamiento SDH.............................................................49 CAPÍTULO 4 COMENTARIOS SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DE ESTAS TECNOLOGÍAS EN LA RED DE MULTISERVICIOS DE LA CFE. 4.0 Tecnología de Radio Enlaces en VHF......................................................................50 4.1 Tecnología para enlaces con equipos de Onda Portadora por Líneas de Alta Tensión (OPLAT)..........................................................................................................................51 4.2 Tecnología para enlaces con equipos de Jerarquía Digital Síncrona (SDH)............52 4.3 Implementación de estas tecnologías en la red de multiservicios de la CFE ...........53 CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES 5.0 Conclusiones sobre el equipamiento de Radio Enlaces en VHF..............................56 5.1 Conclusiones sobre el equipamiento de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT)..........................................................................................................................56 5.2 Conclusiones sobre el equipamiento de Jerarquía Digital Síncrona (SDH).............56 Glosario ...........................................................................................................................57 Bibliografía......................................................................................................................59

ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 1 1.0 Antena Omnidirecciónal instalada en una torre auto soportada .................................5 1.1 Equipo de Onda Portadora Por Línea de Alta Tensión (OPLAT)..............................6 CAPÍTULO 2 2.1 Trampa de Onda .........................................................................................................8 2.1.1 Trampa de Onda muestra la bobina principal de protección a la izquierda y el elemento de sintonización ala derecha de la misma ..........................................................9 2.1.2 Respuesta a la Frecuencia de una Trampa de Onda de 230 Kv...............................9 2.1.3 Condensador de Acoplamiento (TPC)...................................................................10 2.1.4 Respuesta de atenuación a la Frecuencia de un T.P.C...........................................10 2.1.5 Diagrama Eléctrico del Transformador de Potencial Capacitivo TPC..................11 2.1.6 Diagrama esquemático de la Unidad de Acoplamiento.........................................13 2.1.7 Filtro de Acoplamiento AKE.................................................................................14 2.1.8 Cable de Alta Frecuencia.......................................................................................14 2.1.9 Equipo ANT E804 Monocanal configurado para Voz ..........................................15 2.2.0 Equipo ANT E804 Monocanal configurado para Voz ..........................................15 2.2.1 Ocupación del ancho de banda del Equipo ANT E804 Bicanal Voz + Protección................................................................................................16 2.2.2 Medidor Selectivo de señal W&G SPM-33 ..........................................................17 2.2.3 Esquema de Modulación del Equipo ANT E804 con Bandas Separadas..............18 2.2.4 Puntos de prueba del equipo ANT E804 ...............................................................23 CAPÍTULO 3 3.1 a. Equipo SDH NOKIA............................................................................................27 3.1 b. Equipo SDH NOKIA............................................................................................27 3.1 Conformación de un VC-12 .....................................................................................28 3.1.1 Localización de las cabeceras dentro del STM-1 ..................................................29 3.1.2 Estructura del STM-1 ............................................................................................30 3.1.3 Localización de la AU-4 dentro del STM-1 ..........................................................30 3.1.4 Multiplexión de Tramas SDH de niveles Jerárquicos Elevados............................31 3.1.5 Estructura de la Trama STM-4 ..............................................................................32 3.1.6 Áreas de cabecera del STM-1................................................................................32 3.1.7 Cabecera de Sección Regeneradora (ROSH) ........................................................33 3.1.8 Cabecera de Sección Multiplexora (MSOH).........................................................34 3.1.9 Cabecera de Línea (POH)......................................................................................35 3.2 Esquema de Multiplexado SDH según las recomendaciones del ITU-T G.709 .....37 3.2.1 Ruteo NMS (ES-IS e IS-IS) ..................................................................................39 3.2.2 Transmición de información de sincronización.....................................................40 3.2.3 Conmutación de la señal de sincronía por falla.....................................................41 3.2.4 Aplicación del Multiplexado .................................................................................42 3.2.5 Terminal de Línea..................................................................................................43 3.2.6 Multiplexores ADD-DROP ...................................................................................44 3.2.7 Red en anillo..........................................................................................................46

3.2.8 Red en anillo con falla y posibilidad de conmutación...........................................47 3.2.9 Principio de la Protección de Conexión de Subred ...............................................48 3.3 Protección de Conexión de Subred Operada ............................................................49 CAPÍTULO 4 4.0 Enlaces de Multiservicios entre subestaciones de potencia eléctrica .......................55

Introducción

INTRODUCCIÓN

Desde que se han implementado los sistemas de telecomunicación se han buscado métodos para optimizar la calidad y la capacidad de la información. En un principio se contó con sistemas de transmisión analógicos que durante un buen tiempo estuvieron a la vanguardia de las telecomunicaciones. Después surgieron los sistemas digitales que tuvieron como primer desarrollo a los sistemas de Jerarquía Digital Plesíncrona o Casi Síncrona palabra que proviene del latín y sus siglas están en ingles PDH (Plesinchronous Digital Hierarchy). Este sistema que usa la técnica de multiplexión por división en el Tiempo, fue un gran salto para los sistemas de telecomunicación pues significo una notable mejora en las tasas de transmisión y una mejor calidad de las señales transmitidas. Con la necesidad de migrar a mayores tasas de transmisión y sistemas que permitieran una estandarización global surge la tecnología SDH (del ingles Synchronous Digital Hierarchy o en castellano Jerarquía Digital Síncrona). Hoy en día se siguen usando todos los sistemas, pues los más actuales no excluyen tecnologías anteriores y las aceptan como trafico de datos en canales digitales de gran capacidad. Todos estos desarrollos y mejoras tecnológicas en las telecomunicaciones han sido de gran utilidad para la implementación y correcta operación del sistema eléctrico nacional pues se han aplicado para la automatización, monitoreo y telecontrol de las subestaciones eléctricas de potencia. Lo que permite eficientar la continuidad y calidad del servicio en la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

1

Introducción

OBJETIVO DEL REPORTE DE TRABAJO

El Objetivo de este Reporte de Trabajo es dar a conocer los equipos y sistemas de telecomunicaciones que conforman las redes multi-servicios de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), en el área de transmisión. En las redes de CFE se emplean equipos con diferentes tecnologías tales como: radio en VHF, OPLAT y SDH. Estos sistemas se describirán más adelante en el desarrollo del reporte de trabajo. A continuación se presenta un resumen general de los capítulos contenidos en este reporte de trabajo. Capítulo 1.- Introducción a los Sistemas de Comunicación Empleados en el área de transmisión de la CFE. En este capítulo se comenta la necesidad de implementar sistemas de comunicación por Radio Enlaces en VHF y Onda Portadora por Líneas de Alta Tensión (OPLAT) para soportar los servicios de datos en la red de la CFE. Capítulo 2.- Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT) En este capítulo se introducen los sistemas de comunicación con tecnología OPLAT y se comentan las aplicaciones que se le dan a este tipo de equipos en la CFE. Capítulo 3.- Jerarquía Digital Síncrona (SDH) En este capítulo se presentan los sistemas de comunicación con tecnología SDH y se comentan las aplicaciones que se le dan a este tipo de equipos en la CFE. Capítulo 4.- Tecnologías empleadas en la red multi-servicios de la CFE. Revisión de la implementación de las tecnologías comentadas en capítulos anteriores en la red de la CFE puntualizando los diferentes servicios que soporta la red. Además se da una presentación grafica de un enlace multi-servicio entre dos Subestaciones de Potencia Eléctrica en la empresa de CFE. Capítulo 5.- Conclusiones.

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Introducción

ANTECEDENTES PERSONALES Mi formación profesional la realice en el programa de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica de la Unidad de Ingeniería Eléctrica en el periodo de 1996 a 2002. Al graduarme de la carrera comencé a laborar en Comisión Federal de Electricidad en la Sub-Área de Transmisión Bajío (STB), Sector Fresnillo Ubicada en Carretera 45 Km. 33 tramo Zacatecas-Durango desviación a los Viveros Km. 3.1, Calera de Víctor Rosales Zacatecas, en Diciembre del 2002, donde laboro a la fecha. Esta es una Empresa u Organismo Público Descentralizado que se dedica a la Generación, Transmisión, Distribución y Comercialización de la Energía Eléctrica.

UAZCIA. CERVECERA DE ZACATECAS

A DGO

S.E CALERA

A ZAC

CALERA DE V.R

FACULTAD DE VETERINARIA

Localización del Centro de Trabajo.

Comencé a laborar en el departamento de Protección y Medición donde me desarrolle con el puesto de Técnico Auxiliar por un periodo de seis meses, después del cual ascendí al puesto de Técnico donde me desempeñé hasta Septiembre de 2004. En este puesto me encargaba de realizar mantenimiento preventivo y correctivo, así como de puesta en servicio de nuevos esquemas de Protección, Control y Medición de equipo primario de las Subestaciones Eléctricas de Potencia. En Septiembre de 2004 concursé por el puesto de Técnico en Comunicaciones y Electrónica donde obtuve mi Base y donde me encuentro laborando a la fecha. En este puesto realizo Labores de Mantenimiento preventivo y correctivo así como de puesta en servicio de nuevos enlaces de datos, voz, y teleprotección. Dichos Enlaces se realizan con equipos de comunicación como son los de Radio Enlaces en VHF, Onda Portadora por Línea de Alta Tensión y Equipos con tecnología PDH y SDH.

3

Introducción

A continuación presento el organigrama de la especialidad de Comunicaciones en la Subárea de Transmisión Bajío STB.

Jefe de Departamento Comunicaciones STB

Jefe de Oficina Sector

Fresnillo

Jefe de Oficina

Sector Ags.

Jefe de Oficina Sector

Irapuato

Técnico Sector

Irapuato

Profesionista Sector

Irapuato

Jefe de Oficina

Sector Ags.

Jefe de Oficina

Sector León

Técnico Sector

Fresnillo

Técnico Sector Ags.

Técnico Sector Ags.

Técnico Auxiliar Sector

Irapuato

Técnico Sector León

Técnico Auxiliar Sector

Irapuato

Organigrama de la Especialidad de Comunicaciones en la S.T.B

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Capítulo 1

CAPÍTULO 1 1.0 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN EMPLEADOS EN EL ÁREA DE TRANSMISIÓN DE LA CFE. Para comunicar a dos Subestaciones de Potencia entre sí, se definieron en principio varias alternativas respecto del tipo de tecnología que se puede emplear, éstas tuvieron gran aplicación hasta antes de la aparición de la tecnología SDH, la cuál será abordada en el capitulo III. Entre las diferentes posibilidades se pueden mencionar las siguientes:

a) Teléfono comercial b) Radioenlace por Propagación Atmosférica, Sistemas A.M o F.M c) Líneas Telefónicas Privadas d) Radiotelefonia por médio de Líneas de Alta Tension.

La comunicación por teléfono comercial es muy útil, sin embargo desde el punto de vista de operación, presenta las desventajas obvias de un servicio público. La más común es la de número ocupado. Aun así se ocupa para la comunicación con el exterior de la CFE. El sistema de radio enlace por aprovechamiento de la propagación de ondas electromagnéticas en la atmósfera, presenta generalmente dificultades insalvables como lo son los cambios de temperatura, variación de las capas de la ionosfera, etc., y la irregularidad de la topografía entre esas subestaciones de potencia, que impiden tener una alta confiabilidad en la comunicación. Sin embargo, fueron usadas en su momento para formar radio enlaces de datos y voz. Hoy en día solo quedan en servicio los radio enlaces de voz para comunicación del personal desde radios móviles y radios base, pues este tipo de sistema permite la eficiente comunicación móvil entre el personal mientras se traslada entre los puntos de trabajo. Sin embargo una de las limitantes de este tipo de sistemas es la cantidad de información que pueden manejar, ya que están limitados tanto por el ancho de banda como por la potencia empleados, por lo que se utilizan otros sistemas para grandes cantidades de información.

