SOLUCIONES PARA INTERNET DE ALTA VELOCIDAD EN TELEFONIA PUBLICA CONMUTADA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFE“IONAL ADOLFO LÓPEZ MATEO“

_{“SOLUCIONES PARA INTERNET DE ALTA}

VELOCIDAD EN TELEFONÍA PUBLICA

_CONMUTADA”

T E S I S

PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRESENTA:

VÍCTOR MANUEL SÁNCHEZ VIDALES

ASESORES:

M. EN C. ERIC GÓMEZ GÓMEZ

1

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LÓPEZ MATEOS"

TEMA DE TESIS

'-'"

QUE PARA OBTENER ELTITlJLO DE

POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN

C. VÍCTOR MANUEL SÁNCHEZ VIDALES

DEBERA(N) DESARROLLAR

"SOLUCIONES PARA INTERNET DE ALTA VELOCIDAD EN TELEFONÍA PUBLICA

CONMUTADA"

DESCRIBIR LAS FUNCIONES DE UN SUPERVISOR DE INSTALACIONES ENFOCADO A LA IMPLEMENTACIÓN DE EQUIPO DE COMUNICACIONES PARA PROPORCIONAR EL SERVICIO DE INTERNET DE ALTA VELOCIDAD.

• DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

• PSTN y REGULACIÓN DE LAS COMUNICACIONES • TECNOLOGÍAS DE ACCESO

• CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO • ACTIVIDADES DE INSTALACIÓN • GESTIÓN DE EQUIPOS

• OPERACIONES EN LA RED

Agradecimientos

 Al creador del universo, sin el nada seria posible

 Mis padres por darme la oportunidad de vivir y darle un rumbo a mi vida

 A mis hermanos por crecer y compartir conmigo la infancia

 A Socorro por por su apoyo y su compromiso como pareja

 A Karla y Fernando por darle un nuevo sentido a la vida

ÍNDICE

Página

RESUMEN 1

INTRODUCCION 2

CAPITULO I

Credenciales de la empresa

1.1 Descripción de la empresa 3

1.2 Zona geográfica 4

1.3 Descripción del puesto de supervisor de instalaciones 6

CAPITULO II

PSTN y regulación de las comunicaciones

2.1 Evolución de PSTN 7 2.2 Medios de transmisión 8

2.2.1 E1 8

2.2.2 E3 8

2.2.3 STM-1 8

2.3 Planta interna 9

2.4 Planta externa 10

2.5 Modelo OSI 11

2.5.1 Capa física 12 2.5.2 Capa de enlace de datos 12 2.5.3 Capa de red 13 2.5.4 Capa de transporte 13 2.5.5 Capa de sesión 13 2.5.6 Capa de presentación 13 2.5.7 Capa de aplicación 13 2.6 Organismos reguladores de comunicaciones 14

2.6.1 ANSI 14

2.6.2 ETSI 14

2.6.3 IEEE 14

2.6.4 ITU-T 14

CAPITULO III

Tecnologías de acceso

3.1 Terminales de usuario 15

3.1.1 Dial Up 15

3.1.2 RDSI 15

3.1.3 SDSL 16

3.1.4 ADSL 16

3.1.4.1 Operación 17 3.1.4.2 Modulación 17 3.1.4.3 Modulación QAM 18

3.1.5 ADSL2 19

3.1.6 ADSL2+ 20

3.1.7 VDSL 21

3.2 Terminales de red 22

3.2.1.1 IMA 24

3.2.2 Ethernet 27

3.2.2.1 Dispositivos básicos Ethernet 29 3.2.2.2 Ip sobre Ethernet 30 3.2.2.3 Gigabit Ethernet 30 3.2.2.4 Full dúplex 30 3.2.2.5 Auto negociación 31

3.2.2.6 SFP 31

3.2.2.7 Vlan 32

CAPITULO IV

Características de equipo

4.1 NAM Alcatel 33

4.1.1. Bastidor de interior 34 4.1.1.1. Repisas 34 4.1.1.2. Tarjetas 35

4.1.1.3. Plugs 37

4.1.1.4. Fuerza 38

4.1.1.5. Remate de coaxial 39 4.1.1.6. Remate de jumpers

ópticos

40

4.1.2. Remate de cable multipar 41 4.1.3. Bastidor de intemperie 43 4.1.3.1. Gabinete exterior 43 4.1.3.2. Gabinete banquetero 46

4.2 DSLAM 47

4.2.1. Tarjetas 49

4.2.2. Tru 50

4.2.3. Fuerza 50

4.2.4. Medios de transmisión 51 4.2.5. Remate en DG 52

4.3 IPDSLAM 51

4.3.1. IPDSLAM de interior 53 4.3.1.1. Repisas 53 4.3.1.2. Tarjetas 54

4.3.1.3. TRU 54

4.3.1.4. Fuerza 54

4.3.1.5. Medio de transmisión 55 4.3.1.6. Remate en DG 55 4.3.2. IPDSLAM de intemperie 55 4.3.2.1. Gabinete 56 4.3.2.2. Repisas 56 4.3.2.3. Tarjetas 57

4.3.2.4. Fuerza 57

4.3.2.5. Control de temperatura 57 4.3.2.6. Medio de transmisión 57

CAPITULO V

Actividades de instalación

5.1 SITE SURVEY 58

5.1.1 Posición de bastidor 58 5.1.2 Asignación de fuerza 58 5.1.3 Posiciones de transmisión 59 5.1.4 Posiciones en DG 60

5.3 Norma de instalación 62 5.3.1 Consideraciones previas 64 5.3.2 Verificar material 64 5.3.3 Colocación de bastidores 66 5.3.3.1 Fijación piso falso 66 5.3.3.2 Fijación piso verdadero 68 5.3.3.3 Fijación superior 69 5.3.4 Equipar bastidores 70 5.3.5 Cableado de tierra 71 5.3.6 Cableado de alimentación 73 5.3.7 Trayectorias de cable multipar 75 5.3.8 Medio de transmisión 76 5.3.9 Cableado al distribuidor general 77 5.3.10 Etiquetado 81

5.4 Check list 82

CAPITULO VI Gestión de equipos

6.1 Gestor local TLI 84 6.2 Gestor remoto AWS 86 6.3 Gestor Craft terminal 86

6.4 Gestor GSI 87

CAPITULO VII

Operaciones en la red

7.1 Puesta en servicio de equipos nuevos 88 7.1.1 Protocolo de recepción 88 7.1.1.1 Histórico de modificaciones 88 7.1.1.2 Objetivo del protocolo 88 7.1.1.3 Desarrollo 89

7.1.1.4 Anexos 92

7.2 Intervenciones en la red 92 7.3 Actualización de software 92 7.4 Atención a nodos aislados 93

CONCLUSIONES 95

BLIBLIOGRAFIA 96

WEBLIOGRAFIA 97

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

1

Resumen

En estas memorias de experiencia profesional se describen las actividades realizadas durante un periodo de 5 años en la empresa Alcatel-Lucent aplicando los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

La principal actividad desarrollada en el ámbito laboral ha sido la implementación de tecnologías ADSL como solución para ofrecer internet de alta velocidad en la infraestructura existente de la red PSTN del proveedor de servicios Telmex. El desarrollo de dicha actividad se desglosa en muchas y muy variadas tareas como son la puesta en servicio de equipos y entrega al cliente, supervisión de las instalaciones efectuadas por proveedores externos, el manejo de proyectos de instalaciones y atención de afectaciones.

Se describe la evolución de la red de telefonía pública conmutada (PSTN), sus elementos y características con el fin de conocer las condiciones que debe superar la tecnología ADSL para poder funcionar y coexistir en la PSTN.

