“
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN
DE CONTENIDOS DIGITALES Y REDES INTEGRADAS”
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
PRESENTAN:
JESUS AXEL DOMINGUEZ CALISTRO
JOSÉ FERNANDO VILLA REYNA
ASESORES:
ING. ARTURO PÉREZ MARTÍNEZ
ING. RAUL ROBERTO BRIBIESCA CORREA
TEMA DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN
TESIS COLECTIVA y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL
DEBERA(N) DESARROLLAR C. JESUS AXEL DOMINGUEZ CALISTRO
c.
JOSÉ FERNANDO VILLA REYNA"IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE CONTENIDOS DIGITALES y REDES IN:rEGRADAS."
IMPLEMENTAR UN SISTEMA CAPAZ DE BRINDAR CONECfIVIDAD MEDIANTE EL TRASPORTE DE ALTA VELOCIDAD PARA LA TRANSICIÓN DE DATOS BROADCAST A SISTEMA DE VIDEO DIGITAL, ASÍ COMO LA DISTRIBUCIÓN DE CONTENIDO DIGITAL, INTEGRADO REDES DE VOZ Y DATOS DE ALTA CALIDAD BASÁNDOSE EN LA TECNOLOGÍA DE COMUNICACIONES ATM, UTILIZANDO UN EQUIPO DE RADIOFRECUENCIA.
• INTRODUCCIÓN
• ANTECEDENTES DE REDES
• CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS
• DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
• CONCLUSIONES
• GLOSARIO
• BIBLIOGRAFÍA
MÉXICO D.F. A 16 DE NOVIEMBRE DE 2011
AGRADECIMIENTOS.
La realización de este trabajo de Tesis, representa la última prueba a superar
dentro del difícil y desafiante trayecto de la carrera de Ingeniero en
Comunicaciones y Electrónica, durante todo este tiempo he vivido un sinfín de
experiencias buenas y malas que me han ayudado a forjarme un amplio criterio
como profesionista y como persona.
Y lo más importante durante todo este tiempo en la ESIME, fue el haber conocido
mucha gente que me han dejado un buen recuerdo y una enseñanza, y siempre es
bueno reconocerlo y sobre todo agradecer el apoyo a todos mi profesores en
especial a mis asesores de Tesis el Ing. Raúl Bribiesca y el Ing. Arturo Pérez, a los
que más que profesores, los veo como mis muy buenos amigos, así como un
especial y profundo agradecimiento al Ing. Ignacio Cervantes Chavarría, Jefe del
Departamentos de Microondas de Televisa, por todo el conocimiento compartido,
además de brindarnos todas las facilidades para la realización de este trabajo.
Y no puedo más que agradecer principalmente a mis Padres, que en ningún
momento dudaron de mi pese a todos mis tropiezos y más sin en cambio siempre
me dieron su apoyo incondicional, este trabajo sin duda va dedicado a ellos. A mi
hermano que es mi compañero y amigo y que siempre voy a estar ahí para cuando
él me necesite. A mis tías que siempre me han brindado su apoyo desinteresado, al
igual que toda mi familia, con la que sé que siempre puedo contar con ellos, de
verdad muchas Gracias….
Y esta mención es muy especial, ya que este esfuerzo no hubiera sido posible sin la
motivación que me ha dado una personita muy especial, a la que le agradezco su
amor, su apoyo y su paciencia sobre todo, esa personita que algún día me dijo que
para que se casara conmigo, antes tenía que titularme, gracias por alentarme a
terminar este p
roceso amor…Te AMO Luz María.
Por último y no por eso menos importante, Gracias mi Dios por haberme
iluminado y por estar siempre a mi lado, por empujarme a seguir adelante y darme
las fuerzas en esos momentos difíciles gracias Dios.
José Fernando Villa Reyna
Agradezco a las personas que hicieron posible la realización de esta Tesis de Ingeniería, primero que nada a mi compañero y amigo José Fernando Villa Reyna, quien con sus ideas, trabajo y esfuerzo en conjunto conmigo fue posible culminar con este proyecto. También a los directores responsables de esta tesis el Ing. Arturo Pérez Martínez e Ing. Rául Bribiesca Correa, que sin sus sugerencias, ideas y sobre todo su apoyo no hubiese podido concretarse este trabajo.
Hago un especial agradecimiento a la persona que en todo momento me ha brindado el apoyo necesario para salir adelante, mi madre Juana Calistro Santos, porque tu desde mis inicios en mi formación haz sido el pilar que ha forjado lo que soy hoy en día, gracias Mama.
A mi hermana Pamela Monserrat porque es mi amiga y porque siempre tendrá mi apoyo en todo momento, y estaré confiado de lo capaz y tenaz que es para que en un futuro llegue también a esta estancia.
Al Instituto Politécnico Nacional, en especial a mi alma máter la ESIME que me alimento de con las herramientas necesarias para lograr mi formación académica, a todos los profesores que han pasado por mi vida desde el preescolar, sin sus enseñanzas, palabras de aliento y motivaciones, no habría continuado en el camino largo de la educación.
Por último agradezco a toda persona que ha formado parte de mi vida y que me ha dejado una enseñanza, y claro a ese ser superior por el cual he podido salir en momentos difíciles, gracias Dios.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
8
OBJETIVO
10
CONTRIBUCIONES.
10
CAPITULO 1. ANTECEDENTES DE REDES
11
1.1 PRIMERAS REDES
12
1.2 RED DE REDES.
14
1.3 CLASES DE REDES
16
1.3.1 Tipos de Transmisión 17
1.3.2 Redes según su Alcance 17
1.3.2.1 LAN (Local Area Network, Redes de Área Local) 17
1.3.2.2 WAN (Wide Area Network, Redes de Área Amplia) 18
1.3.2.3 Red de área Metropolitana (MAN) 19
1.3.2.4 Redes de área de Almacenamiento (SAN) 20
1.3.2.5 Red Privada Virtual (VPN). 21
CAPITULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS.
24
2.1 TRANSMISIÓN DE DATOS
25
2.1.1 Conceptos y Terminología 25
2.1.2 Transmisión de Datos Analógicos y Digitales 25
2.1.3 Perturbaciones en la Transmisión 26
2.2 MEDIOS DE TRANSMISIÓN
27
2.2.1 Medios de Transmisión Guiados 27
2.2.1.2 Cable Coaxial 27
2.2.1.3 Fibra Óptica 28
2.2.2 Medios de Transmisión Inalámbrica 29
2.2.2.1 Microondas 29
2.3 MODELOS DE REFERENCIA DE REDES: OSI Y TCP/IP
30
2.3.1 Capa Física 32
2.3.2 Capa de Enlace 33
2.3.3 Capa de Red 33
2.3.4 Capa de Transporte 34
2.3.5 Capa de Aplicación 34
2.4 TECNOLOGÍAS EMPLEADAS
34
2.4.1 ATM 34
2.4.1.1 Tipo de tráfico que maneja ATM 35
2.4.1.2 Gestión de Tráfico 36
2.4.1.3 Supervisión y Conformación de Tráfico 36
2.4.1.4 Control de Admisión de la Conexión (CAC). 37
2.4.1.5 Capa AAL 1, 3/4 y 5 40
2.4.1.6 Flujo de la Información ATM 41
2.4.2 PDH 42
2.4.2.1 Estándares PDH. 42
2.4.2.2 Debilidades de PDH. 42
2.4.2.3 Jerarquías: europea (E1), norteamericana (T1) y japonesa (J1) 43
2.4.3 SDH 44
2.4.4 Modulación Digital. 45
2.4.4.1 Modulación de Fase. 45
2.4.4.2 Modulación de Amplitud. 47
2.4.5 VOZ IP 48
2.4.5.1 Ventajas 48
2.4.6.1 Funciones de la INTRANET 50
2.4.5.2 Evolución de las INTRANETS 51
2.4.6 Señales de Video 51
2.4.6 Señales de Audio 52
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA.