FIGURA 1.0 Antena Omnidirecciónal instalada en una torre auto soportada

5

Capítulo 1

Tomando en cuenta lo anterior, la necesidad de contar con un medio privado y altamente confiable de comunicación, que permita la operación de los sistemas eléctricos, se estableció la forma de comunicación conocida como Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT). El cual en su momento también fue usado para enlaces de datos como son telemandos, monitoreo de estados de equipo primario, medición, teleprotección y para dar servicios de telefonía, de los cuales actualmente se encuentran en operación solamente los dos últimos servicios. Este tipo de comunicación, como todas las anteriores fundamentalmente requiere de un transmisor y un receptor de ondas electromagnéticas en cada punto a comunicar, sin embargo el medio utilizado para unir dichos componentes son las mismas Líneas de Alta Tensión que enlazan las Subestaciones de Potencia.

FIGURA 1.1 Equipo de Onda Portadora Por Línea de Alta Tensión (OPLAT)

En los capítulos posteriores se comentarán estos sistemas más a detalle, además de introducir las nuevas tecnologías empleadas en las redes multi-servicio de la CFE.

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Capítulo 2

CAPÍTULO 2 2.0 ONDA PORTADORA POR LÍNEA DE ALTA TENSIÓN (OPLAT) Partiendo de la existencia de la línea de transmisión que une dos subestaciones y que requieren del intercambio de información, fue desarrollado el sistema de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT) que hace uso de la misma línea de alta tensión como medio físico de transporte de la información.

El sistema OPLAT es el método mas común de comunicaciones entre subestaciones y es utilizado para la transmisión de fax y datos, telefonía, telemandos, protección de la red etc. Este sistema de comunicación ha desarrollado la reputación de ser uno de los más económicos y altamente confiables.

Ventajas del sistema OPLAT:

Confiabilidad: Como se emplea una línea de transmisión de energía diseñada de una manera muy estricta, la confiabilidad del soporte físico de transmisión del sistema es alta.

Costo: En vista de la existencia de la infraestructura (Línea de Alta Tensión) el uso del OPLAT es bastante económico, sobre todo cuando el volumen de información a transmitir es bajo.

Mantenimiento: Los equipos constitutivos de un sistema OPLAT son relativamente sencillos lo que permite un mantenimiento más fácil. Adicionalmente, las subestaciones donde se ubican los equipos cuentan con infraestructura y su acceso es sencillo.

Normativa: Su regulación es escasa, normalmente, los usuarios del sistema OPLAT crean procedimientos sencillos de aplicación privada. El sistema OPLAT emplea generalmente frecuencias de rango de 24 a 500 KHz., y el límite inferior esta dado básicamente por el ruido del sistema y el superior por sus atenuaciones.

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Capítulo 2

2.1 ELEMENTOS QUE CONFORMAN UN ENLACE DE OPLAT El sistema de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión esta conformado por los siguientes elementos:

• Trampas de Onda (TO). • Condensadores de Acoplamiento (DP). • Unidad de Acoplamiento (AKE). • Cable de Alta Frecuencia. • Terminal OPLAT.

2.1.0 TRAMPA DE ONDA es un dispositivo de alta frecuencia que se conecta en serie con la línea de alta tensión. Su impedancia es baja a la frecuencia de 60Hz, de tal forma que no oponga ninguna resistencia a la transmisión de energía, pero es relativamente alta para cualquier banda de frecuencia utilizada para comunicación por portadora. Por lo general el rango de frecuencia utilizado para comunicación por portadora es de 30-500 KHz.

La alta impedancia limita la atenuación de la señal de portadora dentro del sistema de potencia impidiendo que la señal de portadora sé disipe en la subestación, Aterrice en caso de una falla fuera del camino de transmisión de portadora, disipe en una línea auxiliar o en una rama del camino de la transmisión principal. Las trampas de onda consisten en una bobina principal con un elemento protector y usualmente uno de sintonización. La bobina principal es una inductancia, la cual lleva la corriente a frecuencia de 60Hz del circuito o línea de transmisión. El equipo de protección defiende la trampa de onda contra sobre tensiones transitorias que puedan ocurrir a través de ella. El equipo de sintonía sirve para obtener una impedancia relativamente alta para una o más frecuencias o para bandas de frecuencia altas.

FIGURA 2.1 Trampa de Onda

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Capítulo 2

FIGURA 2.1.1 Trampa de Onda muestra la bobina principal de protección a la izquierda y el elemento de sintonización ala derecha de la misma.

En la Figura 2.1.2 se muestra una grafica de respuesta a la frecuencia de una trampa de onda que trabaja en un rango de 30 a 500 KHz, en ella se puede observar que para las bajas frecuencias la trampa de onda presenta baja impedancia y para las altas frecuencias muestra alta impedancia como ya se mencionaba anteriormente.

FIGURA 2.1.2 Respuesta a la Frecuencia de una Trampa de Onda de 230 Kv RESPUESTA A LA FRECUENCIA DE TRAMPA DE ONDA

0.00 50.00

100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 500.00 550.00 600.00 650.00 700.00 750.00 800.00 850.00 900.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 FRECUENCIA (KHz)

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Capítulo 2

2.1.1 CONDENSADOR DE ACOPLAMIENTO Llamado también Transformador de Potencial Capacitivo (TPC). Es el elemento que nos permite inyectar la señal de alta frecuencia en la línea de alta tensión, por lo cual su impedancia debe ser mínima a estas frecuencias. A la frecuencia del sistema de potencia (60 Hz) su impedancia es alta. Este elemento nos sirve también como aislador entre la línea de alta tensión y el equipo secundario (Unidad de Acoplamiento, cable de alta frecuencia y Terminal OPLAT). En la imagen se muestra un Condensador de Acoplamiento

FIGURA 2.1.3 Condensador de Acoplamiento (TPC).

La Figura 2.1.4 Muestra la Respuesta de atenuación a la Frecuencia de un TPC, en ella se observa que su nivel de atenuación para las altas frecuencias es relativamente bajo y a la frecuencia del sistema de potencia (60 Hz) su nivel de atenuación es alto.

FIGURA 2.1.4 Respuesta de a recuencia de un T.P.C.

RESPUESTA A LA FRECUENCIA DE UN TPC

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

00 100 200 300 400 500 600

FRECUENCIA KHZ

NIV

EL d

b

tenuación a la F

10

Capítulo 2

En la figura 2.1.5 se observa que para la conexión en baja tensión de la Terminal de Carrier (C) el potencial viene directamente de la parte capacitiva del Condensador de Acoplamiento sin pasar por la parte indu tiva la cual es usada para alimentar las terminales usadas para fines de medición y protección de la propia Línea de Alta Tensión.

FIGURA 2.1.5 Diagrama Eléctrico del Transformador de Potencial Capacitivo TPC.

c

T1 T2 T3S1 S2 S3

C

REACTOR

T.P.

T3

CAJA DEL DISPOSITIVO

CUCHILLPUEST

POTENC

A DEA AIAL

TERMINALDE

TIERRA

GAP DE PROTECCION

TERMINALES SECUNDARIAS

TERMINALBAJA TENSION

T1

T2

C1

C3

C

DISPOSITIVOSUPRESOR DE

FERRORESONANCIA

GAP

BOBINA DEDRENAJE A.P.

LP CP

1

C2

CUCHILLA DE PUESTADE TIERRA DEL

CARRIER

11

Capítulo 2

2.1.2 UNIDAD DE ACOPLAMIENTO AKE: Esta permite que la impedancia del sistema de potencia (del orden de 500 Ω) se acople a la impedancia del equipo Terminal de comunicaciones (del orden de 75 Ω). Igualmente permite disponer de elementos de protección, con el fin de aislar los terminales de comunicaciones de las altas tensiones del sistema de potencia, los cuales se describen a continuación:

Seccionador de Puesta a Tierra: Para 250 A con ojete para accionarlo con una varilla de conexión, cumple con la finalidad de lograr una segura puesta a tierra del condensador de acoplamiento

Descargador Primario: Protege los aparatos de una conexión OPLAT contra sobre tensiones que puedan presentarse, su tensión de C.A de reacción es de aproximadamente 2KV. Corrientes de descargas de forma común de impulsos (8/20μs) no afectan las propiedades del descargador hasta 5KA (valor máximo). La capacidad de descarga llega hasta 8KA en 0.2s quedando el descargador fundido y llevando a un contacto a tierra seguro.

Bobina de Derivación y Sintonía: Esta cumple con dos importantes funciones deriva por una parte la corriente reactiva capacitiva del condensador de acoplamiento definida por la tensión de red, frecuencia de red y la capacidad del condensador de acoplamiento en forma segura a tierra, y por otra parte ofrece inductividades variables de sintonización para la adaptación de la impedancia del acoplamiento a la línea de alta tensión.

Condensador de Corte: Teniendo en cuenta que la corriente reactiva de 60Hz puede ocasionar una caída de tensión sobre la impedancia de la bobina de derivación de unos volts, se hacen necesarios los condensadores de corte, para así evitar una excitación alta in dimensionados con 0,1μF (o bien 1,0μF en caso del condensador de acoplamiento del cable) de tal manera que no tiene una influencia importante sobre la respuesta de frecuencia de los filtros de acoplamiento dentro del rango de transmisión.

Descargador de Sobre Tensión en Atmósfera: Tensiones de perturbación a las que el escargador primario no reacciona, son puestas en corto circuito por los descargadores

de sobre tensión en atmósfera de gas. Estas sobretensiones no solo se pueden presentar el lado de alta tensión sino también del lado del cable de RF influido por alta tensión.

La tensión continua nominal de reacción de cada descargador de sobre tensión en tmósfera de gas es de 230v.

ransformador de Aislamiento: Es el elemento más importante de la unidad de acoplamiento. Presenta un aislamiento confiable de 10KV entre el lado de alta tensión y l de los equipos OPLAT del filtro de acoplamiento y origina la adaptación deseada de

la impedancia entre la línea de alta tensión y el cable de RF.

admisible a la frecuencia de la red del transformador de aislamiento. Están

d

d

a

T

e

12

Capítulo 2

La Figura 2.1.6 muestra el diagrama esquemático de la Unidad de Acoplamiento en ella se observan los elementos que la componen.

FIGURA 2.1.6 Diagrama esquemático de la Unidad de Acoplamiento

CONDENSADOR DE ACOPLAMIENTO

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO Y ADAPTACION

A

BTRAMPAS DE ONDA

LINEA DE ALTA TENSION

C

DESCARGADOR DE SOBRE TENSION EN ATMOSFERA DE GAS

SECCIONADOR A TIERRA

DESCARGADOR PRIMARIO

BOBINA DE DERIVACION Y SINTONIA

CONDENSADOR DE CORTE AKE

150 Ω / 75 Ω

CABLE DE RF AL OPLAT

ACOPLAMIENTO A DOS FASES

13

Capítulo 2

o

2.1.3 CABLE DE ALTA FRECUENCIA Permite la conexión del Termcomunicaciones (localizado normalmente en una caseta de co os de acoplamiento (ubicados externamente en la subestación). Sus características principales son 75 Ω / 150 Ω, ad nte deberá tener buena robustez mecánica para soportar las difíciles condiciones ambientales de operación.

La Figura 2.1.8 muestra un Cable de Alta Frecuencia en la parte inferior y en la parte alta u que se conecta directamente al equipo OPLAT.