Se justifica la utilización de los medios de transmisión mediante la descripción de sus capacidades y características y se ejemplifica la forma de obtener el mayor provecho de ellos.

2

Introducción

Mediante el presente trabajo, se da una descripción detallada de las actividades desarrolladas por un supervisor de instalaciones enfocadas en la tecnología de acceso ADSL por sus siglas en ingles (Asymmetric Digital Subscriber Line) como solución para proporcionar servicios de internet de alta velocidad mediante el uso de la infraestructura de la PSTN

La estructura de la PSTN está basada en centrales de conmutación que son edificios o espacios que resguardan a los equipos de la intemperie y factores naturales como la lluvia y el calor. Los equipos de conmutación requieren de alimentación de CD, medios de transmisión que los conecten a la red de voz o datos mediante enlaces de alta capacidad e interconexión hacia los usuarios mediante pares de cobre. A los equipos La infraestructura existente dentro de una central de conmutación mediante la cual es posible el trafico de voz y datos se llama planta externa y la infraestructura y arreglos de pares de cobre por donde circula la voz y los datos que se encuentran fuera de la central se llama planta externa.

Existe una gran variedad de tecnologías en las que se basa ADSL que comprenden la modulación, la transmisión de datos y los protocolos de acceso que serán explicados en los primeros capítulos.

Gracias a la Fusión de Alcatel y Lucent, se tiene una gran variedad de equipos que pueden ser instalados en gabinetes de intemperie, en centrales de mediana capacidad y en centrales de gran capacidad e incluso hay algunos que tienen su propio gabinete para intemperie requiriendo únicamente conexión a planta externa, alimentación de la red eléctrica y medio de transmisión.

El principal objetivo de este documento es el de describir las actividades desarrolladas como supervisor de instalaciones las cuales comprenden las visitas a sitio con el fin de definir la viabilidad de los proyectos, la supervisión de personal contratista de instalaciones, realización de trabajos de gestión y entrega de equipos nuevos y una amplia gama de actividades más las cuales serán descritas en este documento.

Objetivo

Describir las funciones de un supervisor de instalaciones enfocado a la implementación de equipo de comunicaciones para dar el servicio de internet de alta velocidad.

Justificación

El seguimiento de proyectos, supervisión del personal de instalaciones y visitas frecuentes con el cliente para conocer sus necesidades son solo algunas de las actividades que un supervisor de instalaciones debe realizar para asegurar la calidad y de la satisfacción del cliente

En este documento se pretende describir las tareas realizadas por un supervisor de instalaciones así como su papel durante la instalación de un proyecto, una puesta en servicio una afectación y en trabajos especiales.

Alcances

3

Capítulo I

1.1 Descripción de la empresa.

Alcatel-Lucent es el resultado de la fusión en 2007 de la empresa Alcatel y Lucent Tecnologies. Una empresa con presencia en más de 130 países. La empresa desarrolla distribuye y comercializa hardware y software para proporcionar servicios de voz, datos y video a proveedores de servicios y empresas. Brinda soluciones para comunicaciones ópticas, en especial enlaces ópticos submarinos y es principal proveedor de equipo de banda ancha y tecnología IP.

Su presencia en la infraestructura de las redes de comunicaciones es muy amplia contando con centrales de conmutación digital con el modelo Sistema 12 las cuales proveen directamente el servicio de telefonía pública conmutada y de interfaces V5.2 para nodos remotos.

En el campo de datos, cuenta con el mayor porcentaje de equipo operando en la red de telefonía pública fija mediante su solución ADSL.

En tecnologías para proveer el servicio de video, la infraestructura se encuentra lista sin embargo por cuestiones ajenas al equipo, en México aun no se brinda este servicio.

La empresa se encuentra organizada de dos maneras:

1. Como departamento de instalaciones que se muestra en la figura 1. 2. Como oficina local que se muestra en la figura 2.

4

Figura 2 Organigrama por oficinas locales.

La visión de la empresa es– Definición de un futuro exitoso

Para enriquecer la vida de las personas transformando la forma en que se comunican

La misión de la empresa es– Propósitos y camino para realizar la visión

Para usar nuestra única capacidad para asegurar la prosperidad del cliente, hacer crecer nuestro negocio y hacer crecer la experiencia del personal de comunicaciones

alrededor del mundo

Contacto

Alcatel-Lucent México Av. Ciencia numero 13

Parque industrial Cuautitlán Izcalli CP 54758 Estado de México Tel 5558709000

Alcatel-Lucent Oficina Mérida Calle 20 número 83 entre 13ª y 15 Colonia Itzimna Mérida Yucatán CP 97100

Tel 9999277902

1.2 Zona geográfica

5

Figura 3 Oficinas corporativas en el estado de México.

Con el fin de brindar una atención más cercana y personal con el cliente Telmex, Alcatel-Lucent Tiene oficinas en las ciudades en donde se encontraban las direcciones divisionales, los departamentos de explotación divisional y los CAR (centro de atención a la red) desde donde se tiene gestión remota a los equipos que conforman la red.

Las oficinas regionales se encuentran en las ciudades de Puebla, Mérida, Querétaro, Hermosillo, Chihuahua, Guadalajara, Monterrey, Tijuana y las que se encuentran en el estado de México.

Las direcciones divisionales fueron modificadas debido a una reestructuración del cliente Telmex. Actualmente para el territorio mexicano Las divisiones de Alcatel-Lucent se encuentran conformadas de la siguiente manera:

 Zona Metro: Comprende la zona metropolitana de la ciudad de México, El estado de México y el estado de Morelos. Cuenta con oficinas en el estado de México.

 Zona norte: Comprende los estados de Tamaulipas, Nuevo León, Durango y Coahuila. Cuenta con oficinas en la Ciudad de Monterrey.

 Zona Noroeste Comprende los estados de Sonora, Chihuahua, Sinaloa y Baja California Sur. Cuenta con oficinas en las ciudades de Chihuahua y Hermosillo.

 Zona Centro: Comprende los estados de Zacatecas, Nayarit, Colima, Jalisco, San Luis Potosí, Aguascalientes, Guanajuato, Querétaro, y Michoacán, cuenta con oficinas en las ciudades de Guadalajara y Querétaro.

 Zona Sur: Comprende los estados de Guerrero, Hidalgo, Tlaxcala, Puebla, Veracruz, Oaxaca, Tabasco, Chiapas, Campeche, Yucatán y Quintana roo.

 Telnor: Provee servicio a la empresa telefónica Telnor. Comprende el estado de Baja California Norte. Cuenta con oficinas en la ciudad de Tijuana

En cada división se encuentra un gerente regional, un Project manager y un coordinador de instalaciones. Cada división conto con varios supervisores. En este caso la

asignación fue

Quintana Roo. La zona conto con 5 supervisores (ver figura 4) asignados de la siguiente manera:

6

 Supervisor Tuxtla: Un supervisor de instalaciones encargado del estado de Chiapas

 Supervisor Villahermosa: Un supervisor de instalaciones encargado del estado de Tabasco y de Ciudad del Carmen en Campeche.

 Supervisor Mérida: Un supervisor de instalaciones encargado del estado de Yucatán y del estado de Campeche excepto Ciudad del Carmen.

 Supervisor Cancún: Un supervisor de instalaciones encargado del estado de Quintana Roo.



Figura 4 División Sureste.

1.3 Descripción del puesto de supervisor de instalaciones y pruebas

El papel que desarrolla un supervisor de instalaciones y pruebas es de vital importancia en el proceso que sigue un proyecto desde su concepción y hasta su término, ya que de él depende en gran medida el aseguramiento de la calidad y la confiabilidad del equipo a la hora de su puesta en servicio. El enunciado que define los alcances y responsabilidades del supervisor de instalaciones es breve y es como a continuación:

Supervisar el trabajo realizado por el personal de instalaciones y pruebas para cumplir las normas y las expectativas establecidas por el cliente.