54
3.1 DESCRIPCIÓN DE EQUIPO PROPUESTO PARA LA RED
55
3.1.1 HARRIS NETVX 56
3.1.1.1 Encoder 56
3.1.1.2 DECODER 58
3.1.1.3 ATM 60
3.1.1.4 GBE (GIGABIT ETHERNET). 62
3.1.2 TRUE POINT 5200 TM 63
3.1.2.1 SPU (Indoor Unit) 63
3.1.2.2 RFU 68
3.3 CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO
73
3.3.1 NET VX (VIDIEM) 73
3.3.2 PCR TP 85
CAPITULO 4. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA.
90
4.1 DISEÑO DE LA RED
91
4.1.1 Funcionamiento del Sistema 92
4.2 RESULTADOS.
95
4.2.1 Análisis de Resultados. 112
CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS.
115
GLOSARIO.
118
ÍNDICE DE FIGURAS.
119
ÍNDICE DE TABLAS.
121
ANEXO 1
122
ANEXO 2
123
ANEXO 3
124
INTRODUCCIÓN
CONTEXTO
El área de las Redes de Telecomunicaciones, cada día crece a pasos agigantados dentro del mundo de las tecnologías de la información. La necesidad de establecer comunicación entre un punto y otro, ya no es la premisa para estos sistemas, hoy en día es imperante encontrar las maneras más rápidas, eficaces y amigables de no solo compartir datos, imágenes o cualquier tipo de información, sino de poder establecer mecanismos que permitan compartir aplicaciones, integrar sistemas, transferir datos a una velocidad que hace años parecía de ciencia ficción.
El propósito fundamental de una Red, es el de establecer un enlace de comunicación físico entre dos o más puntos, en los que se cuenten con equipos capaces de codificar y decodificar un mensaje en un cierto lenguaje. Existen diversos medios físicos para establecer dicho enlace, que van desde un cable de cobre, fibra óptica, microondas terrestres y microondas satelitales que hacen uso de la propagación de ondas a través del aire. Así mismo, el diseño de una Red se basa fundamentalmente en las necesidades que se tienen, y uno de los factores más importantes a tomar en cuenta es el número de usuarios que van a hacer uso de la Red, en base a esto se determinan las características esenciales de la Red.
Con el paso del tiempo, los diseños de las Redes han ido cambiando drásticamente debido a que los medios de comunicación y principalmente las líneas de transmisión han evolucionado para brindar una mayor capacidad y velocidad de transporte de datos. Los fabricantes hoy en día se preocupan por diseñar equipos multipropósito además de que sus sistemas son 100% escalables, lo cual permite que el equipo se vaya renovando al mismo tiempo que una tecnología nueva emerge en el mercado.
Actualmente, se pueden englobar en tres grandes grupos todos los esquemas de redes de telecomunicaciones, como lo son las redes LAN con capacidades limitadas a un solo edificio a un entorno a 200 metros, las redes WAN capaces de englobar ciudades enteras, un ejemplo de este red es Internet, las redes MAN proveen intercomunicación a áreas geográficas extensas a altas velocidades de transmisión, estas redes pueden intercomunicar a varias redes LAN.
PROBLEMA A RESOLVER
Hoy en día, la globalización ha impulsado a todos los países a integrarse de manera urgente y necesaria a los cambios y a los retos que representa el avance tecnológico en materia de telecomunicaciones y de informática. Debido a esto las empresas tanto públicas como privadas se han visto en la necesidad de aportar una importante cantidad de sus recursos financieros y humanos para establecer una infraestructura solida de comunicación interna que le permita mayor eficacia y eficiencia en sus procesos.
Dependiendo a la rama a la que se dedique la empresa, estos recursos pueden ser mayores o menores, los equipos y las plataformas que se utilizan para proveer de un servicio de comunicación varían en función de las necesidades propias de la empresa y en otros casos dependen mucho del presupuesto provisto para este apartado.
Sin embargo, a pesar de existir una gran variedad de productos y soluciones en el mercado, las necesidades y problemáticas de cada empresa serán siempre distintas una con respecto a la otra, y es justo en este punto, en donde el Ingeniero en Comunicaciones, debe encontrar ciertas alternativas para solucionar dicho problema, siempre buscando optimizar los recursos con los que cuenta, sin la necesidad de adquirir nuevos equipos, soluciones o sistemas completos.
OBJETIVO
.Implementar un sistema capaz de brindar conectividad de alta velocidad y calidad para la transmisión y distribución de contenidos digitales como audio y video, además de integrar redes de voz, datos, basándose en la tecnología de telecomunicaciones ATM, aprovechando las capacidades de un equipo de radiofrecuencia para establecer el enlace entre dos entidades, reduciendo así costos de rentabilidad y operación.
CONTRIBUCIONE“.
Una de las principales contribuciones que propone esta tesis, es un diseño de red que integre varias plataformas y equipos, los cuales puedan converger en un mismo sistema que permita transportar señales que requieran un gran ancho de banda, altas velocidades de transmisión y sobre todo brindar el procesamiento, y tratamiento que requieran cada una de las señales transmitidas.
Las redes están formadas por conexiones entre grupos de computadoras y dispositivos asociados que permiten a los usuarios la transferencia electrónica de información.
Los orígenes de las redes de computadora se remontan a los primeros sistemas de tiempo compartido, al principio de los años sesenta, cuando una computadora era un recurso caro y escaso.
La idea que encierra el tiempo compartido era simple. Puesto que muchas tareas requieran solo una pequeña fracción de la capacidad de una gran computadora, se aprovecharía mayor rendimiento de esta, si prestaba servicios a más de un usuario al mismo tiempo. Del tiempo compartido a las redes que se conocen hoy en día solo hay un pequeño escalón.
Una vez demostrado que un grupo de usuarios más o menos reducido podía compartir una misma computadora, era natural preguntarse si muchas personas distantes podrían compartir los recursos disponibles, tales como, discos, terminales, impresoras, e incluso programas especializados y bases de datos, en sus respectivas computadoras de tiempo compartido.
. P i e as Redes
Diciembre de 1957 maraca un punto importante en el desarrollo de la informática, cuando en plena Guerra Fría, en respuesta al primer satélite Soviético, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América funda la ya mítica ARPA, Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación (o por sus siglas en inglés Advance Research Proyects Agency), para devolver a los Estados Unidos la superioridad en el área de las aplicaciones militares de la informática.