FIGURA 2.1.8 Cable de Alta Frecuencia

AKE. FIGURA 2.1.7 Filtro de Acoplamient

inal de ntrol) y los element

icionalme

n cable de par telefónico

14

Capítulo 2

2.1.4 TERMINAL DE COMUNICACIONES OPLAT Efectúa todo el manejo de las señales a transmitir, hasta lograr su ubicación en alta frecuencia y viceversa. Comprende

s diferentes moduladores, amplificadores, filtros, módulos de supervisión del enlace, entre otros.

FIGURA 2.2.0 Equipo ANT E804 Monocanal configurado para Voz

lo

FIGURA 2.1.9 Equipo ANT E804 Monocanal configurado para Voz La Figura 2.2.0 muestra las tarjetas que integran un equipo configurado para Voz y que serán mencionadas mas adelante.

15

Capítulo 2

2.2 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO OPLAT

2.2.0 FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO OPLAT ANT E804

l Equipo E804 transmite la banda de Baja Frecuencia (BF) con un ancho de banda de

ara el tipo de equipo bicanal o combinado es decir que tiene un canal configurado para bio de señales de voz (SP) y otro para el de señales de protección (UT). Se

uestra la Figura 2.2.1 que ilustra la ocupación del ancho de banda:

IGURA 2.2.1 Ocupación del ancho de banda del Equipo ANT E804 Bicanal Voz + Protección

Equipo combinado para Telefonía y Teleprotección Banda de voz de 300 hasta 1700Hz Banda de Transmisión en Telegrafía de 1820 hasta 2260Hz Regulación de nivel y selección mediante canal de piloto 2390 ± 30Hz 2.2.1 CONVERSIÓN DE LA BF EN EL RANGO DE FRECUENCIA DE OPERACIÓN La banda nsión se extiende de 35 hasta 490 KHz. En el equipo de canal E804, la conversión de la banda de BF a la banda de frecuencia de operación se realiza en tres etapas de modulación. En la primera etapa, la banda de BF se convierte a rango de Frecuencia Intermedia (FI) con la portadora de 20KHz y la banda lateral superior se filtra como banda utilizable. En la segunda etapa, la banda de 20KHz va r convertida, según se requiera, con las frecuencias de 560KHz o de 600KHz, al rango de FI de 580 KHz. Con la primera, la banda de operación queda a la izquierda de la frecuencia central, mientras que con la segunda queda a la derecha.

E2.5KHz. Pel intercamm

F

de frecuencia disponible para ser transmitida por las Líneas de Alta Te

a se

0 1000 2000 2500Hz

UT SP (VOZ) 2390±30 (PROTECCION)

300 1700 1820 2260

f β

16

Capítulo 2

Las bandas laterales indeseadas con una separación de la FI central (580KHz) igual al doble de la

frecuencia de canal, serán suprimidas por el filtro de FI.

nda lateral superior

misión en banda lateral única con portadora suprimida, tiene la ventaja de que toda la potencia de transmisión queda a disposición de la banda lateral útil. Por otra parte, esta técnica presenta la ventaja de que el lugar de la banda indeseada y suprimida se puede ocupar con la banda de frecuencia de la dirección contraria. 2.2.3 SALTO DE FRECUENCIA EN LA BANDA DE FRECUENCIAS PORTADORAS La banda lateral a ser transmitida en el rango de frecuencia de operación debe estar, con saltos de 5KHz, en el rango admisible de 35 hasta 490KHz. La frecuencia de operación ficticia co unto de transmisión en el sancima de la frecuencia de operació Q B

a de Transmisión para un canal de

En la tercera etapa, la banda de FI se convierte con frecuencias portadoras de RF ntonizables en el rango de frecuencias de operación previsto. La basi

indeseada, producida por la modulación, se suprime con un filtro pasa bajo (500KHz). El uso de este filtro no es tan exigente pues la banda a ser suprimida se encuentra por sobre 1MHz. .2.2 CLASE DE MODULACIÓN 2

La técnica de la trans

n los puestos asignados fB + y fB -, señaliza el lugar proyectado del plto. La fre se encuentra en 580KHz por cuencia portadora de RF fQ

n (f = f + 580KHz). e

n de la portadorLa Figura 2.2.2 muestra la medicióvoz con el medidor selectivo de señal marca WG SPM-33.

FIGURA 2.2.2 Medidor Selectivo de señal WG SPM-33

17

Capítulo 2

2.2.4 BANDAS SEPARADAS Para la operación en bandas separadas de transmisión y recepción, las frecuencias de

operación fB, y en consecuencia las frecuencias portadoras de RF fQ, son diferentes para ambas direcciones de transmisión.

Portadora RF

Saltos 5KHz: 615KHz hasta 1070KHz

Dirección de TX Disposición de canal

ER 1 pasó

20KHz

Rango de FI (2DO pasó) Pasa bajo BF

600KHz Filtro de canal

560KHz

Filtro FI 580KHz Pasa bajo BF

Dirección de RX

Pasa bajo RF

35KHz f 500KHz B

Saltos 5KHz: 35KHz hasta 490KHz

FIGURA 2.2.3 Esquema de Modulación del Equipo ANT E804 con Bandas Separadas

18

Capítulo 2

2.2.5 REGULACION DE NIVEL

de selección. Tres frecuencias piloto toman para si s funciones de ocupación, selección, corte y bloqueo de las centrales Telefónicas, así

omo la señalización de interferencias y las alarmas en caso de falla. La frecuencia respectiva presente, toma para si la regulación de nivel. Para el caso de equipos que van a transmitir señales de protección, existe la regulación de nivel de 300Hz. 2.2.6 E ACION Las distorsiones en la banda útil ocasionadas por la selectividad final del van a ser compensadas por los circuitos ecualizadores correspondientes tanto en el sentido de recepción como en el de transmisión. E punto va a cumplirse con los niveles permitidos para los cambios de atenuación residual con la frecuencia. Las distorsiones inherentes al medio de transmisión (Línea de alta tensión) en el rango de banda útil, van a ser compensadas mediante un ecualizador especial de línea en recep 2.2.7 GENERACION DE FRECUENCIA Un oscilador de cuarzo maestro genera una frecuencia de 16.8MHz. De ella se derivan por n d cta, las frecuencia el segundo paso de m ente. Las portado rincipio de circuito de regulación de fase co ncias de comparación van a ser erivadas del oscilador de cuarzo maestro.

.2.8 ACOPLAMIENTO

l acoplamiento de los equipos OPLAT E804 a la Línea de alta tensión puede realizarse una fase, dos fases o ínter sistemas. El usado para CFE por lo general es el de dos ses en el cual se ocupan dos trampas de onda, dos condensadores, y dos

coplamientos de filtro.

Las oscilaciones en el nivel de recepción de RF en la Línea se reducen vía un circuito de regulación que se incorpora al canal. En el caso de equipos de Telefonía existe la regulación de nivel con posibilidadlac

CUALIZ

filtro,

n este

ción.

divisió ire s de conversión para el rango de 20KHz y paraodulación, las FI de 560 y 600KHz respectivam

ras de RF variables en saltos de 5KHz serán generadas bajo el pn barrido. Cuyas frecue

d 2 Eafaa

19

Capítulo 2

2.3 DESCRIPCION SIMPLIFICADA DEL FUNCIONAMIENTO EL EQUIPO ANT E804

a a su valor nominal mediante

n circuito inmediato posterior en el acoplador EAK-SP limita la amplitud de la señal

n cada una de las

as bandas parciales F2 (voz) y F3 (telegrafía) se conjuntaran en el convertidor de FI en tor electrónico así como a un amplificador la banda de BF F2 y F3 al transmitirse

upado) para la

nivel P2 del ZFS se puede verificar el nivel de la banda de

n el filtro de canal se suprime la banda lateral inferior con 81dB. La conversión en el ngo de frecuencia intermedia (580KHz frecuencia central) se realiza con la portadora

e 600KHz (banda de transmisión en el lado derecho), o con la de 560KHz (banda de ansmisión en el lado izquierdo), en el modulador de FI del modulo ZFS.

n el filtro de FI (580KHz + 5KHz) del convertidor de RF, va a ser filtrada la banda útil (580KHz + BF o 580KHz - BF), en tanto que la banda lateral no deseada va a ser suprimida en aproximadamente 50dB.

D

2.3.0 VIA DE TRANSMISION

Las señales a transmitir se acoplan al equipo oplat en el acoplador EAK-SP para voz y en el acoplador EAK-WT para canales de telemando. La banda vocal se encuentra en la entrada F2 del acoplador EAK-SP. El nivel se ajustaretapas de atenuación conmutables (punto de medición P1). Los puntos de medición se muestran en la Figura 2.2.4 mas adelante.

U(clipper).

Según el ancho de banda que se utilice, en este caso 2.5KHz, la banda vocal será limitada por un filtro pasa bajo con ecualizador en este caso TP 1.7 con ancho de banda vocal de 0.3KHz hasta 1.7KHz.

as entradas F31 y F32 están previstas para canales de telegrafía. CoLhileras de etapas de atenuación en el acoplador EAK-WT se regulará el nivel compuesto de telegrafía. Se continúa con un filtro pasa banda con ancho de banda de 1.82KHz hasta 2.26KHz.

Ltransmisión (ZFS) y alimentadas a un interrupe desacoplamiento. El interruptor bloquea d

señales de teleprotección de manera que la señal de protección prioritaria en SS4 sea transmitida con la potencia total disponible.

a frecuencia piloto (2360Hz bloqueado/ 2390Hz libre/ 2420Hz ocLregulación de nivel y la señal de protección va a ser alimentada en el convertidor de FI en transmisión vía el amplificador de desacoplamiento en el canal de banda baja. En el caso de falla en el piloto se activa un interruptor electrónico en la tarjeta de monitoreo

EW del piloto transmitido. U

En el punto de medición debaja frecuencia compuesta en el sentido de transmisión.

En la tarjeta ZFS la señal útil de baja frecuencia será convertida con la portadora de 20KHz al modo de portadora suprimida, en tanto que la banda lateral superior va a ser iltrada (20KHz + BF). f

Eradtr

E

20

Capítulo 2

El convertidor de RF (HFU) transforma la banda útil de FI con la portadora sintonizable de RF del generador TEHF de 61suprimida finalmente al rango de

5KHz hasta 1070KHz (salto de 5KHz), con portadora frecuencia de operación.

ón teniendo como frecuencia de corte superior

alta frecuencia. El filtro de línea sintonizable se entona a la

isión para teleprotección

(hibrido), el cual también transfiere la

El filtro pasa bajo conectado a continuaci500KHz, bloquea la banda lateral no deseada por arriba de 1MHz.

El amplificador de transmisión de banda ancha, lineal y de estado sólido SVR, amplifica el nivel de la banda de transmisión a un nivel máximo de potencia de 43dBm 20W a la salida del equipo en F1.

El filtro de línea LK 2.5 así como el LK 4 en transmisión, hace posible la conexión en paralelo de varios equipos OPLAT y acopla la salida del equipo en forma óptima a la impedancia del cable defrecuencia de operación fB para el caso de diversas frecuencias de operación, o bien en el caso de bandas separadas para transmisión y recepción, se requiere un filtro de línea en el sentido de recepción.

Para ajustar el nivel de transmisión se termina (en sentido de transmisión) con una resistencia de 150 ohms que sustituye a la línea, conmutable vía conectores, en la sección de conexiones. Puntos de prueba de nivel en el lado de FI permiten las mediciones de nivel, ya sea en la línea 1 o en la línea 2 (nivel de recepción en bandas separadas).