Esta descripción es enunciativa mas no limitativa por lo cual para lograr el objetivo de cumplir con las normas y los requerimientos del cliente como por ejemplo tiempos de respuesta, es necesario trabajar de manera conjunta y cercana con los demás integrantes del departamento, oficina e incluso con personal de otros departamentos, con el cliente y con los proveedores de servicio de los cuales se tiene dependencia. Incluso puede ser necesario desarrollar algunas de sus actividades.

Las herramientas con las que debe contar un supervisor de instalaciones son:

1. Una computadora portátil para realizar sus reportes de calidad, visualizar los requerimientos del cliente y para accesar a los equipos.

2. Cámara fotográfica y accesorios para poder descargar las imágenes tomadas y así elaborar reportes gráficos.

3. Etiquetadora Brady, la cual cumple con las especificaciones del cliente para etiquetar los equipos de acuerdo a la normatividad vigente

4. Equipo de comunicación para reportar cualquier situación de urgencia al coordinador de instalaciones, contactar al personal de instalaciones y para comunicarse con el cliente

5. Vehículo para cubrir las grandes porciones de territorio asignado para su supervisión, para transportar materiales faltantes o personal para cubrir alguna asistencia sin importar la hora y la distancia a recorrer

6. Herramientas básicas para atender alguna emergencia o afectación.

7

Capítulo II

2.1 Evolución de PSTN

Para comprender la tecnología de acceso ADSL es necesario conocer la red de telefonía pública conmutada ya que de ella se utiliza una gran parte de su infraestructura.

PSTN por sus siglas en ingles (public switched Telephone network) es una tecnología para interconectar 2 aparatos telefónicos, en un principio consistió en la conexión de 2 aparatos telefónicos mediante un par de cables de cobre. La trasmisión de voz a través del par de cobre era y es hasta hoy en banda base tal como el transductor lo entrega. En la figura 5 se muestra un escenario PSTN.

Figura 5 Escenario PSTN.

Actualmente las centrales de conmutación en las cuales se basa PSTN reciben la voz y la acotan, la comprimen y la digitalizan de acuerdo a las siguientes consideraciones.

1 La voz es acotada de 400 Hz y hasta poco menos de 4,000 Hz, sin embargo de acuerdo al teorema de muestreo de Nyquist se debe tomar un valor superior a la frecuencia de corte que en este caso es de 4,000 Hz.

De acuerdo al teorema de muestreo se toma el doble de muestras que la frecuencia de corte dándonos 8,000 muestras por segundo.

2 Las muestras son codificadas en 8 diferentes niveles de amplitud dando con esto una velocidad de 64 Kbps que es la velocidad de transferencia de la señal digitalizada de la voz.

8

2.2 Medios de transmisión

La comunicación entre equipos, se realiza mediante interfaces eléctricas u ópticas, estas interfaces deben cumplir con protocolos de transmisión de datos. A continuación se describen los más usados.

2.2.1 E1

64 Kbps forma un time slot y se agrupan 32 de ellos para llevar 30 canales telefónicos y 2 más para control y señalización dando un total 32 canales X 64 Kbps = 2048 Kbps o 256 Kbps formando así un E1 de acuerdo al estándar CEPT por su siglas en ingles (Comité europeo de correos y telecomunicaciones).

2.2.2 E3

64 Kbps forman un time slot y se agrupan 512 de ellos formando así un E3 con

una tasa de transferencia de 32768000Kbps.

2.2.3 STM-1

El crecimiento de los usuarios causo la necesidad de mayores velocidades de

transferencia y medios de transmisión menos susceptibles a las interferencias físicas, creando así las interfaces ópticas y la jerarquía digital síncrona (SDH) con una trama básica llamada STM-1 la cual está compuesta de la siguiente manera:

Una trama STM-1 contiene 2430 bytes, distribuidos en 9 filas y 270 columnas. Las primeras nueve columnas contienen solo información de gestión que se distribuyen en tres campos.

 Tara de sección de carga de regeneración(RSOH), filas 1 a 3 [27 bytes]

 Puntero de la unidad administrativa, fila 4 [9 bytes]

 Tara de sección de multiplexacion (MSHO) filas 5 a 9 [45 bytes]

Las columnas de la 10 a la 270 contienen carga útil en una unidad llamada VC4, sumado a la información de gestión se forma una trama STM-1 la cual es transmitida 8,000 veces por segundo. En la figura 6 se ejemplifica la forma en que se compone una trama STM-1.

9

Dados los valores de de la carga útil y de la información de gestión se tiene la siguiente ecuación:

 8000 veces por segundo x 2700 octetos x 8bits x 9 filas = 155.52kbps

Esta ecuación describe la velocidad de transmisión de un STM-1 de interfaz eléctrico u óptico.

2.3 Planta interna

Llámese planta interna a los equipos y dispositivos que se encuentran dentro de una central telefónica cuya función es hacer posible el trafico de voz y datos y en la figura 7 se muestra una sala mixta de una central telefónica.

Figura 7 Sala mixta de central telefónica.

A continuación se enlistan los principales equipos que se encuentran en una central telefónica que forman parte de la planta interna.

1. Rectificadores: son los encargados de convertir el voltaje de la red eléctrica a -48VCD, y de distribuirlo en fusibles de distintos valores de corriente para alimentar los equipos

2. Filas de transmisión: son las filas en las que se instalaran equipos de transmisión y equipos de acceso a la red de datos.

3. BDTD: Bastidores distribuidores de troncales digitales, es donde se rematan las troncales eléctricas de los equipos de transmisión y de acceso que pueden ser E1 o E3 y estos remates deben de estar etiquetadas con origen y destino. 4. BDFO: Bastidor distribuidor de fibra óptica es donde se rematan los enlaces

ópticos de los equipos de transmisión y acceso que pueden ser STM1, STM4, STM16 y Gigabit Ethernet.

5. Routers ATM y Ethernet: Son los enrutadores del tráfico de datos. Generalmente se encuentran en solo algunas centrales de alta jerarquía.

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7. Distribuidor general: es donde se rematan los abonados de los equipos de conmutación y acceso y donde se puede realizar una conexión hacia la planta externa

8. Infraestructura : Llámese infraestructura a las escalerillas para cableado multipar, escalerilla de fibra óptica y pasos entre salas y niveles

2.4 Planta externa

Planta externa es toda la infraestructura exterior o medios enterrados, tendidos o dispuestos a la intemperie por medio de los cuales una empresa de comunicaciones ofrece sus servicios a sus clientes mediante pares de cobre. En la figura 8 se muestra el escenario de planta externa.

Figura 8 Planta externa.

Los principales elementos de planta externa se enlistan a continuación:

1. Distribuidor general es donde se encuentra rematada la planta externa, es el punto de unión de la planta externa y la planta interna (ver figura 9).

2. Red primaria es toda la red que sale del distribuidor general, dependiendo su destino se tiene red de distrito y red directa.

3. Distrito es el elemento donde llega la red del DG y desde este se dispersa la red a su área de influencia, la red que llega al distrito lo hace de manera canalizada y la red que sale de él puede ser aérea o subterránea.

4. Red secundaria es toda la que sale del distrito y mediante la cual se alcanza un sector determinado, su topología puede ser en árbol o en estrella.

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Figura 9 Distribuidor general planta interna.

La planta externa afecta directamente la transmisión de ADSL ya que es el medio de transmisión a utilizar y dada su naturaleza presenta resistencia, capacitancia e inductancia que varían en función de la distancia y la frecuencia lo que limita la distancia entre la central y el usuario y también limita la tasa de transferencia de datos. En la tabla 1 se muestra como la distancia afecta el servicio.