Esta agencia seria el promotor de grandes proyectos científicos de gran trascendencia, entre otros el lanzamiento del primer satélite artificial de los Estados Unidos de América. Durante los años 60 y 70 se crearon muchas tecnologías de redes, cada una basada en un diseño especifico de hardware. Algunas de estas redes, llamadas de área local LAN (Local Area Network), conectan equipos en distancias cortas, mediante cables y hardware especifico instalado en cada equipo. Otras redes más grandes llamadas de área extensa, WAN (Wide Area Network), conectaban equipos a distancias mayores utilizando líneas de transmisión similares a las empleadas en los sistemas telefónicos.
de las tecnologías LAN y WAN o eran incompatibles entre sí, o la comunicación entre ellas era sumamente complicada.
Con objeto de mejorar las capacidades de transmisión de las líneas telefónicas se ideo la multiplexación. Esta nueva tecnología es ni más ni menos que introducir dos o más mensajes distintos (podían ser incluso a distintos destinos) por una misma línea telefónica. Para conseguirlo, los mensajes originales se fraccionaban en trozos cortos y el tiempo de transmisión se divide igualmente en trozos, asignándose sucesivamente un intervalo de tiempo a cada trozo de un mensaje distinto. Un proceso inverso (desmultiplaxación) es capaz de reconstruir en la llegada los mensajes a partir de los trozos de cada uno, que van llegando sucesiva y alternadamente.
E e ple a Gue a F ía, los so iéti os la za o é ito su p i e satélite a tifi ial “put ik ,
lo que induce a Norteamérica a redoblar sus esfuerzos científicos y técnicos para conseguir la supremacía tecnológico-militar
En 1960 el Departamento de Defensa de Norteamérica, ya poseía una red de computadoras uniendo sus centros estratégicos y de investigación (message-comunication network, AUTODIN), aunque tenía conocidas deficiencias. En esta época en la mitad de la Guerra Fría, el Departamento de Defensa Norteamericano se planteó si en caso de que un hipotético ataque nuclear quedara dañada la red de ordenadores, ¿Cómo seguiría comunicando al ejército americano con sus centros de misiles para una réplica?
La solución a este problema vino de la mano de la RAND Corporation (otra agencia de investigación gubernamental que tuvo un papel destacado en la obtención de la primera bomba atómica). Fue una ampliación del concepto multiplexación antes aludido, y recibió el nombre de
Co uta ió de Pa uetes Pa ket-“ it hi g . La ase de la idea o siste e ue la i fo a ió
a transmitir se fracciona en trozos; a continuación se construye un datagrama o paquete con cada trozo. Además del fragmento de información a transmitir, se añaden etiquetas con información del origen del que partió, y del destino al que debe llegar, así como otros datos que permiten verificar que el paquete ha llegado integro, sin errores de transmisión, y de los diversos pasos que ha realizado de ordenador en ordenador hasta que alcanza su objetivo. El camino que debe de alcanzar para alcanzar su destino es indiferente, no importa la ruta, dos paquetes con el mismo origen y destino pueden llegar por caminos distintos; gracias a este método, mientras exista algún camino para alcanzar una computadora, esta permanece comunicada con todos los demás sistemas de la red (esta técnica de comunicación se sigue usando actualmente en internet).
Naturalmente que el sistema exige que los elementos de la red sean lo suficientemente
i telige tes pa a a tua o ada pa uete segú esa i fo a ió . Esta i telige ia se
proporcionó con lo que se denomina IMP (Interface Message Processors). Una importante
solicita el ee ió de los t ozos pe didos. Ade ás, puesto ue segú estas p e isas e pu a
teoría el camino no importaba, los paquetes no deberían llegar necesariamente en el orden correcto, por lo que el receptor debería disponer de un software suficientemente hábil como para reconstruir en destino el todo original a partir de los trozos desordenados.
En 1967 el Departamento de Defensa de Norteamérica, consideraba las posibilidades del sistema, la agencia ARPA estudia las posibilidades del IMP y empieza a cristalizar la idea de una red que concrete estas consideraciones teóricas, a las que por esta época comienzan a referirse como
A‘PA Co t a to Ma hi e to Ma hi e T a s issio , lo ue luego se ía ARPANet.
Para dar respuesta concreta a estas cuestiones y planteamientos teóricos, en 1969 la Agencia
A‘PA ea A‘PANet Ad a e ‘esea h P o e t Age Net o k , u a ed e pe i e tal de
computadoras basada en la tecnología de conmutación de paquetes.
ARPANet era un proyecto para interconectarlos diversos tipos de redes y permitir el libre intercambio de información entre los usuarios, independientemente de las máquinas o redes que utilizaran. Para ello se agregaron unos equipos especiales, llamados enrutadores o
encaminadores, que conectaban redes LAN y WAN de diferentes tipos. Los equipos interconectados necesitaban un protocolo en común.
El ue o p oto olo de ed p opuesto po A‘PA se de o i ó NCP (Network Control Protocol), y el sistema de esta red de redes interconectadas se determinó en llamarse Internet.
1.2 Red de Redes.
“e puede defi i a I te et o o u a ed de edes , es de i u a ed ue o sólo i te o e ta
computadoras, sino que interconecta redes de computadoras entre sí, a través de algún medio llámese cable coaxial, fibra óptica, radiofrecuencia, líneas telefónicas, etc., con el objeto de compartir recursos.
El p o e to o te pla a la eli i a ió de ual uie auto idad e t al , a ue se ía el p i e
blanco en caso de un ataque; ya que cabe mencionar que los Estados Unidos de Norteamérica, estaba buscando la manera de mantener las comunicaciones vitales del país en el posible caso de una Guerra Nuclear en aquellos años sesenta ya mencionados.
buscaría la manera de llegar al destinatario por las rutas disponibles y el destinatario reensamblaría los paquetes individuales para reconstruir el paquete original. La ruta que seguirán los paquetes no era importante; lo importante era que llegaran a su destino.
Como dato curioso, fue en Inglaterra donde se experimentó primero con estos conceptos; y así en 1968, el Laboratorio Nacional de Física estableció la primera red experimental de este tipo. Al año siguiente, el Pentágono de los Estados Unidos de Norteamérica decidió financiar su propio proyecto, y en 1969 se establece la primera red en la Universidad de California (UCLA) y poco
después apa e e t es edes adi io ales, ue es p e isa e te do de a e A‘PANet , la ed a
mencionada en el subtema anterior.
Gracias a ARPANet, científicos e investigadores pudieran compartir recursos informáticos en forma remota; este era una gran ayuda ya que hay que recordar que en los años setenta el tiempo de procesamiento por computadora era un recurso realmente escaso, ARPANet en sí mismo también creció y ya para 1972 agrupa 37 redes.
Y sucedió una cosa curiosa ya que empezó a verse que la mayor parte del tráfico estaba constituido por noticias y mensajes personales, y no tanto por procesos informáticos; de hecho, cuando se desarrollaron las listas de correo electrónico (mensajes de correo que se distribuyen a un grupo de usuarios), uno de los primeros temas que abordaron con éxito fue el de la ciencia-ficción a través de una popular lista que se llamaba SF-LOVERS (fanáticos de la ciencia-ciencia-ficción).
Al paso del tiempo, el protocolo NCP, que se utilizaba por las máquinas conectadas a ARPANet, fue
ee plazado po u p oto olo ás sofisti ado: TCP/IP , que de hecho está formado no por uno sino por varios protocolos, siendo los más importantes el protocolo TCP (Transmission Control Protocol) y el protocolo IP (Internet Protocol).