El ancho de banda completo mezclado de BF, es alimentado a las diferentes salidas en las cuales, mediante filtros sucesivos, se lleva a cabo la separación en bandas separadas, la ecualización y la amplificación se realizan entonces a niveles adecuados.

En las diferentes salidas se encuentran presentes las siguientes bandas:

F2 Banda de voz

F31, F32 Banda de telegrafía

SS4 Banda completa de transm

Un interruptor electrónico, el cual es accionado en la tarjeta de alarma del piloto, bloquea las salidas F2, F31/F32 en caso de falla del piloto recibido o en su caso de la regulación por ancho de banda.

En doble banda el desacoplamiento del HFU al circuito agregado de doble banda se lleva a cabo mediante un circuito desacopladorbanda de recepción en otras derivaciones al equipo de canal. Las dos bandas de recepción complementarias se encuentran así, pues presentes a la entrada del ZFE del equipo de canal y a la entrada del ZFE del agregado de doble banda. Mediante la selección correcta de las frecuencias de demodulación de FI, 560KHz o 600KHz, pasa solamente la banda adecuada en el rango de canal (20KHz + BF) del equipo de canal y del agregado de doble banda. El subsecuente procesamiento de la señal hasta las salidas de baja frecuencia (F2, F3 y SS4 se llevan acabo en el equipo de canal).

21

Capítulo 2

2.3.1 VIA DE RECEPCION

La banda de recepción llega al filtro pasa-bajo del HFU en el sentido de recepción, a través del filtro de línea (en recepción) sintonizado a la frecuencia prevista de

Los filtros de línea de transmisión y recepción se sintonizan alas frecuencias de

on la frecuencia de corte de 500KHz para la eliminación de la frecuencia imagen arriba de 1MHz (como en el sentido de transmisión), llega la banda

arjeta del receptor ZFE.

omo requiere la línea de transmisión continuando en la trayectoria de la señal, siempre en el rango de FI de 20KHz, sigue la regulación del equipo. La

lúa el nivel de recepción del mismo y ajusta el nivel de amplificación del amplificador de

n F2, F3 y SS4 dentro del rango de atenuación permitida de línea, permanezca constante dentro de un

o d tolera

r señales de teleprotección, es posible una regulación de piloto con 300Hz, la cual trabaja en la misma forma. Se puede aplicar en este caso

a amen el nivel de recepción del ancho de banda de baja frecuencia y con esta magnitud controla el amplificador de

iente, la banda regulada en el rango de 20KHz (banda lateral superior) va a ser convertida a baja frecuencia con la portadora de 20KHz. Un

operación.

operación previstas.

Vía un filtro pasa-bajo c

de recepción al demodulador de RF, la que va a ser convertida con la portadora de RF en la banda de FI de 580KHz + BF o bien 580 – BF la portadora va a ser mas adelante suprimida.

De la salida del convertidor HFU, llega la banda de FI (580KHz + BF o 580KHz – BF) al demodulador de FI en la t

Aquí la banda de recepción va a ser convertida al rango de canal de 20KHz banda lateral superior, mediante la portadora de demodulación de FI de 560KHz o 600KHz.

Un ecualizador disminuye al mínimo las oscilaciones por atenuación dependientes de la frecuencia c

regulación es diferente en telefonía y teleprotección.

En el caso de telefonía o de equipos combinados, el receptor del piloto eva

regulación en ZFE, con objeto de que el nivel de salida del equipo e

rang e ncia aceptable.

Para equipos destinados a transmiti

altern tiv te una regulación por ancho de banda, la cual evalúa

regulación. La efectividad de la regulación en este caso es, por razones físicas menor.

En el demodulador de canal sigu

filtro pasa-bajo activo con la frecuencia de corte de 40KHz, bloquea el resto de la portadora, y la banda lateral superior no deseada en 40KHz.

22

Capítulo 2

2.3.2 MEDICIONES DE NIVELES EN EL EQUIPO ANT E804

la Figura 2.2.4.

Recepción.

Las mediciones del equipo se realizan en los puntos de prueba numerados del P1 al P8, así como también en el punto Ltg1. Dichas mediciones se realizan con el medidor mostrado en

A continuación se muestra en la tabla los puntos de medición para las etapas tanto en Transmisión como en

ETAPA FRECUENCIA PUNTO DE PRUEBA TX BF P1 TX BF P2 TX FI = 580KHz±BF P3 TX RF = fB±BF Ltg1 RX RF = f ±BF Ltg1 BRX FI = 20KHz+BF P4 RX BF P5

PORTADORA DE TX fQ =fB+580KHz P7 PORTADORA DE RX fQ =fB+580KHz P8

FIGURA 2.2.4 Puntos de prueba del equipo ANT E804

23

Capítulo 2

Los nombres de las tarjetas son:

SVR Amplificador de Transmision.

TEZF Generador de Frecuencia Intermedia

HFU Conversor de Alta Frecuencia

LK Filtr ea

ZFS Con r de Frecuencia In ision

ZFE Conversor de Frecuencia Inter epcion

2

os equipos OPLAT tienen muchas ventajas como lo son las de aprovechar la infraestructura existente refiriéndonos al medio de transporte de la señal (La Línea de

lta Tensión), esto representa una gran economía y seguridad para el sistema ya que dichas Líneas están en constante mantenimiento. Otra ventaja es que la Terminal de comunicación OPLAT (el equipo en si) rara vez presenta fallas. Algunas de sus desventajas son que el equipamiento primario como lo son Las Trampas de Onda Y Los Transformadores de Potencial Capacitivo presentan fallas con más frecuencia debido a su exposición al alto voltaje y a la intemperie. La desventaja más significativa es que el ancho de banda que maneja es muy pequeño y por ende no permite la conexión de equipo empleando tecnologías actuales o gran capacidad de datos.

TEHF Generador de Alta Frecuencia

o de Lin

verso termedia de Transm

media de Rec

.4 CONCLUSIÓN

L

A

24

Capítulo 3

CAPÍTULO 3 JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA (SDH)

3.0 INTRODUCCIÓN A SDH

ona) y el ) son las

sporte de las actuales redes de fibra e tráfico de

OSI) ario), que

gestiona su os internos

protocolo apel, actúa

o en el cual

ales portan as diversas

voz, video, u papel es

structura de fibra óptica.

te para las ier sistema

o digitales l puede ser a propósitos

transporte

cobre lo que conduce a una disminución de los costos asociados al transporte de tráfico.

ponibilidad onmutado a guna en el

Topologías en anillo: Éstas están siendo desplegadas cada vez en mayor número. Esto es porque, si un enlace se perdiera, hay un camino de tráfico alterno por el otro lado del anillo. Los operadores pueden minimizar el número de enlaces y fibra óptica desplegada en la red. Esto es muy importante ya que el costo de colocar nuevos cables de fibra óptica sobre el terreno es muy caro.

SDH (siglas en inglés y definición en castellano Jerarquía Digital Síncrequivalente norteamericano SONET (Synchronous Optical NETworktecnologías dominantes en la capa física de tranóptica de banda ancha. Su misión es transportar y gestionar gran cantidad ddiferentes tipos de servicio sobre la infraestructura física. Esencialmente, SDH es un protocolo de transporte (primera capa en el modelo basado en la existencia de una referencia temporal común (Reloj primmultiplexa diferentes señales dentro de una jerarquía común flexible, y transmisión de forma eficiente a través de fibra óptica empleando mecanismde protección. Usando como referencia el modelo OSI, SDH es comúnmente visto como unde nivel uno, es decir, un protocolo de la capa física de transporte. En este pcomo el portador físico de aplicaciones de nivel 2 a 4, esto es, es el camintráfico de niveles superiores tales como (IP o ATM) es transportado. En palabras simples, podemos considerar a las transmisiones SDH como tuberías las cutráfico en forma de paquetes de información. Estos paquetes son de tecnologítales como PDH, ATM o IP. SDH permite el transporte de diferentes tipos de servicio tales como multimedia, y paquetes de datos como los que genera IP. Para lograrlo, sesencialmente el mismo: gestionar la utilización de la infraeEsto significa gestionar el ancho de banda eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detectar fallos y recuperar de ellos la transmisión de forma transparencapas superiores. Las principales características que se encentran en cualqude red de transporte SDH implementado al día de hoy son las siguientes: Multiplexión digital: Permite que las señales de comunicaciones analógicassean portadas en un mismo formato digital sobre la red. El tráfico digitaportado mucho más eficientemente y permite monitorización de errores, parde calidad. Fibra óptica: Éste es el medio físico comúnmente desplegado en las redes deactuales. Tiene una mayor capacidad de portar tráfico que los coaxiales o los pares de

Esquemas de protección: Éstos han sido estandarizados para asegurar la disdel tráfico. Si ocurriera una falla o una rotura de fibra, el tráfico podría ser cuna ruta alterna, de modo que el usuario final no sufriera interrupción alservicio.

25

Capítulo 3

Gestión de red: La gestión de estas redes desde un único lugar remoto es unaimportante para los operadores. Se ha desarrollado software que permite gestilos nodos y caminos de tráfico desde un único computador. Un operagestionar una gran variedad de funciones tales como la asignació

prestación onar todos dor puede

n de capacidad en

ronizada a un nodo a dores, con

ances tecnológicos cada vez más sensibles al tiempo. La sincronización se está convirtiendo en un punto crítico, proveyendo a SDH un camino ideal de filosofía de

estándar culminó en 1989 en las recomendaciones de la ITU-T G.707, G.708, y G.709 que definen la Jerarquía Digital Síncrona. En Norte América, ANSI publicó su

o estándar

transmisión .52 Mbps,

normalmente referidas como un STM-1 (donde STM significa Módulo de Transporte 1.84 Mbps STM-4, el tivamente)

e una señal ando

la red SDH

o con

xión más sencillas y flexibles, permitiendo ontar la señal.

plean la misma filosofía de trabajo. - Las cabeceras permiten mejorar los procedimientos de operación, administración y

AM).

3.1.1 CONCEPTOS BÁSICOS Una red de transporte puede ser vista como los enlaces y equipos asociados que habilitan tráfico para ser portado entre dos clientes o nodos en una red. A estos nodos se

respuesta a la demanda de clientes y la monitorización de la calidad de una red. Sincronización: Operadores de red deben proporcionar temporización sinctodos los elementos de la red para asegurarse que la información que pasa deotro no se pierda. La sincronización es de creciente concierto entre los operaav

red. 3.1 ORIGEN DEL SDH Este

estándar SONET, el cual es conocido a lo largo del resto del mundo comSDH. Las recomendaciones de la ITU-T definen un número de tasas básicas de que se pueden emplear en SDH. La primera de estas tasas es 155

Síncrono) Este valor coincide con el triple de STS-1 de la red SONET (3 x 5= 155.52 Mbps). Mayores tasas de transmisión han sido definidas, como el STM-16, y el STM-64 (622.08 Mbps, 2488.32 Mbps y 9953.28 Mbps respec Las recomendaciones también definen una estructura de multiplexación dondSTM-1 puede portar un número de señales de menor tasa de transmisión formparte de su carga útil. Las señales existentes PDH pueden ser portadas sobre como carga útil. El nuevo estándar síncrono presenta una serie de ventajas que lo hacen óptimrespecto al anterior estándar plesíncrono: - Operaciones de multiplexión y demultipleextraer e insertar circuitos sin tener que desm- Fácil de migrar hacia órdenes superiores de multiplexado, ya que em

mantenimiento de la red (O- Pueden transportar señales PDH G.702, ATM, etc. - Cuenta con mecanismos integrados de protección. - Define un interfaz óptico abierto para permitir la interconexión con otros equipos.