Distancia ADSL ADSL2+

0.5 Km 8Mbps 14.5Mbps 1.0 Km 7.4Mbps 13Mbps 2.0 Km 6.2Mbps 10Mbps 3.0 Km 5.5Mbps 5.9Mbps 4.0 Km 3Mbps 3Mbps 5.0 Km 1Mbps 1Mbps

Tabla 1 Velocidad de bajada afectada por la distancia.

2.5 MODELO OSI

El modelo OSI por sus siglas en ingles (Open System Interconnection) es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

Nace debido a la necesidad de estandarizar la forma en que se comunican las redes, ya que en el inicio de las tecnologías de comunicación entre computadoras, las mismas tenían grandes problemas para comunicarse entre ellas debido a que las redes tenían diferentes especificaciones en lo que a la transmisión de datos se refiere.

12

Unidad de

datos Capa Función

Capas de

alojamiento Datos 7 aplicacion Aplicación de los procesos de red 6 presentación Representación

de los datos 5 sesión Comunicación

entre

dispositivos de red

Segmentos 4 transporte Conexión entre terminales y control de flujo confiable

Capas de

medio Paquete 3 red Determinación de trayectoria y direccionamient o lógico

Trama 2 enlace de datos Direccionamient o físico

Bit 1 física Transporte, señalización y transmisión binaria

Tabla 2 Modelo OSI.

2.5.1 Capa Física

En esta capa se define las especificaciones físicas y eléctricas para los dispositivos involucrados, en particular define la relación entre un dispositivo y el medio de transmisión. Define las características físicas del medio de transmisión pudiendo ser eléctricos u ópticos mediante cables coaxiales, pares de cobre, guías de onda, fibra óptica etc. Define el tipo de conectores como los son RJ11, RJ 45, BNC, N, LC, SC, FC etc.

Las funciones más importantes realizadas por la capa física son:

 Establecer y finalizar una conexión a un medio de comunicación.

 Participar en el proceso por el cual los recursos de la comunicación son compartidos de manera efectiva entre varios usuarios, por ejemplo el control de flujo.

 Modulación, o conversión entre la representación de los datos digitales en el equipo del usuario y las señales correspondientes transmitidas por el canal de comunicación.

2.5.2 Capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos se encarga del direccionamiento físico y los procedimientos para la transmisión entre las entidades de la red. Detecta y si es posible corrige errores. Se encarga de la distribución ordenada de tramas y del control de flujo.

13

2.5.3 Capa de red

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

2.5.4 Capa de transporte

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. La unidad de datos de protocolo de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP: Puerto (192.168.1.1:80).

2.5.5 Capa de sesión

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

2.5.6 Capa de presentación

El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

2.5.7 Capa de aplicación

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocolo y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocolo). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

14

2.6 ORGANISMOS REGULADORES DE COMUNICACIONES

Con el fin de tener un orden en el desarrollo de tecnologías de comunicaciones, se deben seguir las recomendaciones de algunos organismos internacionales de estandarización. A continuación se hace referencia de algunos de ellos.

2.6.1 ANSI

El Instituto Americano Nacional de Estándares por sus siglas en Ingles (American National Standards Institute). Es una organización sin ánimo de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y de la Comisión Electrotécnica Internacional (International Electrotechnical Commission, IEC). La organización también coordina estándares del país estadounidense con estándares internacionales, de tal modo que los productos de dicho país puedan usarse en todo el mundo.

2.6.2 ETSI

Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones por sus siglas en ingles es una organización independiente sin fines de lucro de estándares de la industria de telecomunicaciones (para fabricantes y prestadores de servicios). ETSI fue creado en 1988 por el Comité Europeo de Telégrafos y Telefonía (CEPT). ETSI es oficialmente responsable de la estandarización de las tecnologías de información y comunicaciones en toda Europa. Estas tecnologías incluyen las telecomunicaciones, transmisiones y áreas relacionadas como transporte inteligente y dispositivos médicos electrónicos. ETSI tiene 740 miembros de 62 países dentro y fuera de Europa, entre los que destacan fabricantes, operadores de redes, administradores de redes, operadores de servicios, etc.

2.6.3 IEEE

El IEEE (Institute of electricals and electronics engineers) por sus siglas en ingles instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos. Es una asociación técnico-profesional mundial sin fines lucrativos dedicada a la estandarización, A través de sus miembros, más de 395.000 miembros y voluntarios en 180 países.

El IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas derivadas de la eléctrica original: desde ingeniería computacional, tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre otras.

Las tecnologías aplicadas durante el periodo laborado en Alcatel-Lucent se encuentran estandarizadas por el IEEE y se hará referencia del estándar según cada tecnología.

2.6.4 ITU-T

El Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T) es el órgano permanente de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) que estudia los aspectos técnicos, de explotación y tarifarios y publica normativa sobre los mismos, con vista a la normalización de las telecomunicaciones a nivel mundial. Con sede en Ginebra Suiza. Fue conocido hasta 1992 como Comité Consultivo Telefónico y Telegráfico (CCITT).

15

Capítulo III

3.1 Terminal de usuario

Con el surgimiento de las computadoras, nación también la necesidad de entablar comunicación entre ellas, como solución se tomo la infraestructura de la PSTN y surgieron distintas tecnologías. El concepto de “terminales de lado usuario”, hace

referencia a los módems y sus respectivas tecnologías para accesar a la red desde el usuario final o line terminación LT (terminal de línea). A continuación se describen algunas de las tecnologías de acceso del lado usuario más representativas

3.1.1 Conexión por línea conmutada (Dial Up)

Dial UP cumple con la recomendación ITU-T V.90 o V.92. En esta conexión el usuario utiliza un modem para llamar a través de PSTN a un proveedor de servicios de internet. El modem codifica y decodifica los paquetes de protocolos de internet y de control en y desde señales analógicas de frecuencia audible.

Las conexiones por dial up no requieren de mayor infraestructura que la de PSTN, un modem y una cuenta válida para el ISP. Como el acceso telefónico es ampliamente disponible, es de gran utilidad para viajeros o para accesar desde áreas remotas donde no existe acceso de banda ancha dada su baja demanda.

La máxima tasa de transferencia de una conexión de dial up es teóricamente de 56 Kbps pero varía de acuerdo a las condiciones de la planta externa y de la calidad del modem normalmente se tienen tasas de entre 40 y 50 Kbps

Cada que sea necesario conectarse es necesario realizar una nueva llamada. Es necesario conocer el número local de acceso al ISP para no generar largas distancias y tener en cuenta que la línea telefónica no podrá ser utilizada mientras se tenga en uso la conexión.

3.1.2 RDSI

Red digital de servicios integrados es una tecnología de acceso a la red de voz y datos. Corresponde a la recomendación ITU-T Q.931. RDSI admite conmutación de circuitos y conmutación de paquetes, es decir tiene la facilidad de accesar a la red de telefonía pública conmutada mediante conmutación de circuitos y a la red de datos mediante la conmutación de paquetes

La conexión RDSI básicamente es la asignación de 2 líneas telefónicas a un solo usuario y mediante un modem RDSI transmite datos hacia la central de conmutación donde de forma interna se enrutan la voz los datos según sea el caso.

La conexión RDSI admite 128 Kbps mediante la conmutación de paquetes, 64 Kbps y una llamada mediante la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes y 2 llamadas simultáneas mediante la conmutación de paquetes y circuitos. Cuando se tiene una llamada y una conexión a la red de datos y finaliza la llamada, el modem realiza automáticamente la conexión a la red de datos para tener de nuevo la conexión, cada conexión realizada significa una nueva llamada a la red de datos o de voz.