TCP convierte los mensajes en paquetes en la maquina emisora, y los reensambla en la máquina destino para obtener el mensaje original, mientras que IP es el encargado de encontrar la ruta al destino.
La naturaleza descentralizada de ARPANet y la disponibilidad sin costo de programas basados en TCP/IP permitió que ya en 1977, otro tipo de redes no necesariamente vinculadas al proyecto original, empezaran a conectarse. En 1983, el segmento militar de ARPANet decide separarse y
fo a su p opia ed ue se o o ió o o MILNET. A‘PANet sus edes aso iadas e peza o a
ser conocidas como Internet.
E , la Fu da ió Na io al pa a la Cie ia i i ia u a ue a ed de edes i ula do e u a
Eventualmente, a NFSNET empezaron a conectarse no solo centros de súper cómputo, sino también instituciones educativas con redes más pequeñas. El crecimiento exponencial que experimento NSFNET así como el incremento continuo de su capacidad de transmisión de datos, determinó que la mayoría de los miembros de ARPANet terminaran conectándose a esta nueva red y en 1989, ARPANet se declarar disuelta.
De hecho ese mismo año, México tiene su primera conexión a Internet a través del Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey, el cual utilizo una línea privada analógica de 4 hilos para conectarse a la Universidad de Texas a una velocidad de 9600 bits por segundo.
La tecnología de internet es una precursora de la llamada supe autopista de la i fo a ió , u
objetivo teórico de las comunicaciones informáticas que permitiría proporcionar a escuelas, bibliotecas, empresas y hogares acceso universal a una información de calidad que eduque, informe y entretenga. A principios de 1996 estaban conectadas a Internet más de 25 millones de computadoras en más de 180 países, y la cifra sigue en aumento.
La comunicación mediante computadoras es una tecnología que facilita el acceso a la información científica y técnica a partir de recursos informáticos y de telecomunicaciones, por eso, se dice, que una red, es fundamentalmente, una forma de trabajo en común, en la que son esenciales tanto la colaboración de cada miembro en tareas concretas, como un buen nivel de comunicación que permita que la información circule con fluidez y que puedan llevarse a cabo el intercambio de experiencias.
. Clases de Redes
La industria de la computación es relativamente joven, comparada con otras industrias, aún en la misma área tan creciente de las telecomunicaciones, como por ejemplo con la industria de la telefonía.
Sin embargo, la rapidez de crecimiento y abaratamiento de los costos hace que hoy en día las computadoras están al alcance de la gran mayoría de las personas y de prácticamente todas las empresas.
Junto con la proliferación de computadoras, surgió la necesidad de interconectarlas, para poder intercambiar, almacenar y procesar la información.
Así que con esta pregunta se inicia este capítulo: ¿Cuáles son los objetivos de una red..?
Obtener una buena relación costo/beneficio.
Transmitir información entre usuarios distantes de la manera más rápida y eficiente posible.
Al momento de diseñar una red, se debe contemplar cada elemento de la problemática a resolver, ya que cada usuario o empresa requiere distintas características que le ayuden a compartir sus recursos de la más eficiente posible.
Por eso es que es necesario conocer las diversas clases de redes que existen y saber por qué tienen esa clasificación.
De esta manera se pueden clasificar a las redes de datos en las dimensiones de la tecnología de transmisión y del tamaño de la misma.
1.3.1 Tipos de Transmisión
La topología en las redes puede ser enmarcada en dos tipos según el tipo de transmisión utilizada:
Redes de Difusión: Donde se comparte el mismo medio de transmisión entre todos los integra tes de la ed. Cada e saje o pa uete e itido po u a á ui a es e i ido po
todas las á ui as de la is a ed. Cada pa uete dispo e de la i fo a ió de O ige Desti o de esta a e a se dis i i a uie de e p o esa ada e saje.
Redes Punto a Punto: Donde existen muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Para enviar mensajes hasta máquinas distantes, puede ser necesario pasar por varias máquinas intermedias.
1.3.2 Redes según su Alcance
En forma independiente la tecnología utilizada, las redes de datos pueden ser clasificadas en otra categoría, según su alcance o tamaño de las mismas:
1.3.2.1 LAN (Local Area Network, Redes de Área Local)
Las redes LAN son de alcance limitado. Generalmente son redes privadas que están instaladas dentro de un mismo edificio, oficina o campus.
Estas redes pueden tener velocidades de transmisión de hasta 1000 MB/s y constan de los siguientes componentes:
Dispositivos periféricos
Medios de networking
Dispositivos de networking
Las LAN permiten a las empresas aplicar tecnología informática para compartir localmente archivos e impresoras de manera eficiente y posibilitar comunicaciones internas. Un buen ejemplo de esta tecnología es el correo electrónico. Lo que hacen es conectar los datos, las comunicaciones locales y los equipos informáticos.
Algunas de las tecnologías comunes de LAN son:
Ethernet
Token Ring
[image:19.612.142.448.263.481.2] FFDI
Figura 1.1 Esquema de una Red LAN
1.3.2.2 WAN (Wide Area Network, Redes de Área Amplia)
Las WAN fueron diseñadas para realizar actividades tales como:
Operar entre áreas geográficas distantes y extensas.
Posibilitar capacidades de comunicación en tiempo real entre usuarios.
Brindar recursos remotos de tiempo completo, conectados a los servicios locales.
Brindar servicios de correo electrónico, World Wide Web, transferencia de archivos y comercio electrónico.
Algunas de las tecnologías de WAN más comunes son:
Módems.
Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)
Línea de Suscripción Digital (DSL)
Frame Relay
[image:20.612.153.489.336.549.2] Red Óptica Síncrona (SONET)
Figura 1.2 Esquema de una Red WAN
1.3.2.3 Red de área Metropolitana (MAN)
La MAN es una red que abraca un área metropolitana, como por ejemplo una ciudad o una zona suburbana. Una MAN consta generalmente de una o más LAN dentro de un área geográfica común. Por ejemplo un banco con varias sucursales puede utilizar una MAN.
una MAN usando tecnologías de puente inalámbrico enviando haces de luz a través de áreas públicas.
Figura 1.3 Esquema de una Red MAN
1.3.2.4 Redes de área de Almacenamiento (SAN)
Una SAN es una red dedicada de alto rendimiento, que se utiliza para trasladar datos entre servidores y recursos de almacenamiento. Al tratarse de una red separada y dedicada, evita todo conflicto de tráfico entre clientes y servidores.
La tecnología SAN permite conectividad de alta velocidad, de servidor a almacenamiento, almacenamiento a almacenamiento, o servidor a servidor. Este método usa una infraestructura de red por separado, evitando así cualquier problema asociado con la conectividad de las redes existentes.
Las SAN poseen las siguientes características:
Rendimiento: las SAN permiten el acceso concurrente de matrices de disco o cinta por dos o más servidores a alta velocidad, proporcionando un mejor rendimiento del sistema.
Disponibilidad: las SAN tienen una tolerancia incorporada a los desastres, ya que se puede hacer una copia exacta de los datos mediante una SAN hasta una distancia de 10 kilómetros o 6.2 millas.
Figura 1.4 Esquema de una Red SAN
1.3.2.5 Red Privada Virtual (VPN).
Hace unos años no era tan necesario conectarse a Internet por motivos de trabajo. Conforme ha ido pasado el tiempo las empresas han visto la necesidad de que las redes de área local superen la barrera de lo local permitiendo la conectividad de su personal y oficinas en otros edificios, ciudades, comunidades autónomas e incluso países.