26

Capítulo 3

les puede asociar tráfico de una función de una capa superior, tales como un switch o un router.

d de transporte ruteo. tributarios e flujos de

el término asociado con ese flujo de salida

a red SDH. itiendo el

o en capas inferiores o de ientes tráficos

a: PDH, tales como 2 Mbps, 34 Mbps, y 140 Mbps.

- Interfaces de voz analógicos. - Interfaces Ethernet que toman datos IP o datos provenientes de LAN. - Interfaces RDSI/ADSL

módulo de través de la

Un Contenedor C (Container): es el elemento básico de una señal SDH. Éste está formado por los bits de información de una señal PDH (Tributaria) y por los bits de justificación para sincronizar la señal PDH al reloj de frecuencia SDH, al igual que otros bits con función de relleno. Existen diferentes tipos de contenedores, el C12 que contiene una señal de 2Mbps, el C3 que contiene una señal de 34Mbps, el C4 que contiene una señal de 140 Mbps,

Los elementos de red son equipos localizados en cada nodo de la reSDH, los cuales realizan funciones sobre el tráfico tales como multiplexión oUn tributario es un flujo de tráfico el cual es combinado con otros flujosmediante la función de multiplexión para dar lugar a un menor número dtráfico salientes. Una señal de agregado es generado. Los tributarios de un elemento de red SDH son los interfaces de tráfico en lEstos elementos de red soportan diferentes tipos de tributario no SDH permtransporte eficiente de tráficos de diverso origen. Por ejemplacceso a la red, un elemento de red puede aceptar alguno de los sigutributarios para portarlos directamente en su estructura de tram- Interfaces de tráfico

FIGURA 3.1 a. Equipo SDH NOKIA FIGURA 3.1 b. Equipo SDH

NOKIA

3.2 EL MÓDULO DE TRANSPORTE SÍNCRONO (STM) En este punto se describe cómo la información es empaquetada en un transporte síncrono de modo que este pueda ser transportado y gestionado a red.

27

Capítulo 3

La Cabecera de Ruta (Path Overhead) o Tara de Trayecto: Cada contealgún tipo de control sobre la información asociada a él. Esta información een el nodo originario de la ruta y es terminada en el nodo final del cainformación permite al operador etiquetar el tráfico así como trazar la señalla red (envío de

nedor tiene s generada mino. Esta a través de

trazas) e identificarla para propósitos de protección y monitorización de

abecera de VC-12 es s. Un VC-3 4 porta una e contener

s, proceso que denotamos como anidamiento. Por ejemplo un gestión de

dor virtual, dos en un contenedor Figura 3.1

plo de cómo una señal tributaria de 2MBits es empaquetada en un Contenedor Virtual. Mas adelante en el esquema de multiplexado de este capitulo veremos como los contenedores virtuales son llevados hasta un Modulo de Transporte Sí

: En la SOH se transmiten señales e alarmas y el

soporte general de sistemas de gestión de redes. La SOH se subdivide en tres grupos

• Cabecera de Línea (Path Overhead – POH)

• Cabecera de sección multiplexadora (Multiplexer Section Overhead - MSOH)

• Cabecera de sección regeneradora (Regenerator Section Overhead - RSOH)

cuentas de errores. El Contenedor Virtual: se refiere al conjunto de un contenedor C y a su cruta asociada. Hay diferentes tipos de contenedores virtuales (VC). Unconstruido de un contenedor C-12, el cual contiene una señal PDH de 2 Mbpporta un contenedor C-3 que contiene una señal PDH de 34 Mbps y un VC-señal PDH de 140 Mbps en un contenedor C-4. Un contenedor virtual puedotros contenedores virtualeVC-4 puede ser conformado con 63 VC-12´s. Esto simplifica el transporte yestas señales a través de la red. El Modulo de Transporte Síncrono: Una señal es introducida en un conteneEl cual es portado sobre la red junto a algunos otros contenedores ubicamódulo de transporte síncrono o STM (Synchronous Transport Module).El virtual está ubicado en el área de carga útil del STM (Payload Area). Lamuestra un ejem

ncrono (STM-1).

PDH2M S ---------- BITS DE RELLENO

POH --- CABECERA DE RUTA C-12S 2M

VC-12POH C-12

VC-12VC-12

La Cabecera de Sección (Section Overhead)

FIGURA 3.1 Conformación de un VC-12

estandarizadas que se emplean para la parametrización, la señalización d

funcionales como se muestra en la Figura 3.1.1.

28

Capítulo 3

turada para al STM-N . STMs por traigan un

dor virtual ión. En una

ipamiento está sincronizado mediante un reloj único para toda la red. La temporización de una señal plesíncrona colocada dentro de un contenedor

pecto al reloj de red. Como resultado de

dentro del

a módulos de transporte propios en los que se transportan los

ado ura 3.1.2.

Un elemento de esta matriz es un byte u 8 bits. De hay que sea muy fácil calcular la velocidad de transmisión del STM-1, cuando se transmiten 8000 tramas por segundo: 9 × 270 bytes 2430 bytes 2430 bytes × 8 bits/byte 19440 bits 19440 bits × 8000 s-1 155 520 000 bits/s 155 520 Mbit/s

3.3 LA ESTRUCTURA DE MULTIPLEXIÓN SDH: La estructura de multiplexión SDH define cómo la información es estrucconstruir un marco STM-1. Este modo de mapeo de contenedores en una señes definido por las recomendaciones de la ITU-T, hechas públicas desde 1989Anteriormente hemos dicho que los contenedores son empaquetados en elementos de red. Para que los elementos de red en el extremo contrario excontenedor virtual, éste debe conocer la localización exacta del contenedentro del área de carga útil del STM. Un puntero (PTR) denota esta ubicacred síncrona todo el equ

virtual puede variar en frecuencia o fase con resesto, la localización de un contenedor virtual en una estructura STM puede no ser fija, por lo que el puntero asociado con cada contenedor virtual indica su posiciónárea de carga útil del STM. 3.3.1 ESTRUCTURA DE LAS TRAMAS DE STM-1

El sistema SDH empledatos. Un mod lo STM-1 (Synu chronous Transport Module) de este tipo esta formpor 270 columnas y 9 filas como se muestra en la fig

SOH VC-4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 ………269 2701 2 3 4 5 6 7 8 9

RSOH

MSOH

P O H

PTR9 FILAS

FIGURA 3.1.1 Localización de las cabeceras dentro del STM-1

29

Capítulo 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ………269

n (Section sumas de e los datos los datos

las señales todas las

transmisión, y se incorporan en la estructura del modulo STM-1. Estos datos pueden ya ser transmitidos a través de una red SDH. Los datos tran dentro del sistema SDH, una AU-4 (Administrative Unit - 4) Figura 3.1.3, La localización del puntero (PTR) se muestra mas adelante en la Figura 3.1.6.

FIGURA 3.1.3 Localización de la AU-4 dentro del STM-1

270

SECTIO

1 2 3 4 5 6 7 8 9

N RHEAD

SOH

VIRTUAL NTAINER VC-4

OVE CO 9 FILAS

9 COLUMNAS 261 COLUMNAS

FIGURA 3.1.2 Estructura del STM-1

Las primeras 9 columnas del modulo STM-1 conforman la cabecera de seccióOverhead - SOH). Contiene la palabra de alineación de la trama, comprobación de errores, el puntero para la indicación de la posición inicio ddentro del modulo STM-1, así como canales auxiliares. La estructura detransportados depende del tipo de señal que se va a transmitir. Todas plesíncronas se recodifican, teniendo en cuenta su cabecera que contieneinformaciones necesarias para la

smitidos y los punteros correspondientes forman

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ………269 270

1 2 3 4 5 6 7 8 9

SOH

AU-4 9 FILAS

SOH


30

Capítulo 3

3.3.2 ESTRUCTURA DE LAS TRAMAS SDH DE NIVELES JERÁRMÁS ELEVADO

QUICOS S

ediante el

antes.

× AU-4

l jerárquico superior es N veces la de STM-1 (N 4, 16,…) Como se muestra en la Figura 3.1.4.

levados

3.3.3 ESTRUCTURA DE LAS TRAMAS DE STM-4

En la representación bidimensional de la fig. 3.1.5 para la señal STM-4, se cuadruplica cia del STM-1.

ente: 9 × 1080 bytes 9720 bytes 9720 bytes × 8 bits/byte 77760 bits 77760 bits × 8000 s-1 622 080 000 bits/s 622 08 Mbit/s

La transmisión de niveles jerárquicos SDH más elevados se realiza mmultiplexado de las AU-4 particip Por ejemplo: STM-4 4 × AU-4, STM-16 16 Loa velocidad de transmisión de un sistema SDH de nive

FIGURA 3.1.4 Multiplexión de Tramas SDH de niveles Jerárquicos E

la SOH y el payload con referen La capacidad total de la señal del STM-4 es la sigui

STM-1/4-A

STM-1/4-B

STM-1/4-C

STM-1/4-D

STM-4/16

t

t

Byte terleaved

Multiplexer In

31

Capítulo 3

FIGURA 3.1.5 Estructura de la Trama STM-4

La Figur multiplexora (MSOH) y la cabecera de sección regeneradora (RSOH) son parte de la cabecera de sección (SOH). La ROSH ocupa las filas 1-3 de la SOH, la MSOH ocupa las filas 5-9.

La cuarta fila de la de la SOH esta reservada para el puntero y junto con el VC-4 forma el AU-4.

3.3.4 ÁREAS DE CABECERA DEL STM-1

a 3.1.6 muestra que, La cabecera de sección


9 FILAS

4 × AU-41 2 3 ………… 36 37 38 39 40 ….1078 1079 1080

1 2 3 4 5 6 7 8 9

SECOVER

TION HEAD

SOH

SOH VC-4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 ………269 2701 2 3 4 5 6 7 8 9

RSOH

MSOH

P O H

PTR9 FILAS

FIGURA 3.1.6 Áreas de cabecera del STM-1

32

Capítulo 3

La cabecera de línea (POH) es parte del contenedor virtual (VC-4), y ocupa la fila 10 de la trama del STM-1.