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Acceso simétrico de abonado digital por sus siglas en ingles (Simetric Digital Subscriber Line) es una tecnología de acceso a la red de datos. SDSL es una tecnología de propietario la cual nunca fue estandarizada debido a que se comunica regularmente con equipos del mismo proveedor. La tecnología G.SHDSL que es la que sucesora a SDSL fue estandarizada por la ITU-T mediante la recomendación G.991.2.

Es un servicio prestado por los proveedores de PSTN el cual provee un acceso a la red de voz y datos. Según el tráfico a cursar puede accesar a la central de conmutación para proporcionar canales de voz. Si el tráfico a cursar son datos entonces el tráfico no cursara por la central de conmutación.

SDSL proporciona una velocidad simétrica de bajada y de subida, toma el par de cobre como medio de transmisión y puede emplear 2 o 4 pares dependiendo de la velocidad requerida y la distancia entre el usuario y la central.

SDSL emplea multiplexaje por división de tiempo, en nuestro país puede darse el servicio sin estructurar, es decir 2.048Mbps o estructurado, es decir con subdivisiones como puede ser 64Kbps hasta 1.984Mbps. La modulación adoptada es modulación por amplitud de pulso código trellis (TC-PCM).

SDSL no permite la existencia de la voz en el par de cobre ya que utiliza las frecuencias asignadas a la voz para poder ofrecer el mismo ancho de banda de subida como bajada. SHDSL asegura la calidad en el servicio garantizando un ancho de banda constante y puede proporcionar servicios como el acceso a un conmutador privado o acceso a la red de datos mediante una dirección IP fija, siendo una opción principalmente para empresas dado su costo.

3.1.4 ADSL

Línea de abonado digital Asimétrica por sus siglas en ingles (Asymmetric digital Subscriber Line) es una tecnología de acceso a la red de datos cuya característica principal es que tiene una velocidad de bajada superior a la velocidad de subida. ADSL cumple con el estándar ANSI T1.413.1998 y con las recomendaciones del ITU-T ITU-T G.992.1 y ITU_T G.992.2.

ADSL surge de la necesidad de prestar servicios de internet de alta velocidad mediante la infraestructura existente de la PSTN y con la posibilidad de proveer el servicio de voz y datos simultáneamente. Esto es posible gracias a la utilización de frecuencias que no son utilizadas por la transmisión de la voz en el par de cobre. Un filtro permite que mediante un solo par de cobre se tengan los servicios de Voz y datos al mismo tiempo. Generalmente ADSL solo puede ser transmitido a corta distancia de la central telefónica, sin embargo dependiendo de la calidad de la planta externa puede alcanzar mayores distancias hasta de 8 Km.

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Figura 10 Trayectorias de la voz y los datos.

3.1.4.1 Operación

La comunicación ADSL es full dúplex. Esta es alcanzada en un par de cobre mediante división de frecuencias en forma doble (Frecuency-división dúplex) o FDD. FDD utiliza 2 bandas de frecuencia llamadas banda de bajada y banda de subida. La banda de bajada se refiere a la banda de frecuencias destinadas a la comunicación desde la red de datos hacia el usuario y la banda de frecuencias de subida se refiere a las destinadas a la comunicación desde el usuario hacia la red de datos.

3.1.4.2 Modulación

En la figura 11 se muestra la asignación de las frecuencias utilizadas en ADSL. Se observa que para la comunicación de subida se tienen asignadas desde los 26 Khz hasta los 137.825 Khz, la comunicación de bajada utiliza las frecuencias desde los 138 Khz hasta los 1104 khz. Bajo el uso de la modulación DMT (Discrete Multi-tone Modulation) cada banda es dividida en canales de frecuencias más pequeños de 4.3125 Khz llamados tonos.

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Dividiendo el ancho de banda total de 1.104MHz entre el ancho de banda de cada tono de 4.3125KHz se tiene un numero de 256 tonos los cuales se enumeran y se asignan a la trasmisión de datos quedando dicha asignación como se muestra en la tabla 3.

Numero de tono Cantidad de tonos Asignación

1 1 Voz

2-6 5 Tonos de guarda 7-32 26 Trasferencia de subida 33-256 224 Trasferencia de bajada

Tabla 3 Asignación de tonos.

Durante el inicio de la transmisión el modem ADSL prueba cada uno de estos tonos para determinar la relación señal a ruido y así optimizar la velocidad de transferencia y la calidad de la transmisión mediante la asignación de bits de información a cada tono de tal forma que si un tono tiene una relación señal a ruido baja le asignara poca información y a los tonos con mayor señal a ruido le asignara mayor información como se muestra en la figura 12.

Figura 12 Asignación de datos por tono.

Cada tono es modulado mediante modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation) o modulación en amplitud de cuadratura.

3.1.4.3 Modulación QAM

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Figura 13 Constelación QAM de 16 estados.

La cantidad de bits modulados por cada tono depende de la relación señal a ruido de cada tono. En este tipo de modulación digital el mensaje esta contenido tanto en la amplitud como en la fase de la señal transmitida. Se basa en la transmisión de dos mensajes independientes por un único camino. Para conseguir esto se modula una misma portadora desfasada 90 grados entre uno y otro mensaje. Esto supone la formación de 2 canales ortogonales en el mismo ancho de banda, con lo cual se mejora el aprovechamiento del ancho de banda.

Aumentando la cantidad de símbolos de la constelación podemos conseguir una mayor transferencia de datos. Sin embargo no podemos aumentar indefinidamente el tamaño de la constelación debido a los factores como el ruido que afectan la transmisión y harían casi imposible distinguir cada punto dentro de la constelación.

Cada tono puede transmitir palabras de hasta 15 bits con 32,768 posibles combinaciones y la tasa de transferencia de tramas es de 4,000 tramas por segundo teniendo una tasa de trasferencia teórica de:

15 bits x 224 tonos x 4000 tramas por segundo = 13.44Mbps

Esta tasa de transferencia seria la máxima velocidad de descarga, sin embargo como la información es distribuida en paquetes y codificada para corregir errores, la velocidad alcanzada es de 8.128 Mbps según la norma ANSI T1.413. Actualmente Telmex ofrece velocidades de 1Mbps, 2Mbps, 4Mbps, 5Mbps y 6Mbps sin embargo la velocidad es menor debido a las perdidas en el canal. La tasa de trasferencia de subida está dada por:

15 bits x 26 tonos x 4000 tramas por segundo = 1.560 Mbps

Sin embargo por codificaciones para corregir errores se tiene una tasa de transferencia de alrededor de 800Kbps. Telmex ofrece velocidades de 128Kbps, 384Kbps, 512Kbps, 628Kbps y 768 Kbps sin embargo la velocidad es menor debido a las perdidas en el canal.

3.1.5 ADSL2

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ITU G.992.3. ADSL2 logra esto mediante el mejoramiento de la eficiencia de la modulación, reduciendo las cabeceras de trama, alcanzando una transferencia más alta mediante la codificación, mejorando la inicialización de los Modem lado usuario y lado red y utilizando algoritmos de procesamiento de señales más eficientes. Como resultado ADSL2 demanda un mayor cumplimiento de las normas a los dispositivos involucrados.

En lo que respecta al entramado, el factor de segmentación es más flexible en ADSL2

ahora podemos usar codificación mediante el vector de “Reed-Solomon Vector” de 255

bites.

En ADSL el factor de segmentación puede tener 2 valores S=1 (sin segmentación) y S=1/2 (significa 2 vectores Reed-Solomon en un tono). En ADSL2 el factor de segmentacion puede variar desde 1/3 hasta 64. Un vector Reed-Solomon puede ser expandido en diferentes tonos.

En las cabeceras de trama ADSL utiliza un byte sobre tono dando una trasferencia de 32Kbps. ADSL2 puede utilizar n bytes sobre una supertrama dando una trasferencia desde 4Kbps hasta 64Kbps.