Desgraciadamente, en el otro lado de la balanza se encontraban las grandes inversiones que era necesario realizar tanto en hardware como en software y por supuesto, en servicios de telecomunicaciones que permitiera crear estas redes de servicio.
Afortunadamente con la aparición de Internet, las empresas, centros de formación, organizaciones de todo tipo e incluso usuarios particulares tienen la posibilidad de crear una Red privada virtual (VPN) que permita, mediante una moderada inversión económica y utilizando Internet, la conexión entre diferentes ubicaciones salvando la distancia entre ellas.
empresa, centros de formación, organizaciones, etc.; cuando un usuario se conecta vía Internet, la configuración de la red privada virtual le permite conectarse a la red privada del organismo con el que colabora y acceder a los recursos disponibles de la misma como si estuviera tranquilamente sentado en su oficina.
La brevedad es una virtud, ya lo decía el gran Quevedo: lo bueno, si breve, dos veces bueno. Siguiendo esa premisa trataremos de explicar brevemente que una VPN es una red virtual que se crea dentro de otra red real, como puede ser Internet.
Realmente una VPN no es más que una estructura de red corporativa implantada sobre una red de recursos de carácter público, pero que utiliza el mismo sistema de gestión y las mismas políticas de acceso que se usan en las redes privadas, al fin y al cabo no es más que la creación en una red pública de un entorno de carácter confidencial y privado que permitirá trabajar al usuario como si estuviera en su misma red local.
En la mayoría de los casos la red pública es Internet, pero también puede ser una red ATM o Frame Relay.
Como hemos indicado en un apartado anterior, desde el punto de vista del usuario que se conecta a ella, el funcionamiento de una VPN es similar al de cualquier red normal, aunque realmente para que el comportamiento se perciba como el mismo hay un gran número de elementos y factores que hacen esto posible.
La comunicación entre los dos extremos de la red privada a través de la red pública se hace estableciendo túneles virtuales entre dos puntos y usando sistemas de encriptación y autentificación que aseguren la confidencialidad e integridad de los datos transmitidos a través de esa red pública. Debido al uso de estas redes públicas, generalmente Internet, es necesario prestar especial atención a las cuestiones de seguridad para evitar accesos no deseados.
Una VPN, es una red privada que se construye dentro de una infraestructura de red pública, como el internet global. Con una VPN, un empleado a distancia puede acceder a la red de la sede de la empresa a través de internet, formando un túnel seguro entre el PC del empleado y un router VPN en la sede.
establecer una conexión punto a punto entre usuarios remotos y la red de un cliente de la empresa.
A continuación se describen los tres tipos principales de VPN.
VPN de acceso: Las VPN de acceso brindan acceso remoto a un trabajador móvil y una oficina pequeña, a la sede de una red interna o externa, mediante una infraestructura compartida, las VPN de acceso usan tecnologías analógicas, de acceso telefónico, RDSI, línea de suscripción digital, IP móvil y de cable para brindar conexiones seguras a usuarios móviles, empleados a distancia y sucursales.
Redes Internas VPN: Las redes internas VPN conectan a las oficinas regionales y remotas a la sede de la red interna mediante de la infraestructura compartida, utilizando conexiones dedicadas, este tipo de redes difieren a las VPN externas, ya que solo permiten el acceso a empleados de la empresa.
Redes Externa VPN. Las redes externas VPN conectan a socios comerciales a la sede de la red mediante una infraestructura compartida utilizando conexiones dedicadas y permiten el acceso a usuarios que no pertenecen a la empresa.
CAPITULO . CONCEPTO“
BÁ“ICO“ DE TRAN“MI“IÓN
. T a s isió de Datos
A continuación se presentan una serie de conceptos y terminología, que son necesarios abordar a fin de comprender mejor y tener un contexto general, acerca del tipo de datos que se transmiten en los diferentes tipos de redes mencionados, así como en el sistema que se propone como diseño en este trabajo.
2.1.1 Conceptos y Terminología
Los medios de transmisión pueden ser:
Guiados, si las ondas electromagnéticas van encaminadas a lo largo de un camino físico; no guiados si el medio es sin encausar tal como puede ser el agua, aire, etc.
Simplex, si la señal es unidireccional, Half-Duplex si ambas estaciones pueden transmitir pero no a la vez, y Full-Duplex, si ambas estaciones pueden transmitir a la vez.
2.1.2 Transmisión de Datos Analógicos y Digitales
Los datos analógicos toman valores continuos, a diferencia de los datos digitales que toman valores discretos. Una señal analógica, es una señal continua que se propaga a través de un medio en específico, una señal digital es una serie de pulsos que se transmiten a través de un cable ya que son pulsos eléctricos.
Los datos analógicos se pueden representar por una señal electromagnética con el mismo espectro que los datos, con los datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensión que representan los valores binarios de la señal.
La transmisión analógica es una forma de transmitir señales analógicas (que pueden contener datos analógicos o datos digitales). El problema de la transmisión analógica es que la señal se debilita con la distancia, por lo que hay que utilizar amplificadores de señal cada cierta distancia.
La transmisión digital tiene el problema de que la señal se atenúa y se distorsiona con la distancia, por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de señal.
Últimamente se utiliza mucho la transmisión digital debido a que:
La tecnología digital se ha abaratado mucho
Al usar repetidores en vez de amplificadores, el ruido y otras distorsiones no es acumulativo.
La utilización de banda ancha, es más aprovechada por la tecnología digital.
Al tratar digitalmente todas las señales se pueden integrar servicios de datos analógicos (voz, video, etc) con digitales como texto y otros.
2.1.3 Perturbaciones en la Transmisión
Existen diferentes factores ajenos e inherentes a la transmisión de una señal electromagnética, que pueden causar diversos daños a la señal al momento de ser recibida, es por eso, que es de suma importancia mencionar a los más importantes factores, que se deben de tomar en cuenta, para que la transmisión sea lo más óptima posible.
Atenuación: La energía de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y además, el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original (para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores). Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, las señales analógicas llegan distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelven a la señal sus características iniciales.
Distorsión de retardo: Debido a que en medios guiados, la velocidad de propagación de una señal varia con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor, para disminuir este problema se utilizan técnicas de ecualización.
Ruido: El ruido es todo aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada, hay diferentes tipos de ruido: ruido térmico, debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor; ruido de intermodulación, cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de trasmisión; diafonía, se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruido impulsivo, se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal.
. Medios de T a s isió
En este apartado, se presentan los dos tipos de medios de transmisión que se utilizan, los medios guiados y los medios inalámbricos, estos últimos, de enorme importancia para comprender de una mejor manera el funcionamiento del equipo que se emplea para el diseño de la red, que se
presenta en este trabajo.
2.2.1 Medios de Transmisión Guiados
En medios guiados, el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de sí el enlace es punto a punto o multipunto
2.2.1.1 Par Trenzado
Es el medio guiado más barato y más usado, consiste en un par de cables, embutidos para su aislamiento, para cada enlace de comunicación, debido a que puede haber acoples entre pares.
La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética. Este tipo de medio se utiliza mucho en la telefonía, pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance, es un medio muy susceptible a ruido e interferencias.