3.3.4.1 CABECERA DE SECCIÓN REGENERADORA (ROSH)

Sección Regeneradora (ROSH)

a

B1 Suma de comprobación de error de la sección regeneradora

C1 Número de Trama STM-1 dentro de la Trama STM-n

E1 Canal telefónico de servicio F1 Byte del usuario D1 – D3 Canal de datos 1 × 192 Kbits/s o 3 × 64 Kbits/s

FIGURA 3.1.7 Cabecera de

Los distintos bytes tienen el siguiente significado: A1 – A2 Conforman la palabra de alineación de la tram


10 11 12 ...268 269 270

123456789

A1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

A1 A1 A2 A2 A2 C1

B1 E1 F1

D1 D2 D3

33

Capítulo 3

3.3.4.2 CABECERA DE SECCIÓN MULTIPLEXORA (MSOH)

FIGURA 3.1.8 Cabecera de Sección Multiplexora (MSOH)

stint ificado:

ección multiplexora

1 – K2 -SPRing

D4 – D12 Canal de datos 1 × 576 Kbits/s o 9 × 64 Kbits/s

S1 Byte del estado del sincronismo

M1 Indicación remota de error MS (MS-REI) E2 Canal telefónico de servicio Z1, Z2 Bytes reservados (todavía no definidos)

Los di os bytes tienen el siguiente sign

B2 Suma de comprobación de error de la s K Bytes de señalización MS


10 11 12 ...268 269 2701 2 3 4 5 6 7 8 9

123456789

B2 K1

D4

D7

Z1 Z1

B2

D10

Z2

B2

S1 E2 Z2

K2

D5 D6

M1

D8 D9

D11 D12

34

Capítulo 3

3.3.4.3 CABECERA DE LÍNEA (POH)

FIGURA 3.1.9 Cabecera de Línea (POH)

os istint nificado:

3

2 n de la trama (2 Mbits/s, 34 Mbit/s, 140 Mbit/s), etiqueta de la señal (Signal Label)

ror total, alarma remota en caso de falla de equipo

Z3 Byte del usuario K3 Canal de conmutación automática de protección (APS) Z5 Byte del operador de la red

L d os bytes tienen el siguiente sig

J1 Información de la ruta (Trail Trace Identifier)

B Verificación de error de paridad C Composició

G1 Ruta monitoreo er F2 Byte del usuario H4 Puntero multitrama


10 11 12 ...268 269 2701 2 3 4 5 6 7 8 9

123456789

Z3

G1

H4

J1

B3

C2

F2

K3

Z5

35

Capítulo 3

36

NTERO

C-4 inicial se

) en la SOH (4ta. Fila puntero AU). Los punteros se e 1 es:

H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3

3.3.4.4 UBICACIÓN DEL VC-4 MEDIANTE PU

Para permitir un multiplexado eficiente así como la interconexión de señales, el Vpuede tomar cualquier posición dentro de una trama STM-1. Su posiciónindica mediante el puntero (PTRguardan n H y H2. La estructura

Puntero AU 1 Byte 1 1 1 1 1 1 1 1 Y Byte 1 0 0 1 S S 1 1 El primer byte H1, junto con el primer byte H2, forman una palabra, cuyos últimos 10 bits (b7 – b16) representan el valor del puntero. Para el AU-4, este corrimiento (offset)

posible indicar la posición inicial del VC-4 dentro de la trama STM-1 en pasos de 3 bytes.

e 3 9 t o m n de VC-

puede estar entre 0 y 782. De esta manera es

783 byt s × 9 2 4 by es → V lu e 4 Los bytes H1, H2 consisten en lo siguiente: N N N N S S I D I D I D I D I D NNNN (NEW DATA FLAG NDF): Normalmente están en 0110. Para ajustes en el

ten a 1001.

o ya se 1023.

I: Son cinco bits en el valor del apuntador. Si existe un incremento en el valor del apuntador, estos cinco bits se invierten en el valor del apuntador. Para eliminar los efectos de los errores de bits, el apuntador señala una unidad de 3 bytes como una posición abajo en la trama STM-1. Los bits de justificación positiva que siguen al apuntador deben ser ignorados. En la siguiente trama, el apuntador tiene un nuevo valor.

apuntador que son más que incrementos o decrementos, estos 4 bits se invierEsto indica que se utilizara un valor nuevo del apuntador. SS: Estos bits indican que tipo de AU se esta utilizando. Para AU-4/TU-3 el valor es 10, para AU-3/TU-3 el valor es 01. ID: Estos 10 bits indican el valor actual del apuntador. El valor máximo commencionó antes es de 782 aun cuando los diez bits pueden indicar un valor de

Capítulo 3

3.4 ESQUEMA DE MULTIPLEXADO SDH SEGÚN LAS RECOMENDACIONES DEL ITU-T G.709

La Figura 3.2 muestra como son multiplexadas las señales de las tributarias usadas en Europa y México hasta llegar al STM-1 según las recomendaciones de la ITU-T G.709

E4 139.264 MBit/s

44.736 E3 34.368 MBit/s

E1 2.048 MBit/s

STM-N

150.912 150.912 155.520

AUG AU-4 VC-4

TUG-3

TUG-2

C-4

VC-3 TU-3

C-12 VC-12 TU-12

3×49.536

7×6.912

3x2.304

7×6.912

C-3 VC-3 AU-3

3×50.30

PROCESAMIENTO DE PUNTERO

149.760 150.336

49.192 48.960

48.384

50.112 48.384

2.240 2.224

MULTIPLEXADO

ADICIÓN DE LA CABECERA DE LÍNEA

MAPEADO

FIGURA 3.2 Esquema de Multiplexado SDH según las recomendaciones del ITU-T G.709

37

Capítulo 3

3.5 NIVELES JERARQUICOS DEFINIDOS INTERNACIONALMENTE

elocid trans en Kb

Jerárquico érica del Norte

Japón Trasatlántico

Todas las v

ivelades de misión están it/s

N Europa Am

0 64 64 64 64 1 048 1544 1544 2048 22 48 6312 6312 2048 84 3 34368 44736 32064 44736 4 139264 139264 97728 139264

Al normalizar el sistema SDH se intento en lo posible integrar velocidades de transmisión de PDH como velocidades de transmisión accesibles. De acuerdo con los

n forma de ales (VC) en los siguientes niveles:

de tiempo

Nivel 1: VC-11 para una velocidad de 1544 Kbit/s (en realidad VC-1.1) VC-12 para una

bit/s

a una velocidad de 139264 Kbit/s Este intercambio jerárquico y el transporte en un modulo síncrono (STM-1) están definidos de acuerdo con el esquema de multiplexado del sistema SDH según ITU-T G.709.

niveles jerárquicos, estas velocidades de transmisión se transportan econtenedores virtu Nivel 0: Transporte como subvelocidad de las señales del nivel 1(segmentos de los sistemas PCM)

velocidad de 2048 Kbit/s (en realidad VC-1.2)

Nivel 2: VC-2 para una velocidad de 6312 K Nivel 3: VC-3 para velocidades de 44736 Kbit/s o bien de 34368 Kbit/s Nivel 4: VC-4 par

38

Capítulo 3

3.6 TRANSMISION DE LA INFORMACIÓN DE RUTEO NMS (ES-IS e IS-IS)

de HOLA antiene una

l de STM-n. Este proceso se llama protocolo End-System – Intermediate-System (ES-IS).

IGURA 3.2.1 Ruteo NMS (ES-IS e IS-IS)

o sabe cuales son sus vecinos directos, cada elemento de la red :

comunicar termediate-e guardan

ne toda la información sobre la topología de la red SDH, y que esta disponible en cada nodo. De esta manera cada nodo de la red se puede comunicar con otro nodo o con el sistema de gestión por la vía mas corta posible, por que esta en condiciones de rutear automáticamente la información en la dirección correcta debido a su ubicación dentro de la topología de la red. Cada nodo también lleva acabo actualizaciones permanentes de la topología de la red para su mejor desempeño.

Cada elemento de la red SDH (NE) determina mediante llamadas propiasVECINO en la cabecera cuales son los nodos vecinos directos con los que mconexión óptica o eléctrica a nive

F

Una vez que cada nodsabe que sus horizontes son Para NE1 son NE2 y NE3 Para NE2 son NE1 y NE4 Para NE3 son NE1 y NE4 Para NE4 son NE2, NE3 y NE5 Para NE5 es NE4 Luego cada nodo averigua cuales son sus vecinos mediatos, haciéndose cuales son los vecinos de sus vecinos (protocolo Intermediate-System – InSystem) Ver Figura 3.2.1. Todos los resultados de estas preguntas sfinalmente en una matriz, que al final contie

HX ES HOLA VECINO

NE1 NE3

NE2 NE4

H1

NE5

H1 H2 H3 H3

H4 H2 H4

H4 H5

39

Capítulo 3

3.7 TRANSMISION DE LA INFORMACIÓN DE SINCRONIZACION

tion Status ronización), los sistemas SDH tienen la

n previa para ello es una matriz en la que, durante la parametrización, se le comunica a cada nodo cuales son las señales de entrada que debe emplear para

calidad de la señal. Un nodo utiliza siempre para su sincronización la señal de reloj con máxima calidad y si hubiera varias con la misma calidad, elige siempre la de mayor prioridad.

En la figura 3.2.2 el nodo A recibe una señal de reloj externa con la evaluación PRC (Primary Rate Clock), y entrega esta señal a sus vecinos.

En muchos de los casos de errores, mediante la función SynchronisaMessaging (SSM) (mensaje del estado de sincposibilidad de formar un sistema de reloj que funcione. La condició

sincronizarse. En esta matriz se registran las fuentes de señal de reloj por prioridad y

PRC

A B

D C

1 EXT 2 INT

1 A 2 C 3 INT

1 B 2 D 3 INT

1 C 2 A 3 INT

FIGURA 3.2.2 Transmición de información de sincronización

40

Capítulo 3

En caso de que se interrumpa la conexión entre C y D, se plantea la siguiente situación

iente fuente a, en este caso a la del nodo A, pues así se programó que fuesen los

cambios por prioridad.

(ver figura 3.2.3). El nodo D al detectar falta de señal de sincronía del nodo C cambia a la sigude señal de sincroní

PRC

A B

D C

1 EXT 2 INT

1 A 2 C 3 INT

1 B 2 D 3 INT

1 A 2 INT 3 C

FIGURA 3.2.3 Conmutación de la señal de sincronía por falla

41

Capítulo 3

3.8 ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE TRANSMISION SÍNCRONA

ados estas quipo, pero

ible combinar dichas funciones en un elemento de

una única ión de la lexión por

po (TDM). La figura 3.2.4 muestra el avance que se obtuvo con la implementación de la multiplexión.

terminada, cidad. En la dirección opuesta, la

señal de mayor tasa de transmisión es terminada, demultiplexada y reconstruida la señal digital de tributario. Cross-Conexiones: Las cross-conexiones en una red síncrona suponen el establecer interconexiones semi-permanentes entre diferentes canales en un elemento de red. Esto permite que el tráfico sea enviado a nivel de contenedor virtual.

Existen tres funciones básicas en los equipos de transmisión SDH: Terminación de Línea, Multiplexion y Cross-Conexión. En tiempos pasfunciones eran proporcionadas por piezas diferentes e independientes del econ la introducción del SDH es posred.

3.8.1 FUNCIONALIDAD DE UN ELEMENTO DE RED: Multiplexión: Es la combinación de diversas señales de baja velocidad enseñal de alta velocidad, con lo que se consigue una máxima utilizacinfraestructura física. Los Sistemas de transmisión síncrona utilizan la MultipDivisión en el Tiem

MULTIPLEXION

ANTES DE LA MULTIPLEXIÓN

DESPUES DE LA MULTIPLEXIÓN

VARIOS CANALES TRANSMITIDOS EN UNA SOLA LINEA

FIGURA 3.2.4 Aplicación del Multiplexado

Terminación de Línea: En una dirección la señal digital tributaria es multiplexada y transmitida en una señal de mayor velo

42

Capítulo 3

3.8.2 TIPOS DE CONEXIONES:

os establecer diferentes tipos de conexiones entre elementos o son las siguientes:

ional es una conexión de una vía y un sólo sentido a través de los elementos

Bidireccional es una conexión de dos vías a través de los elementos de red, teniendo

a (Drop & Continue) Es una conexión donde la señal es bajada a un egado hacia

jemplos de ficados en

exores (de los cuales hay siete variantes) y cross-conectores (donde hay tres tos de red Conectores

Terminales de Línea: Es el tipo de elemento de red SDH más simple. Este implementará únicamente la terminación de línea y la multiplexión, de manera que su utilización típica sea para enlaces punto a punto.