La inicialización de los modem es mejorada mediante retroalimentación del receptor. En ADSL en el proceso de inicialización, cuando los tonos son enviados y sufren interferencia, el proceso de sincronización de los modem puede llevar bastante y tiempo.

Con ADSL2 se introduce un nuevo concepto, la de “Retroalimentación del Receptor” con

el cual la inicialización ya no tardara más debido a la interferencia.

El receptor puede solicitar al transmisor no utilizar algunos tonos con altos niveles de interferencia en el proceso de inicialización y durante la sesión.

En el consumo de potencia, ADSL tiene un modo de operación siempre encendido, ADSL2 emplea 2 diferentes modos de ahorro de energía cuando la conexión no está en uso. Los modos de bajo consumo se reflejan principalmente en el DSLAM el cual concentra a los usuarios en el lado red. Los modos de ahorro de energía son los siguientes:

1. Modo de bajo consumo (modem encendido)

Habilita el modo de bajo consumo de energía en el modem lado red para entrar y salir rápidamente del modo de bajo consumo basándose en el tráfico de internet en la conexión.

2. Modo de bajo consumo (modem en pausa)

Habilita el modo de ahorro de energía en el modem del lado red y en el modem del lado usuario para entrar en un modo completo de ahorro de energía cuando la conexión no se usa por largos periodos de tiempo. Cuando el usuario reinicia la sesión, los modem inicializan en un tiempo de 3 segundos aproximadamente.

Debido a estas mejoras ADSL2 puede alcanzar velocidades de 12 Mbps de bajada y 1.3 Mbps de subida.

3.1.6 ADSL2+

ADSL2+ es una mejora de las tecnologías ADSL y ADSL2 la cual alcanza velocidades de hasta 24 Mbps de bajada y poco mas de 1.4Mbps de subida dependiendo la calidad del canal de transmisión. Cumple con la recomendación ITU-T ITU G.992.5. El incremento en la tasa de transferencia es lograda gracias al incremento hasta de 512 tonos mediante el aumento del ancho de banda de 1.1MHz para ADSL y ADSL2 hasta 2.2MHz para ADSL2+ como se muestra en la figura 14.

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Figura 14 Asignación de frecuencias para ADSL2+.

Si suponemos para ADSL2+ la utilización completa de los tonos de bajada se tendría una tasa de transferencia ideal de:

Limite teórico para ADSL

(255-32) tonos x 15 bits/tono X4000 muestras/segundo = 13.4Mbps Limite teórico para ADSL2+

(512-32) tonos x 15 bits/tono x 4000 muestras/segundo = 28.8Mbps

A causa de la codificación mediante vector Reed-Solomon la velocidad máxima es de 24 Mbps de bajada y 1.3Mbps de subida. En la tabla 4 se muestra una comparativa de las velocidades de las versiones ADSL.

Recomendación Velocidad máxima normalizada de

bajada

Velocidad máxima teórica de bajada

ADSL(G.992.1) 6.144Mbps 8Mbps ADSL2(G.992.3) 8Mbps 15Mbps ADSL2+(G.992.5) 16Mbps 24.5Mbps

Tabla 4 Velocidades de ADSL.

3.1.7 VDSL

VDLS es una tecnología de acceso. Por sus siglas en ingles (Very-High-bitrate Digital Subscriber Line) línea digital de abonado de muy alta velocidad, diseñada para proporcionar transmisión muy rápida de datos sobre un par de cobre. Cumple con la recomendación de la ITU-T ITU G.993.1. Esta alta velocidad significa que VDSL es capaz de soportar aplicaciones de requieren un gran ancho de banda como lo es Televisión de alta definición, videoconferencias, voz sobre IP y video bajo demanda. Las altas velocidades de transmisión son posibles gracias al uso de frecuencias arribe de los 30MHz para proporcionas tasas de transferencia superiores a los 100Mbps de manera simultánea en la bajada como en la subida. La máxima velocidad es alcanzada a una distancia de 300 metros. El desempeño se reduce cuando la atenuación se incrementa.

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El concepto de terminales de red, hace referencia a la parte de los equipos que tiene una conexión directa hacia la red de datos. Los equipos concentran los servicios hacia los usuarios (Line Termination) y los agrupan para su conexión a la red. La conexión a la red se realiza mediante los dispositivos de terminación de red NT (Network terminal).

En las transmisiones ADSL se encuentra el lado usuario y el lado red donde se transmiten paquetes. Del lado usuario se transmiten paquetes mediante el uso de la tecnología ATM o modo de transferencia asíncrono por sus siglas en ingles (Asynchronous transfer mode) y del lado red existen dos tecnologías, ATM y Ethernet.

3.2.1 ATM

ATM es una tecnología basada en la conmutación de celdas que usan multiplexaje por división de tiempo TDM. ATM codifica los datos en paquetes de longitud fija llamadas celdas. Con el fin de aprovechar al máximo los medios de transmisión que en nuestro caso son E1, E3 y STM-1, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de pequeños paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enviadas de manera individual mediante el uso de los llamados Trayectorias virtuales VP (Virtual Path) y canales virtuales (Virtual Chanel). Una celda ATM contiene 53 Bytes compuestas por 2 campos principales.

Cabecera, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la corrección de errores y si la celda es usada o no.

Carga tiene, 48 bytes principalmente con datos del usuario y protocolos que determinas algunas características de la celda con la calidad en el servicio entre otros.

De acuerdo al protocolo orientado a conexión que las transmite existen dos tipos de celda:

 NNI (network to network interface o interface de red a red) El cual se refiere a la conexión de switches ATM en redes privadas (figura 15).

 UNI (User to Network Interface o interface usuario a red) Se refiere a la conexión de un Switch ATM con un terminal de usuario (figura 15).

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Los campos contenidos en la cabecera se describen a continuación:

 GFC Flujo de control genérico, 4 bits encargados a tareas de gestión de tráfico.

 VPI Identificador de ruta virtual se utiliza para indicar la ruta destino de la celda

 VCI Identificador de canal virtual Se utiliza para indicar la ruta destino de la celda

 PT Payload Type tipo de información del usuario, identifica el tipo de datos de la celda la información del usuario y si hay congestión en la red.

 CLP Cell loss priority Prioridad de pérdida de la celda indica el nivel de prioridad de la celda pudiendo o no descartarla en caso de congestión.

 HEC Header error correction Corrección de error de cabecera contiene un código de detección de error en la cabecera que permite identificar errores en la cabecera y corregir errores simples.

ATM enruta las celdas a través de conmutadores basados en estos identificadores los cuales tienen significado local, ya que pueden ser cambiados de interface a interface como se muestra en la figura 16.

Figura 16 Conmutación de celdas ATM mediante VPI y VCI.

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Figura 17 Modem Thompson.

En el DSLAM se lleva a cabo una crosconexion en la cual se le asigna al usuario un valor de VPI y VCI del lado red. El equipo DSLAM utiliza una red ATM que en este caso es propiedad del proveedor de servicios TELMEX donde existen encaminadores ATM y donde previamente la empresa UNINET construye una interfaz ATM. UNINET asigna el VPI 0 y reserva los VCI del 0 al 44 para control, por ejemplo el VPI 0 VCI 32 es utilizado para gestión remota. La figura 18 muestra el comando para configurar localmente en el DSLAM el VCI y VPI del lado usuario y del lado red.

Figura 18 Configuración VPI VCI.

El campo en color verde corresponde al comando ent-crs-vc el cuan indica al equipo que se desea realizar la crosconexion para el VCI y VPI, el campo en amarillo indica el nombre del equipo en el que estamos trabajando y el campo en azul indica la crosconexion. Para este caso se asigna en el lado RED el VPI 0 y el VCI 1011 y en el lado usuario se asigna al usuario del bastidor 1 de la repisa 1 de la ranura 5 y puerto 5 con VPI 8 y VCI 81.