Figura 2.1 Par Trenzado
2.2.1.2 Cable Coaxial
Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia.
Figura 2.2 Cable Coaxial.
2.2.1.3 Fibra Óptica
Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica, su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta. Es un medio muy
ap opiado pa a la gas dista ias e i luso pa a LAN s.
Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son:
Permite mayor ancho de banda.
Menor tamaño y peso.
Menor atenuación
Aislamiento electromagnético.
Mayor separación entre repetidores.
Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo.
2.2.2 Medios de Transmisión Inalámbrica
Se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe esta energía con otra antena. Existen dos configuraciones para la emisión y recepción de esta energía: direccional y omnidireccional. En la direccional, toda la energía se concentra en un haz que es emitido en cierta dirección, por lo que el emisor y el receptor deben de estar bien alineados. En el método omnidireccional, la energía es dispersada en múltiples direcciones, por lo que varias antenas pueden captarla, por tanto, para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias), para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (bajas frecuencias).
2.2.2.1 Microondas
Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de vista (line of sigth), usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital.
Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes:
Telefonía básica (canales telefónicos)
Datos
Telégrafo
Canales de Televisión
Video
Telefonía Celular
Es importante reconocer las principales características de este tipo de sistemas, ya que por este medio, es la forma de transmisión que ocupa el equipo empleado en el diseño de la red, propuesta en este trabajo.
Un sistema de microondas consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible guía de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF. Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12, 18 y 23 GHz, las cuales son capaces de conectar dos sitios entre 1 y 25 Km de distancia.
A continuación la siguiente figura muestra una aplicación de las microondas en la telefonía celular
Figura 2.5 Sistema de Microondas terrestre (Telefonía Celular)
. Modelos de Refe e ia de Redes: O“I Y TCP/IP
Debido a que el presente trabajo propone el diseño de una red de comunicación inalámbrica, no se puede dejar de mencionar uno de los temas más importantes a la hora de hablar de redes, y este tema es precisamente los modelos de referencia de redes.
Y es precisamente en los principios de la década de los ochenta, cuando las redes empiezan a crecer en tamaño y capacidades, es entonces, cuando se crea una serie de conflictos de compatibilidad entre dichas redes, debido a que se utilizaban nuevas y diversas tecnologías.
Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización Internacional de
El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection, Interconexión de Sistemas Abiertos) es un modelo de siete capas desarrollado por la Organización Internacional de Normas (ISO) .En la figura se describe el modelo de capas de OSI.
Figura 2.6 Medio Físico (Transmisión de la Información)
Sobre la base del modelo de referencias OSI se desarrollaron otros modelos de red y arquitecturas completas para las redes de comunicación. Este modelo se desarrolló a partir de un proyecto de investigación patrocinado por el departamento de defensa de los Estados Unidos denominado ARPANET. Esta red debería permanecer funcionando en caso de que algunos de los nodos de la red o incluso sus conexiones fueran dañados por algún motivo. La red ARPANET empezó conectando centros de investigación del gobierno y luego universidades hasta convertirse en la red más popular de uso público hasta el momento: Internet.
Figura 2.7 Modelo OSI y Modelo TCP/IP
2.3.1 Capa Física
La capa física se encarga del transporte de los bits de un extremo al otro del medio de transmisión. Debe asegurarse de que cuando un extremo envía un ¨0¨ el extremo distante reciba efectivamente un ¨0¨.
A nivel de la capa física las recomendaciones y estándares establecen interfaces mecánicas, eléctricas y de procedimiento, teniendo en cuenta las características del medio de transmisión (ancho de banda, ruido o interferencia, características de propagación).
En las redes LAN, el medio de transmisión históricamente utilizado fue el cable coaxial y ha sido sustituto actualmente por los cables UTP (par trenzado no blindado) y STP (par trenzado blindado), o por fibras ópticas. Las redes inalámbricas están teniendo también amplia difusión, y utilizan el ¨ether¨ (el vacío), como medio de transporte.
2.3.2 Capa de Enlace
La función principal de la capa de enlace es lograr una comunicación eficiente y confiable entre dos extremos de un canal de transmisión. Para ello, la capa de enlace realiza las siguientes funciones:
Armado y separación de tramas: Dado que la capa física solamente acepta y transmite bits, sin preocuparse de su significado o estructura, corresponde a la capa de enlace crear y reconocer los límites de los tramas de datos.
Detección de errores: Corresponde a la capa de enlace resolver los problemas de tramas dañadas, repetidas o perdidas. Por ejemplo, si no se recibe el acuse de recibo de una trama determinada, puede ser porque la trama original se perdió, o porque llego correctamente pero se perdió el acuse de recibo. La capa de enlace debe ser capaz de resolver este tipo de casos.
Control de flujo: La capa de enlace debe resolver los problemas que surgen debido a las diferentes velocidades de procesamiento del receptor y emisor. Debe tener algún tipo de regulación de tráfico, para que no existan saturaciones o desbordes de memorias (buffers).
Adecuación para acceso al medio: En TCP/IP la capa de enlace dispone de una ¨sub-capa¨ de acceso al medio (MAC Médium Access Control). Esta sub-capa de acceso al medio implementa los protocolos necesarios para utilizar un medio compartido en las redes de difusión. Esta sub-capa debe resolver las ¨colisiones¨ (resultantes de que varias máquinas intenten enviar tramas a la vez sobre un mismo medio compartido).
2.3.3 Capa de Red
La capa de red es la encargada de hacer llegar la información desde el origen hasta el destino. Para esto puede ser necesario pasar por varias máquinas intermedias. Es de hacer notar la diferencia con la capa de enlace, cuya función se limita a transportar en forma segura tramas de un punto a otro de un canal de transmisión.
2.3.4 Capa de Transporte
La tarea de esta capa es proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina de destino, independientemente de la red o redes físicas en uso. Es la primera capa en la que los corresponsables son directamente los extremos. Para lograrlo, la capa de transporte hace uso de los servicios brindados por la capa de red.
De la misma manera que hay dos tipos de servicios de red, orientados y no orientados a la conexión, hay dos tipos de servicios de transporte, orientados y no orientados a la conexión.
La Internet tiene dos protocolos principales a nivel de la capas de transporte:
TCP (Transmission Control Protocol): Es un protocolo orientado a la conexión, que proporciona flujos de información seguros y confiables.
UDP (User Datagram Protocol): Es un protocolo no orientado a la conexión, muy sencillo (básicamente el paquete IP más un encabezado), y no seguro.
2.3.5 Capa de Aplicación
En la capa de aplicación residen las aplicaciones de los usuarios. Las capas por debajo de la de aplicación existen únicamente para brindar un transporte confiable a las aplicaciones residentes en la capa de aplicación.
En la capa de aplicación se implementan los temas de seguridad, presentación de la información, y cualquier aplicación útil para los usuarios (correo electrónico, world wide web, etc.).
. Te ologías E pleadas
2.4.1 ATM
Es una tecnología que permite el establecimiento de una gran cantidad de circuitos virtuales que transportan información de gran cantidad de usuarios, cada una con diferentes características y todos ellos conviviendo en un mismo sistema de transmisión, los tipos de información que ATM puede manejar son:
Video
Voz
Datos
Las redes ATM son orientadas a conexión. ATM está basado en un esfuerzo del ITU sobre el estándar B-ISDN. Este fue originalmente pensado como una tecnología de transferencia de alta velocidad para video, voz y datos sobre redes públicas. El FORUM ATM extendió la visión de ITU de ATM hacia las redes públicas y privadas.