En un sistema SDH podemde red, com Unidireccde red SDH.

funciones de transmisión y recepción de información. Extrae y continutributario del elemento de red pero esta también continua por la señal de agrotro elemento de red. Difusión (Broadcast) es una conexión donde un contenedor virtual entrante es llevado amás de un contenedor virtual de salida. Tipos de elementos de red: La recomendación de la ITU-T G.782 identifica eequipos SDH a través de combinaciones de funciones SDH. Están clasimultiplvariantes). Para simplificar, solamente se consideran tres tipos de elemenSDH: Terminales de Línea, Multiplexores add-drop (ADM) y Cross-digitales.

12

1 2

ENLACE FIJO PUNTO A PUNTO

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

TERMINAL DE LINEA (MUX)

(LINE SYSTEM)

FIGURA 3.2.5 Terminal de Línea

43

Capítulo 3

Multiplexores Add-Drop (ADM): Estos equipos ofrecen la función de cross-junto con la de Terminal de Línea y Multiplexión. En SDH es posible extraecontenedor virtual e insertar en sentido contrario (ADD) otro contenedor señal STM directamente. Esta ventaja fundamental de los sistemas síncronoque es posible cone

conexiones r (Drop) un virtual a la s significa

os punto a ás

n ser más

cadenados. n cada parada (ADM)

El tributario podrá elegir entre ser llevados fuera del flujo agregado mientras que el resto del tráfico continúa pasando a lo largo de la cadena de elementos.

l agregada ariedad de tos en una

n clasificados como parciales y completos sistemas de acceso. Un ADM de acceso completo puede acceder a cualquier tráfico contenido en su carga dentro del agregado STM-n. Esto es, todo el tráfico agregado puede ser conectado internamente y pasado a puertos tributarios. En contraste, un multiplexor de acceso parcial únicamente puede acceder y conectar a sus puertos tributarios una porción de su trafico agregado, siendo el resto de trafico conectado directamente a través del multiplexor a la señal agregada.

ctar flexiblemente señales entre interfaces de elementos de red(agregados o tributarios). En el caso de Terminal de línea, los enlaces establecidos eran circuitos fijpunto. La funcionalidad añadida a un ADM permite que sea establecida una red mflexible en la cual los circuitos de tributarios que transiten la red puedafácilmente variados. Esta flexibilidad puede ser demostrada por una red de ADMs enConsiderando el enlace de transporte como una línea de bus, e

3.8.3 TIPOS DE MULTIPLEXORES Los multiplexores son comúnmente clasificados por la tasa de bits de la señasoportada. Por ejemplo, un Multiplexor STM-4 aceptara tributarios de una vtasas PDH y SDH (2 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps, y STM-1) y multiplexa esseñal agregada STM-4. Los multiplexores pueden ser tambié

FIGURA 3.2.6 Multiplexores ADD-DROP

CROSS-CONECTOR

RED FLEXIBLE CUALQUIER PUNTO CON CUALQUIER PUNTO

ADM BUS LINEAL

MULTIPLEXORES ADD-DROP

44

Capítulo 3

3.8.4 CROSS-CONECTORES DEDICADOS Tal y como se describió anteriormente, la cross-conectividad de los ADMs pla función de cross-conexión sea distribuida a lo largo de la red, pero tambiétener un único equipo cross-conecto

ermite que n es posible

s

ingue a los n mayor o XC es su

implementar un DXC sin cross-conexión completa entre todas las entradas y salidas. s de multiplexión y Terminal de línea.

itud de los .

n eléctrica, vo a señal

las señales trabajan como repetidores, reimpulsando la señal. La señal no sufre

transformación a eléctrica. De este modo el alcance se amplia por potencia inyectada a pia de degradación ni de ruido, así que

y tipo de fibra, puede que sea requerido también

DH hace que un simple fallo de enlace pueda tener cios proporcionados por la red si no se dispone de una

que puede tancia. Los ándar.

si no hay punto singular de fallo entre dos nodos. La provisión de una ruta principal y otra alterna entre dos nodos de la red significa que la red es superviviente en presencia de un punto de fallo único. Disponibilidad: Es la medida de la proporción de tiempo que la red esta disponible para proporcionar servicios al cliente final. Como esto es importante para el cliente, este factor contribuirá a la definición de nivel de servicio garantizado (SLA).

r. Los cross-conectores digitales (DXC) son los mácomplejos y costosos equipamientos SDH. No es la inclusión de bloques con funciones de cross-conexiones lo que distDXCs de los ADMs, pero la presencia de supervisión de las conexiones emenor orden si que lo hace. Esto es, la característica distintiva de un Dcapacidad de proporcionar supervisión de las conexiones. Todos los DXC proporcionan funcionalidad de cross-conexiones y seria inusual

Los DXC también incorporan las funcione 3.8.5 REGENERADORES Y REPETIDORES Los elementos de red también pueden ser configurados para extender la longtramos entre nodos, y por lo tanto realicen funciones de intercambio de tráficoLas señales que viajan a lo largo de un enlace acumulan degradación y ruido. Losmultiplexores configurados como regeneradores convierten la señal óptica ela cual es regenerada (limpiada). La señal regenerada es convertida de nueóptica agregada y transmitida. Los amplificadores ópticos son otra opción para extender el alcance de ópticas. Estos

la señal que cabe mencionar no esta limdependiendo de la longitud del enlace, un regenerador. 3.9 ESQUEMAS DE PROTECCIÓN La gran capacidad de los enlaces Sun impacto nocivo en los serviprotección adecuada. Una red resistente que asegure el tráfico que porta yrestaurarlo automáticamente ante cualquier evento de fallo es de vital imporsistemas de transmisión SDH permiten desplegar esquemas de protección est 3.9.1 TERMINOLOGÍA BÁSICA: Supervivencia: Una red puede ser descrita como superviviente

45

Capítulo 3

3.9.2 MECANISMOS DE PROTECCIÓN DEL SDH De todos los principios posibles para proteger los canales conectados en foruna red SDH, básicamente solo dos mecanismos han alcanzado una ipráctica. Son estos dos mecanismos diferentes, donde un método es protegecanales de una sección multiplexora. El ot

ma fija en mportancia r un haz de

ro método debe entenderse como un circuito

En este tipo de conexión de vías alternas, uno o varios haces de canales se conectan a través de una vía alterna. Esto es ilustrado a continuación

por el anillo de multiplexores los canales que pertenecen a determinados grupos de unidades administrativas (AUG). Se mantiene libre como vía alterna la misma capacidad de AUG, para que en caso de salida de servicio de una conexión se puedan conectar a la vía alterna los canales de los AUG que conducen la operación.

de conexión de vías alternas especificas por canal. 3.9.3 PROTECCIÓN DE LA SECCIÓN MULTIPLEXORA (MSPRing)

Nodo A

Nodo D Nodo B

Nodo C

RUTA DE TRABAJO RUTA ALTERNA

En operación normal, pasan

FIGURA 3.2.7 Red en anillo

46

Capítulo 3

Si ahora se produjera una interrupción de la conexión entre el nodo B y el nodo C, pasa lo siguiente:

Todos los canales afectados por la interrupción son conectados a los nodos C y A del do D. esta

vuelven a falla.

ibras ópticas o si la conexión entre los plicadas.

a:

se requiere de una reducción del ancho de banda a la mitad a fin de tener disponible en cualquier momento la vía alterna.

NG 1+1 (MSPRing 1+1). 1+1 significa que el ancho de banda de la vía principal y de la vía alterna son de igual capacidad. También existe la posibilidad de realizar una protección 1:n dentro del anillo, lo que significa que para n canales útiles solamente habrá un canal alterno.

Nodo A

Nodo D Nodo B

Nodo C

RUTA DE TRABAJO RUTA ALTERNA

FIGURA 3.2.8 Red en anillo con falla y posibilidad de conmutación

AUG de repuesto, pasando por la parte del anillo intacta, o sea a través del nofunción se conoce como conmutación y puenteo, ya que los nodos C y Drutear a los AUG afectados ubicados antes de la Ahora no es importante, funcionalmente hablando, si se dispone de la cantidad requerida de AUG dentro del mismo par de fnodos se logra mediante el tendido de fibras du

Para los nodos del STM-16 y un par de fibras se obtiene la siguiente estructur

• AUG 1-8 están disponibles para la vía principal • AUG 9-16 están disponibles para la vía alterna

Esto significa que

Si se conectan los nodos STM-16 mediante fibras duplicadas, es simple ver que sepuede proteger toda la capacidad del STM-16. Este procedimiento se llama MULTIPLEX SECTION SHARED PROTECTION RI

47

Capítulo 3

3.9.4 PROTECCIÓN DE CONECCIÓN DE SUBRED Ó SUBNETWORK CONNECTION PROTECTION (SNCP)

cada canal or cada vía

oteger se tiene que poner a disposición en la red una vía alterna del mismo

El principio de la SNCP se puede también representar gráficamente:

Cada nodo transmite sus datos en dos direcciones, en lo posible independientes. Estos dos canales se evalúan luego en el punto de recepción, donde sólo se conecta el que contenga la señal de mejor calidad.

El principio de la SNCP se basa en la idea de poder proteger individualmentede datos a través de una red SDH. Esto significa, implícitamente, que pprincipal a prancho de banda.

NODO A NODO B

FIGURA 3.2.9 Principio de la Protección de Conexión de Subred

48

Capítulo 3

NODO A NODO B

FIGURA 3.3 Protección de Conexión de Subred Operada

Si este canal activo sufre una perturbación o interrupción, el conmutador conecta

iestable y se mantiene en esta posición aun después de solucionada la falla. O sea se mantiene siempre en la posición en la que no se presentó falla durante más tiempo.

La Tecnología SDH ofrece beneficios importantes como lo son: gran flexibilidad de y grandes posibilidades de administración tanto del

tráfico como de los elementos de la red. H pasiva a

H son:

• Auto-Reparable: re-enrutamiento automático del tráfico sin interrupción del servicio.

• Acceso flexible: administración flexible de una gran variedad de servicios de ancho de banda fijo.

automáticamente el segundo canal receptor. Este conmutador es b

La SNCP se puede aplicar para todos los anchos de banda (VC-12 – VC-4). 3.9.5 CONCLUSION

configuración en los nodos de la red

Esto hace que una red pueda ser llevada desde su estructura de transporte PDuna que activamente transporte y administre información. Algunas de las características del SD

49

Capítulo 4

CAPÍTULO 4

COMENTARIOS SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DE ESTAS TECNOLOGÍAS EN LA RED DE MULTISERVICIOS DE LA CFE. 4.0 TECNOLOGÍA DE RADIO ENLACES EN VHF Desde un principio en que comenzaron a ser implementadas las redes de multiservicios en la CFE, se buscaba tener una red que fuera privada y altamente confiable, además de permitir la operación de los sistemas eléctricos. Se comenzó con la implementación de la tecnología de radio enlace por aprovechamiento de la propagación de ondas electromagnéticas en la atmósfera. Esta tecnología puede soportar enlaces de voz (para dar servicio a radios repetidores, radios base, radios móviles y radios portátiles) o de datos (dan servicio a Unidad Terminal Maestra UTM y Unidad Terminal Remota UTR en enlaces de telecontrol). Una de sus grandes desventajas es como se acaba de explicar el no poder ser implementada como una red de multi-servicios, pues se transmiten datos o voz. Otra de sus desventajas es que para poder comunicarse o gestionar los datos desde un punto lejano es necesaria la instalación de repetidores que permitan la ampliación de la cobertura de la señal transmitida, y dicha instalación es muy costosa pues se requiere que esta se realice en cerros muy altos en donde se tiene que licitar la compra o renta de un predio en donde se cuente con los servicios que permitan la buena operación del repetidor y el seguro resguardo del mismo. Otra de sus desventajas es que el ancho de banda que se puede utilizar es muy pequeño y los enlaces de datos por ende son de baja capacidad. La ventaja que presenta esta tecnología es la de poder mantener al personal comunicado cuando va en tránsito de un centro de trabajo a otro. Es necesario aclarar en este punto que la tecnología de radio enlace en VHF es utilizada actualmente en mi centro de trabajo únicamente para realizar enlaces de voz.