3.2.1.1 IMA

Para el lado red se tiene la capacidad de utilizar diferentes medios de transmisión que son E1, E3, y STM1, sin embargo dependiendo del número de usuarios, se asignara el medio de transmisión más adecuado siendo el STM-1el más adecuado para una central que cubra un gran número de usuarios siempre y cuando se tenga la disponibilidad de dicho enlace.

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IMA básicamente incrementa el ancho de banda agrupando enlaces E1 y utilizándolos como un solo medio físico, es decir si se tienen 3 E1, IMA considera que tiene un medio de transmisión de 6,144Mbps lo cual representa una gran ventaja para los proveedores de servicio ya que sin hacer mayor inversión en equipos de transmisión, puede proporcionar un ancho de banda mayor al DSLAM del que puede dar un solo E1.

Las redes ATM deben mantener el orden de las celdas cuando transmiten información. Un dispositivo que recibe celdas ATM asume que está recibiendo celdas en el mismo orden en que fueron transmitidas originalmente. En la figura 19 se muestra como se preserva el orden de las celdas en una trasmisión de un solo enlace y en la figura 20 se muestra el orden de las celdas en la transmisión de más de un enlace.

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Figura 20 Entramado ATM con IMA.

Cada trama IMA contiene un número constante de celdas ATM. Típicamente son de 128 celdas en cada trama IMA, sin embargo los operadores pueden establecer el tamaño de la trama en 32,64 o 256 dependiendo del uso específico de IMA.

La capa ATM gestiona las celdas en el proceso de transmisión en el lado red, el proceso IMA distribuye las celdas en un estricto proceso de asignación cíclica entre los enlaces asignados contándolos y agrupándolos en tramas IMA. Cuando el proceso alcanza el límite del tamaño de la trama, comienza a crear una nueva trama IMA.

IMA monitorea el estado de los enlaces en el grupo IMA y ajusta de manera dinámica el ancho de banda disponible en el enlace IMA. Durante la operación normal se pueden añadir enlaces al grupo IMA, remover enlaces o simplemente pueden fallar causando la reducción del ancho de banda disponible, sin con esto causar afectación al tráfico. La respuesta dinámica de cambiar las condiciones de la red mejora la tolerancia del enlace IMA. Si uno de los enlaces asignados al grupo IMA falla, el tráfico contenido en él se perderá, pero el grupo IMA cambiara de manera automática el tráfico a los enlaces que aun están en servicio. El grupo IMA seguirá permitiendo el tráfico mientras al menos un enlace del grupo IMA siga en servicio. De igual manera si un enlace es restablecido, el proceso IMA ajustara el grupo IMA a un nuevo valor de ancho de banda sin interrumpir el tráfico.

Los equipos Alcatel tienen la posibilidad de agrupar hasta un máximo de 4 E1, considerando que el perfil de configuración de velocidad de descarga asegura una velocidad mínima de descarga de 64Kbps tenemos la máxima capacidad de usuarios de acuerdo a la siguiente ecuación:

4 E1 x 2048Kbps / 64Kbps por usuario = 128 Usuarios.

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Los Equipos Lucent manejan hasta 8 E1 y tienen una modularidad de 16 puertos por tarjeta. Para el número máximo de usuarios tenemos:

8 E1 x 2048Kbps / 64 Kbps por usuario = 256

Considerando la modularidad de las tarjetas tenemos la cantidad de 16 tarjetas máximo.

3.2.2 Ethernet

Otra tecnología utilizada mediante la cual se enlaza el equipo DSLAM a la red de datos es la tecnología Ethernet.

Ethernet es una tecnología de redes de área local en la cual la transmisión de paquetes basada en bus común. Al bus común se conectan todos los equipos que constituyen la red. Bajo esta arquitectura de red, cuando un equipo desea transmitir un paquete, comprueba que el bus este libre y lo envía. Si dos equipos envían simultáneamente un paquete a la red, se produce una colisión. La colisión es detectada por ambos y esperan un tiempo aleatorio antes intentar enviar de nuevo la información al bus. A esta técnica de acceso se le denomina CSMA/CD o acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) por sus siglas en ingles.

Ethernet esta estandarizado por el IEEE como el estándar IEE 802.03.Todos los equipos compatibles Ethernet poseen una dirección única en el mundo de 48 bits de longitud. Las direcciones MAC están almacenadas en una pequeña memoria que poseen los adaptadores de red. Las direcciones MAC están representadas en hexadecimal con el formato XX:XX:XX:XX:XX:XX. En la figura 21 se muestra el esquema básico de una Red de Área Local en donde se aplica la tecnología Ethernet.

Figura 21 Red de Área Local.

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Tramas Ethernet

Una trama Ethernet está compuesta por los siguientes campos:

 Preámbulo: Es una serie de 8 bytes que preceden a la trama de la capa física, tiene la finalidad de permitir que las estaciones receptoras sincronicen sus relojes con el mensaje entrante a fin de ser recibido sin errores. El último de estos bytes de conoce como delimitador de comienzo de trama SFD (Star Frame Delimiter) por sus siglas en ingles.

 Direcciones de destino: Direcciones físicas de los adaptadores de red de indica la dirección física del o los dispositivo adaptador de red a quien va dirigida la trama. Tiene una longitud de 6 bytes

 Dirección de origen: Dirección física de los adaptadores de red, indica la dirección física del dispositivo que envía la trama. Tiene una longitud de 6 bytes.

 Tipo: Es un numero de 2 bytes que se utiliza para identificar el tipo de protocolo de alto nivel que está siendo utilizado en la red Ethernet.

 Datos: El campo de datos de la trama puede variar entre un mínimo de 46 bytes y un máximo de 1500 Bytes. En el caso de que el campo de datos sea menor a 46 bytes, se agregan bytes de relleno con el fin de que la trama tenga al menos 64 bytes.

 FCS (Frame Check Sequence): Comprobación de secuencia de trama, tiene un valor de 4 bytes que contiene una suma de comprobación de la trama. El remitente realiza un control de CRC (código de redundancia cíclica) de los datos e incluye este valor en este campo. El receptor realiza a su vez el mismo cálculo con los datos recibidos y los compara con el valor del campo FCS de la trama recibida. Si existe alguna diferencia, se solicita el envió de paquete erróneo.

La suma de todos los campos de una trama Ethernet debe ser de:

6 bytes dirección origen +6 bytes dirección destino + 2 bytes tipo + 46 datos + 4 comprobación de trama = 64 bytes.

O

6 bytes dirección origen +6 bytes dirección destino + 2 bytes tipo + 1500 datos + 4 comprobación de trama = 1518 bytes.

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Figura 22 Campos de la trama Ethernet.

3.2.2.1 Dispositivos básicos Red Ethernet.

En una red Ethernet se encuentran algunos dispositivos básicos los cuales se describen a continuación:

 HUB : El hub es un dispositivo que tiene la función de interconectar las computadoras de una red de área local. El hub recibe datos procedentes de una computadora y los trasmite a las demás. Un hub puede tener varios puertos para conectar las computadoras.

 SWITCH: El switch es un dispositivo muy similar al hub pero con la diferencia que los datos provenientes de la computadora de origen solamente son enviados a la computadora destino. Esto se debe a que los switches crean un canal de comunicación exclusiva entre el origen y el destino. De esta forma la red no queda limitada a una única computadora en el envió de información. Esto aumenta el aprovechamiento de la red ya que la comunicación esta siempre disponible excepto cuando 2 o más computadoras intentan enviar datos simultáneamente a la misma computadora. Esta característica también disminuye los errores como lo son las colisiones de datos. De igual manera puede tener varios puertos.