ATM significa Modo de transferencia Asíncrona.
¿Por qué asíncrona?
Por su naturaleza asíncrona, ATM es más eficiente que las tecnologías síncronas, tales como TDM.
En ATM, el espacio de tiempo se asigna de acuerdo a la demanda del usuario. SI el usuario permanece en silencio, no se le asignan recursos; si por el contrario el usuario requiere enviar información se le asigna un espacio de tiempo de acuerdo a la cantidad de información que requiere enviar.
Si una estación no tiene información para transmitir, un slot de tiempo es desperdiciado.
Debido a que ATM es asíncrono, los slots de tiempo están disponible bajo demanda con información identificando la fuente de transmisión la cual es contenida en cada encabezado de las células ATM.
2.4.1.1 Tipo de tráfico que maneja ATM
A) Tráfico de voz: aplicaciones en tiempo real sin tolerancia al retardo; como lo son las conversaciones telefónicas.
B) Tráfico de datos: aplicaciones con gran tolerancia al retardo como transferencia de archivos o datos interactivos y manejo de datos de redes.
C) Tráfico de video en tiempo real: sin tolerancia en retardo para la voz; como videoconferencia
Figura 2.8 Tipos de tráfico ATM
2.4.1.2 Gestión de Tráfico
Ésta es una acción que toma la red ATM para manejar la instalación, la supervisión y el mantenimiento autónomo de cada circuito virtual, ya sea PVC, SVC ó SPVC.
En una red ATM se asigna a cada usuario un ancho de banda y una calidad de servicio que deberá respetar el usuario y garantizar la compañía.
ATM cuenta con elementos que ayudan al equipo a garantizar los requerimientos de los usuarios, y además a evitar que un usuario monte sobre ATM más información que la que se ha convenido. Para éste caso, se utiliza el método de Supervisión y Conformación de Tráfico.
2.4.1.3 Supervisión y Conformación de Tráfico
La Gestión de Congestión es un proceso que maneja el descarte de las celdas de baja prioridad cuando se presenta una congestión en la red. También activa el mecanismo para que los extremos de un circuito virtual, se enteren que una congestión se ha presentado (o que ha desaparecido) en alguna parte del trayecto, permitiendo así que regulen su velocidad de transmisión.
Este control de flujo se aplica principalmente en la clase de servicio ABR. ATM requiere que a la entrada de la red, el convenio entre proveedor y usuario se cumpla.UPC es el
2.4.1.4 Control de Admisión de la Conexión (CAC).
CAC es una parte de la supervisión y conformación del tráfico dedicada a aceptar o rechazar solicitudes de conexión.
Evalúa los recursos de la red, pues aprovecha la información de enrutamiento,
constantemente actualizada, que se comparten los switches pertenecientes a la red ATM. En base a esta evaluación, determina si una conexión puede establecerse o debe ser rechazada.
UPC o control de parámetros de usuario, que básicamente vigila que los usuarios no violen los parámetros convenidos (parámetros asociados con el ancho de banda), ya que esto puede afectar negativamente a los demás circuitos dentro del mismo elemento ATM. UPC trabaja en el lado de ingreso del tráfico. Si las celdas ATM generadas se salen de los parámetros
acordados, UPC marcará a estas celdas con CLP=1, o definitivamente las descartará.
Los parámetros que UPC toma en cuenta son:
PCR (Peak Cell Rate).- Velocidad de celda de pico. Es la velocidad máxima de transmisión de celdas permitida en un segundo. Si esta velocidad se rebasa, las celdas del usuario se descartan.
SCR (Sustainable Cell Rate) Velocidad de celda sostenible. Es la velocidad promedio de transmisión de celdas por segundo. En un servicio VBR, el usuario envía ráfagas de datos de diferentes velocidades. La SCR es la velocidad (celdas por segundo) que más
frecuentemente el usuario VBR utiliza.
MBS (Maximum Burst Size).- Tamaño máximo de ráfaga. Es el número máximo de celdas continuas que un usuario puede lanzar utilizando la velocidad PCR (que es la máxima permitida).
MCR (Minimum Cell Rate).- Velocidad mínima de celdas. Esta es el mínimo ancho de banda que el proveedor garantiza al usuario.
Arquitectura de un nodo ATM.
ATM puede ser considerado como una tecnología de conmutación de paquetes con las siguientes características:
Los nodos no tienen mecanismos para el control de errores o control de flujo.
Basado en la transmisión, el ATM se puede dividir en 3 niveles que se combinan en forma jerárquica.
Canal virtual.- Es la conexión unidireccional entre usuarios.
Ruta virtual.- El conjunto de CV que atraviesan multiplexadamente un tramo de la red.
Sección física.- Conecta y proporciona continuidad digital entre los diferentes elementos que componen la red.
Funcionamiento de ATM
Figura 2.9 Funcionamiento ATM
Fragmenta la información en paquetes de tamaño fijo llamados: CELDAS.
Figura 2.10 Diagrama de Protocolo ATM
Aunque es un protocolo de capa 2, involucra a la capa física y capa de enlace.
Figura 2.12 Funciones de cada Capa ATM
2.4.1.5 Capa AAL 1, 3/4 y 5
Es utilizado para aplicaciones de emulación de circuitos, tales como videoconferencia.
El proceso de AAL1 prepara celdas en tres pasos:
Ejemplos síncronos son insertados en el payload.
Se inserta SN (Sequence Number) y SNP (Sequence Number Protection) para proporcionar información de recepción.
El resto de los bytes son rellenados hasta completar los 48.
CAPA AAL3/4
Soporta servicios orientados a la conexión y sin conexión.
CAPA AAL5
Soporta servicios orientados a la conexión y sin conexión.
Es utilizado para transmitir datos que no son del tipo SMDS. Tales como IP clásica o LANE
(Emulación de LAN)
2.4.1.6 Flujo de la Información ATM
Figura 2.13 Diagrama de Información ATM
La infraestructura de la red y su administración se simplifica utilizando un único modo de transferencia.
ATM no está limitada por la velocidad o la distancia; la conmutación le permite operar a través de las LAN y a través de gran ancho de banda mundiales, a velocidades que oscilan desde unos cuantos Mbps hasta varios Gbps.
2.4.2 PDH
La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), es una tecnología usada en telecomunicación para transportar grandes cantidades de información mediante equipos digitales de transmisión que funcionan sobre fibra óptica, cable coaxial o radio de microondas.
PDH define un conjunto de sistemas de transmisión que utilizados pares de alambres y un método de multicanalización por división de tiempo (TDM) múltiples canales de voz y datos digitales.
Plesiocrono se origina del griego plesio ("cercano"o"casi") y cronos("reloj"),el cual significa que dos relojes están cercanos uno del otro en tiempo, pero no exactamente el mismo.