50

Capítulo 4

4.1 TECNOLOGÍA PARA ENLACES CON EQUIPOS DE ONDA PORTADORA POR LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN (OPLAT). Se implemento la tecnología de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT) que cuenta con grandes ventajas como son:

• Esta tecnología soporta enlaces de Voz (Telefonía) y Datos (telecontrol y teleprotección). Y sus equipos son de dos canales y pueden ser configurados como:

a. Canal 1 voz, canal 2 datos o a la inversa b. Canal 1 voz, canal 2 tele protección o a la inversa c. Canal 1 datos, canal 2 tele protección o a la inversa.

• Esta tecnología utiliza como medio de enlace las mismas líneas de transmisión

de la energía eléctrica por lo que se aprovecha la infraestructura de la CFE, y esto se ve reflejado en un sistema muy económico y altamente confiable pues dichas líneas están en constante mantenimiento.

Aunque también tiene desventajas como lo son:

• En los canales de voz la presencia de ruido derivada de las cargas capacitivas o inductivas que el canal presenta refiriéndonos a la línea de alta tensión.

• Otra desventaja es el ancho de banda que limita la cantidad de datos a transmitir,

el cual es en todos los equipos es de 2.5 Khz por canal

51

Capítulo 4

4.2 TECNOLOGÍA PARA ENLACES CON EQUIPOS DE JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA (SDH). Hoy en día está siendo implementada la tecnología de Jerarquía Digital Síncrona (SDH) que provee redes de multi-servicios por canales de fibra óptica, dichos servicios son el de voz, redes de datos, teleprotección y telecontrol. Esta tecnología muestra grandes ventajas como son:

• Su ancho de banda STM1 (155.52 Mbps) hasta STM 64 (9953.28 Mbps).

• Soportan una amplia variedad de tributarios.

• El canal es decir la fibra óptica está tendida en las estructuras de alta tensión lo que se ve reflejado en contar con el medio altamente confiable que se requiere.

• La facilidad de gestionar cada uno de los nodos de la red desde un único lugar.

Una de sus desventajas seria talvez la primera inversión que se realiza pues los equipos y el medio de transmisión son muy costosos.

52

Capítulo 4

4.3 IMPLEMENTACIÓN DE ESTAS TECNOLOGÍAS EN LA RED DE MULTI SERVICIOS DE LA CFE. La Figura 4.0 muestra el enlace de multi-servicios entre dos subestaciones eléctricas con la implementación de las tres tecnologías expuestas, en ella se observa que tipo de servicios soporta cada una de ellas. Comenzando por la tecnología de radio enlace se nota en la Figura 4.0 que esta tecnología es utilizada únicamente para realizar un enlace de voz entre los radios bases de las casetas de control en las subestaciones eléctricas de potencia, aun que también tienen enlace con radios portátiles que lleva consigo el personal de campo y con los radios móviles que están montados en los vehículos de trabajo. La Figura 4.0 muestra también los enlaces por OPLAT, que tienen servicios de dos canales. El canal 1 esta configurado como de voz y está conectado a una central de conmutación telefónica (CCT), la cual provee del servicio al personal en aparatos de teléfono estándar. El canal 2 esta configurado como de teleprotección y provee el servicio a una teleprotección analógica la cual esta conectada con un relevador de protección que monitorea la línea de alta tensión, y este al detectar un nivel de falla opera y transmite una señal de apertura al interruptor de la subestación eléctrica vecina para que no sea una fuente de alimentación de energía a dicha falla. Cabe mencionar que los relevadores de protección pertenecen a otro departamento de trabajo en la CFE llamado Depto. de Protección y Medición mismo que se encarga de su mantenimiento. La Figura 4.0 muestra también el enlace de multi-servicios entre las dos subestaciones eléctricas con la implementación de la tecnología de SDH. La cual provee de canales de telefonía en configuración de canal de 2Mbps conocidos como E1 ó en canales analógicos a 4 hilos conocidos como de interfase E&M estos últimos provenientes del multiplexor de SDH. Los cuales son compatibles con la Central de Conmutación Telefónica HICOM de la Marca SIEMENS que acepta troncales digitales a 2Mbps en una de sus tarjetas y troncales a 4 Hilos E&M en otra de sus tarjetas. Dichas troncales pueden ser accesadas por cualquier extensión de la central de conmutación telefónica. El equipo Multiplexor del SDH Provee canales digitales a 64 Kbps conocidos como interfaces G.703 que son compatibles con las teleprotecciónes digitales de la marca NOKIA TPS64. Dichas teleprotecciónes tienen el mismo funcionamiento que las de flujo de información en equipamiento OPLAT con la diferencia de que la de tipo digital tiene un tiempo de operación mucho más corto del orden de los 6 ms que es menor en comparación con la de la tecnología antes mencionada. Los canales del Multiplexor SDH conocidos como interfase V.35 programables en velocidades de n×64kbps donde n= 1…31 son compatibles con las consolas del Subsistema Remoto SSR. Que su función principal es la de permitir el telecontrol de la

53

Capítulo 4

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Subestación Eléctrica de Potencia desde el Sistema Maestro localizado en un punto lejano en nuestro caso para el nivel de potencial de 115 Kv en Aguascalientes en la Sub Área de Control Centro Norte SCN y para el caso de 230 Kv y 400Kv desde Guadalajara en el Área de Control Occidente ACOC. Hay también tarjetas con interfase V.24 que proveen canales configurables para velocidades que van de los 600bit/s a los 19.2Kbit/s en modo de transmisión asíncrono y en modo de transmisión síncrono en velocidades de 64Kbit/s. Cual quiera que sea el tipo de canal refiriéndonos a el tipo de interfase que se desee utilizar se conecta el tributario como si el canal fuera un MODEM es decir el nodo o equipo SDH se configura como Equipo de comunicación de datos sus siglas están en ingles DCE y el equipo tributario es decir la Central de Conmutación Telefónica, La teleprotección Digital, el Sub Sistema Remoto, como un Equipo Terminal de Datos sus siglas están en ingles DTE. Así pues conociendo el tipo de interfases que contiene el Nodo SDH y el tipo de Interfase que contiene el tributario a conectar es sencillo su enlace.

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Capítulo 5

CAPÍTULO 5

CONCLUSIONES

5.0 CONCLUSIÓN SOBRE EL EQUIPAMIENTO DE RADIO ENLACE EN VHF

Los equipos de Radio Enlaces en VHF muestran una gran ventaja sobre los demás equipamientos, dicha ventaja es la de mantener al personal comunicado aun cuando este se encuentre trasladándose de un punto a otro, esta ventaja es la que mantiene a esta tecnología en uso en la CFE. Como se menciono anteriormente su desventaja para ser utilizado hoy en día en enlaces de datos su ancho de banda limitado y su sensibilidad al ruido.

5.1 CONCLUSIÓN SOBRE EL EQUIPAMIENTO DE ONDA PORTADORA POR LÍNEA DE ALTA TENSIÓN (OPLAT)

Los equipos OPLAT tienen muchas ventajas como lo son las de aprovechar la infraestructura existente refiriéndonos al medio de transporte de la señal (la Línea de Alta Tensión), esto representa una gran economía y seguridad para el sistema ya que dichas Líneas están en constante mantenimiento. Otra ventaja es que la Terminal de comunicación OPLAT (el equipo en sí) presenta rara vez fallas. Algunas de sus desventajas son que el equipamiento primario como lo son las Trampas de Onda y los Transformadores de Potencial Capacitivo por estar expuestos a el alto voltaje y a la intemperie presentan fallas con mas frecuencia, otra de sus desventajas significativas es que el ancho de banda que maneja es muy pequeño y por ende no permite la conexión de equipamiento de tecnologías mas actuales y con mayor capacidad de transmisión de datos. 5.2 CONCLUSIÓN SOBRE EL EQUIPAMIENTO DE JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA (SDH) La tecnología SDH ofrece beneficios importantes como lo son: gran flexibilidad de configuración en los nodos de la red y grandes posibilidades de administración tanto del tráfico como de los elementos de la red. Esto hace que una red pueda ser llevada desde su estructura de transporte PDH pasiva a una que activamente transporte y administre información. Algunas de las características del SDH son:

• Gran capacidad de ancho de banda que va de 155.52Mbps (STM1)hasta los 9953.28 Mbps (STM64)

• Auto-Reparable: re-enrutamiento automático del tráfico sin interrupción del servicio

• Acceso flexible: administración flexible de una gran variedad de servicios de ancho de banda fijo.

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Glosario

GLOSARIO ADM.- Multiplexor Extrae y Continua Siglas en ingles Add-Drop Multiplexer ATM.- Modulo de Transporte Asíncrono Siglas en ingles Asynchronous Transport Module AU-. Unidad Administrativa Siglas en ingles Administrative Unit AUG.- Grupo de Unidades Administrativas Siglas en ingles Administrative Unit Group BF.- Baja Frecuencia. C.- Contenedor Siglas en ingles Container CCITT.- Comité Consultativo Internacional de Telegrafía y Telefonía Siglas en ingles Consultative Committ Internacional on Telegraphy and Telephony ahora ITU-T DXC.- Cross-Conector Digital Siglas en ingles Digital Cross-Connect fB.- Frecuencia de Operación fQ.- Frecuencia de Portadora FI.- Frecuencia Intermedia IP.- Protocolo de Internet Siglas en ingles Internet Protocol ITU-T.- Unión Internacional de Telecomunicaciones – Sector de Estandarización de Telecomunicaciones Siglas en ingles International Telecommunications Union — Telecommunication OSI.- Interconexión de Sistemas Abiertos Siglas en ingles Open Systems Interconnection. OPLAT.- Onda Portadora por Línea de Alta Tensión. PDH.- Jerarquía Digital Plesíncrona Siglas en ingles Plesiochronous Digital Hierarchy POH.- Cabecera de Línea Siglas en ingles Path OverHead PRC.- Referencia Primaria de Reloj Siglas en ingles Primary Reference Clock RF.- Radio Frecuencia TPC.- Transformador de Potencial Capacitivo . MS-SPRing.- Protección de la Sección Multiplexora-Protección Compartida en Anillo Siglas en ingles Multiplex Section — Shared Protection Ring

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Glosario

SDH.- Jerarquía Digital Síncrona Siglas en ingles Synchronous Digital Hierarchy SNCP.- Protección de Conexión de Subred Siglas en ingles Sub-Network Connection Protection SOH.- Cabecera de Sección Siglas en ingles Section Overhead SONET.- Red Óptica Síncrona Siglas en ingles Synchronous Optical Network STM.- Modulo de Transporte Síncrono Siglas em ingles Synchronous Transport Module TU.- Unidad Tributaria en ingles Tributary Unit TUG.- Grupo de Unidades Tributarias Siglas en ingles Tributary Unit Group VC.- Contenedor Virtual en ingles Virtual Container VHF.- Muy Alta Frecuencia Siglas en ingles Very High Frequency.

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Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA

Manual de Instalación Operación y Mantenimiento del Equipo SYNFONET de NOKIA Sistemas de Transmisión SDH NEC DE MEXICO S.A. DE C.V. Manual de Instalación Operación Y Mantenimiento del Equipo OPLAT ANT E804 de la Marca ANT Telecommunications.

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Documents

Sistemas de Comunicación Empelados en El Área (20)