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El protocolo IP es un protocolo de red con direcciones de 32 bits, bajo el formato aaa.bbb.ccc.ddd, formando 4 grupos de 8 bits. La dirección IP puede ser dividida en dos partes, la dirección de red y la dirección de equipo. Si estamos en una red conectada a internet, nuestra direccion de red será única en internet y nuestra dirección de equipo será única en nuestra red formando así una dirección IP valida a nivel global.

Para enviar un paquete IP desde nuestra estación 192.168.1.1 hacia la estación 192.168.1.2, es necesario conocer la dirección MAC de la estación destino. Para darle solución a esta situación se desarrollo el protocolo ARP o protocolo de determinación de direccion (Address Resolution Protocolo) por sus siglas en eingles. Cuando un equipo desea conocer la dirección MAC correspondiente a una IP, emite un paquete Broadcast preguntando quien es el propietario de la IP 192.168.1.2, todos los equipos de la red

escuchan pero solamente responde el destinatario “Aquí esta 192.168.1.2 desde la

dirección MAC XX:XX:XX:XX:XX:XX”. Esta dirección se almacena en el cache ARP del

peticionario para usos posteriores y procede enviar el paquete al destinatario.

3.2.2.3 Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet es una ampliación de la tecnología Ethernet. Cumple con la versión de los estándares IEEE 802.3ab y IEEE 802.3z, que consigue una capacidad de transmisión de 1 Gigabit por segundo.

Capa Física

La capa física de Gigabit Ethernet está formada por un mixto o híbrido entre las tecnologías Ethernet y la Especificación de Canales por Fibra ANSI X3T11. Gigabit Ethernet es acepta finalmente 4 tipos de medios físicos, los cuales son definidos en 802.3z (1000Base-X) y 802.3ab (1000Base-T).

1000Base-X

En el estándar 100Base-x la capa física es el canal de fibra. El canal de fibra es una tecnología de interconexión entre la estación de trabajo y supercomputadoras, dispositivos de almacenamiento de información y periféricos. El canal de fibra tiene una arquitectura de 4 capas. La más baja tiene dos capas FC-0 (interfaz y medio) y FC-1 Codificador y decodificador, estas son usadas en Gigabith Ethernet.

Hay tres tipos de medios de trasmisión que son incluidos en el estándar 1000Base-X:

 1000Base-SX: usa una fibra multi-modo, 850nm.

 1000Base-LX: puede ser usada tanto mono-modo y multi-modo, 1300nm.

 1000Base-CX: usa un cable par trenado de cobre (STP).

Los equipos instalados funcionan de acuerdo a las dos primeras configuraciones. La configuración que utilizan los equipos ISAM de interior es la que corresponde a una longitud de onda de 850 nm con fibra multimodo.

Los equipos que ocupan la configuración con fibra monomodo con una longitud de onda de 1300nm. Son los equipos ISAM de intemperie que por sus prestaciones se denominan TBA (terminal de banda ancha).

3.2.2.4 Full dúplex

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La auto negociación es un proceso mediante el cual dos dispositivos conectados seleccionan parámetros de transmisión iguales como son velocidad de transmisión, modo full dúplex o half dúplex y control de flujo. Los dispositivos se informan primeramente sus capacidades y entonces eligen el modo de transmisión que proporcione el mejor desempeño que ambos puedan soportar. La auto negociación corresponde a la capa física de acuerdo al modelo OSI.

3.2.2.6 SFP

Small From-Factor Pluggable transceiver Por sus siglas en ingles pequeño transductor intercambiable (ver figura 23). Es un transductor que funciona como interface entre una tarjeta electrónica y una fibra óptica. Los transductores SFP de acuerdo a su diseño, son capaces de soportar protocolos como son SONET, Gigabit Ethernet, ATM entre otros protocolos de comunicaciones.

Los transductores SFP están disponibles en una gran variedad, permitiendo al usuario escoger el más apropiado para cada enlace para proporcionar el alcance óptico requerido de acuerdo al tipo de fibra óptica disponible como lo pueden ser monomodo o multimodo. Los módulos ópticos SFP se encuentran comúnmente disponibles en varias categorías como se muestra continuación:

 850nm – 550nm fibra multimodo (SX)

 1310nm 10Km fibra monomodo (LX)

 1490nm 10Km fibra monomodo(BS-D)

 1550nm 40Km (XD), 80Km (ZX), 120Km (EX o EZX)

 1490nm 1310nm (BX) fibra única bi-direccional transductor SFP Gigabit

 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Los transductores SFP se encuentran disponibles en capacidades transmisión de datos de 4.5 Gbps y un estándar mejorado llamado SFP+ soporta tasas de transferencia de 10.0 Gbps.

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Una VLAN es una red de área local virtual (Virtual Local Area Network) por sus siglas en ingles. Consiste en una red de ordenadores que se comportan como si estuvieran conectados al mismo switch aunque pueden estar conectados físicamente a diferentes segmentos de una red de área local.

Varias vlans pueden coexistir en un único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir el tamaño del domino de difusión y ayudan en la administración de la red separando segmentos lógicos de una red de área local. Otra ventaja de las vlan es que un ordenador puede no estar físicamente en una LAN pero pertenecer a ella mediante una vlan.

Los equipos capaces de proporcionar VDSL, funcionan mediante el uso de tecnología ATM desde el equipo DSLAM hacia el usuario y mediante el uso de tecnología Ethernet mediante medio de transmisión Gigabit Ethernet desde el equipo DSLAM hacia la red de datos. Estos equipos son los llamados “IPDSLAM”, es decir Multiplexor de acceso de

abonado digital con tecnología IP por sus siglas en ingles, también llamados ISAM (Intelligent System Access Manager) Sistema Multiplexor de acceso inteligente haciendo referencia a la tecnología utilizada en los enrutadores los cuales se dice poseen cierta inteligencia. En la figura 24 se muestra un equipo ISAM de intemperie para 192 puertos XDSL en configuración Fibra hasta el nodo FTTN.

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Capítulo IV

Los equipos DSLAM han evolucionado desde su surgimiento en equipos de mayor número de abonados, mejores tecnologías acceso, mejores tecnologías del lado red. Los equipos actualmente requieren menos espacio tienen un menor consumo y requieren menor mantenimiento. De igual manera han surgido soluciones que se adaptan a los desarrollos habitacionales y armonizan mejor con el entorno.

Los equipos de la línea Alcatel-Lucent se pueden clasificar en tres grupos:

1. NAM 2. DSLAM 3. IP DSLAM

Para el punto 1 y 2 se tiene equipo de las líneas Alcatel y Lucent. Para el tercer punto se tiene equipo únicamente Alcatel. Debido a que los equipos Lucent están descontinuados, no se profundizara mucho en ellos. A continuación se describen los equipos de la línea Alcatel.

4.1 NAM Alcatel.

Por sus siglas (Nodo de Acceso Multi servicio) el equipo NAM es capaz de proporcionar servicios ADSL, voz y líneas dedicadas.

En un principio surge como una extensión de las centrales digitales de conmutación, ya que puede proporcionar servicios de voz mediante una interfaz V5.2. Con el transcurso del tiempo, el back plane de las repisas fue mejorado y las repisas fueron capaces de proporcionar servicios de ADSL y líneas privadas mediante distintos tipos de tarjetas. En la figura 25 se muestra la topología de instalación de NAM en interiores.

CLIENTES SERVICIOS:

POTS xDSL

Cobre

CENTRAL TELMEX

SW

ATM PSAX

Enrutador IP

Interfaz E1 V5.2

E1´s IMA STM-1 ATM

E1´s IMA STM-1 ATM

NAM

PSTN

ATM

IP

RED DE TRANSPORTE TELMEX

RNSP