2.4.2.1 Estándares PDH.
T1: El cual define el estándar PDH de Norteamérica que consiste de 24 canales de 64Kbps (canalesDS-0) dando una capacidad total de 1.544 Mbps
E1: El cual define el estándar PDH europeo. E1 consiste de 30 canales de 64Kbps y 2 canales reservados para la señalización y sincronía, la capacidad total nos da 2.048Mbps
J1: El cual define el estándar PDH japonés para una velocidad de transmisión de 1.544Mbps consistente de 24 canales de 64 Kbps
La longitud de la trama del estándar J1 es de 193bits(24x8bit,canalesdevoz/datos más un bit de sincronización), el cual es transmitido a una tasa de 8000 tramas por segundo. Así, 193bits/trama x 8000 tramas/segundo =1,544,000 bps o 1.544Mbps.
2.4.2.2 Debilidades de PDH.
No existe un estándar mundial en el formato digital, existen tres estándares incompatibles entre sí, el europeo, el estadounidense y el japonés.
No existe un estándar mundial para las interfaces ópticas. La interconexión es imposible a nivel óptico.
La estructura asíncrona de multicanalización es muy rígida
2.4.2.3 Jerarquías: europea (E1), norteamericana (T1) y japonesa (J1)
PDH se basa en canales de 64kbps, en cada nivel de multiplexación se van aumentando el
número de canales sobre el medio físico. Es por eso que las tramas de distintos niveles tienen estructuras y duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo con el régimen binario.La europea usa la trama descrita en lanorma G.732de laUIT-T, mientras que la norteamericana y la japonesa se basan en la trama descrita en G.733. Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en este caso siempre se convertirá la trama al usado por la jerarquía europea.
En la tabla que sigue se muestran los distintos niveles de multiplexación PDH utilizados en Norteamérica (Estados Unidos y Canadá), Europa y Japón.
2.4.3 SDH
Estándar internacional de comunicaciones para redes de transmisión de alta capacidad desarrollado por la ITU, fue el primer esfuerzo por estandarizar las comunicaciones de voz de forma de eliminar las desventajas en PDH.
Permite el transporte de muchos tipos de tráfico tales como voz, video, multimedia y paquetes de datos como los que genera IP. Gestiona el ancho de banda eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detecta fallos y recupera de ellos la transmisión de forma transparente para las capas superiores.
Las principales características que se encuentran en el sistema de red de transporte SDH son:
Multiplexación Digital: Permite que las señales analógicas sean portadas en formato digital sobre la red. Permite monitorizar errores.
Fibra óptica: Es el medio físico utilizado, tiene mucha mayor capacidad de portar tráfico.
Esquemas de protección: Aseguran la disponibilidad del tráfico, el tráfico podría ser conmutado a otra ruta alternativa si existiera falla.
Sincronización: Se debe proporcionar temporización sincronizada a todos los elementos de la red para asegurarse que la información que pasa entre nodos no se pierda.
Gestión de red: Un operador puede gestionar una gran variedad de funciones tales como la demanda de clientes y la monitorización de la calidad de una red.
Figura 2.14 Modelos de Capas SDH.
2.4.4 Modulación Digital.
2.4.4.1 Modulación de Fase.
Se denomina modulación de fase, a aquella en que el parámetro de la señal senoidal de la portadora que se va a variar, es la fase. La amplitud de la portadora permanece constante.
Este tipo de modulación, es la más usada para modular señales digitales mediante el uso de modem de datos.
Existen dos alternativas
PSK convencional (La variación de la fase se refiere a la fase de la portadora sin modular)
En la figura se puede observar las discontinuidades de fase que parecen al comienzo y al final de cada intervalo T, cuando hay transición de 0 a 1 o de 1 a 0 producida por una
señal modulante digital
Figura 2.15 Modulación PSK
2.4.4.1.1 Modulación QPSK
QPSK ó cuadratura PSK es una forma de modulación angular o constante, es una técnica de modulación donde M=4 los que indica 4 fases de salida para una sola frecuencia portadora. Debido a que hay 4 fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes.
Se necesita 2 bits en la entrada del modulador para producir 4 posibles condiciones 00 01 10 y 11 a la salida de consecuencia los datos de entrada se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits cada código dibit genera cuatro fases de entrada.
Cada dibit de 2 bits introducidos al modulador ocasiona un solo cambio de salida; así, que la razón de cambio de salida (razón de baudio) es la mitad de la razón dibits de entrada.
Transmisor de QPSK.
En la figura 1.7 se muestra un diagrama a bloques de un modulador de QPSK. Dos bits (un dibit) se introducen al derivador de bits. Después que ambos bits han sido introducidos, en forma serial, salen simultáneamente en forma paralela. Un bit se dirige al canal I y el otro al canal Q. El bit I
Figura 2.16 Transmisor QPSK
2.4.4.2 Modulación de Amplitud.
2.4.4.2.1 Modulación QAM
La modulación de amplitud en cuadratura (QAM), es una forma de modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la amplitud como en la fase de la portadora
trasmitida.
2.4.4.2.1.1 QAM DE OCHO (8-QAM)
El QAM de ocho (8-QAM), es una técnica de codificación M-ario, en donde M = 8. A diferencia del 8-PSK, la señal de salida de un modulador de 8-QAM no es una señal de amplitud constante.
Transmisor de QAM de ocho .
2.4.5 VOZ IP
Voz sobre Protocolo de Internet, también llamado VOZ IP, VOZIP, VOIP (por sus siglas en ingles), es un grupo de recursos que haces posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP (protocolo de Internet). Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital, en paquetes, en lugar de enviarla en forma digital o analógica, a través de circuitos utilizables solo para telefonía como una compañía telefónica convencional o PSTN (sigla de Public Switched Telephone Network, Red Telefónica Publica Conmutada).
Los Protocolos que se usan para enviar las señales de voz sobre la red IP se conocen como protocolos de Voz sobre IP o protocolos IP. Estos pueden verse como aplicaciones comerciales de la ¨Red experimental de Protocolos de Voz¨(1973), inventada por ARPANET.
El tráfico de Voz sobre IP puede circular por cualquier re IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, como por ejemplo las redes de área local (LAN).
Es muy importante diferenciar entre Voz sobre IP (VoIP) y Telefonía sobre IP.
VoIP es el conjunto de normas, dispositivos, protocolos, en definitiva la tecnología que permite comunicar voz sobre el protocolo IP.
Telefonía sobre IP es el servicio telefónico disponible al público, por yanto con numeración E.164, realizado con tecnología de VoIP.
2.4.5.1 Ventajas
La principal ventaja de ese tipo de servicios es que evita los cargos altos de telefonía (principalmente de larga distancia) que son usuales de las compañías de la Red Publica Telefónica Conmutada (PSTN).Algunos ahorros en el costo son debidos a utilizar una misma red para llevar voz y datos, especialmente cuando los usuarios tienen sin utilizar toda la capacidad de una red ya existente la cual pueden usar para VoIP sin un costo adicional. Las llamadas de VoIP a VoIP entre cualquier proveedor son generalmente gratis, en contraste con las llamadas de VoIP a PSTN que generalmente cuestan al usuario de VoIP.
El desarrollo de codecs para VoIP (aLaw, G.729, G.723, etc.) ha permitido que la voz se codifique en paquetes de datos de cada vez menor tamaño. Esto deriva en que las comunicaciones de voz sobre IP requieran anchos de banda muy reducidos. Junto con el avance permanente de las conexiones ADSI, en el mercado residencial, este tipo de comunicaciones, están siendo muy populares para llamadas internacionales.
