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IMPLEMENTACION Y OPERACION DEL SISTEMA DE INTERNET DE BANDA ANCHA E-GO EN MVS COMUNICACIONES

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(1)

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECANICA Y ELÉCTRICA

“Implementación y Operación del Sistema de Internet

de Banda Ancha E-GO en MVS Comunicaciones”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

P R E S E N T A

Juan Carlos León Montaño.

DIRECTORES DE TESIS:

M. en C. Miriam Cuevas León.

Dr. Roberto Linares y Miranda.

(2)
(3)
(4)
(5)

A Mis Padres:

Carlos y Lila por haberme dado su constante e incansable apoyo, por la

confianza que me brindaron en cada momento y por haber creído en mí.

Por entregar sus vidas en cada momento para que yo fuera una persona de

bien. Gracias por cuidarme y sobre todo por su esfuerzo, paciencia y

cariño. Muchas gracias papá y mamá por que ustedes me han enseñado lo

que los libros no han podido.

A Mi Esposa:

Nelly por todos los momentos hermosos que has compartido conmigo, y

más aun por estar en los momentos difíciles. Gracias por tu apoyo, amor y

comprensión y sobre todo por darme palabras de aliento y de ánimo en

esos momentos complicados que pensé ya no seguir. Gracias por ser mi

compañera, por darme tu corazón y por aceptarme como soy. Muchas

Gracias Ingeniera, muchas gracias mi amor.

A Mi Hermana:

Moni por compartir conmigo la vida, por todos aquellos momentos de

complicidad, de alegrías, de enfados pero siempre felices porque además

de ser mi hermana eres mi amiga. Gracias por tu cariño y apoyo que

siempre he recibido a lo largo de los años.

A Mis Sobrinos:

Jair y Valeria, por darme la felicidad de ser su tío y provocarme sonrisas

en cada momento, por ver esas caritas llenas de alegría que provocan en

mi una emoción y ternura incomparable. Gracias pequeños.

A Dios:

Por haberme bendecido con una excelente y linda familia. Por haberme

guiado por el buen camino y por acompañarme donde quiera que me

encuentre. Gracias Dios mío.

A Mis Asesores:

(6)

PRÓLOGO I

OBJETIVO GENERAL III

OBJETIVOS ESPECÍFICOS III

JUSTIFICACIÓN III

HIPÓTESIS III

INTRODUCCIÓN IV

ANTECEDENTES DE LA RED DE INTERNET DE BANDA ANCHA E-GO EN MVS COMUNICACIONES

VI

CAPÍTULO 1 CONCEPTOS GENERALES DE REDES

1.1 INTRODUCCIÓN 1

1.2 COMPONENTES BÁSICOS DE LAS REDES 1

1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS REDES 8

1.4 CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE COMPUTADORAS 17

1.5 MODELO DE REFERENCIA OSI 18

1.5.1 Capa Física (Capa 1) 19

1.5.2 Capa de Enlace de Datos (Capa 2) 20

1.5.3 Capa de Red (Capa 3) 21

(7)

1.5.7 Capa de Aplicación (Capa 7) 24

1.6 PROTOCOLOS DE REDES 24

1.6.1 TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet)

25

1.7 DIRECCIONAMIENTO IP (PROTOCOLO DE INTERNET) 26

1.7.1 IP Privada 28

1.7.2 IP Pública 29

CAPÍTULO 2ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE INTERNET

DE BANDA ANCHA E-GO

2.1 INTRODUCCIÓN 31

2.2 REDES DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA (WLAN) 31

2.2.1 Modulación 32

2.2.2 Técnicas de Acceso al Medio 35

2.3 DEFINICIÓN DEL SISTEMA DE INTERNET DE BANDA ANCHA E-GO

37

2.3.1 Servicios que ofrece el sistema E-GO 40

2.3.2 Tecnología de E-GO 41

2.4 COMPONENTES PRINCIPALES DEL SISTEMA E-GO 42

2.4.1 CPE (Equipo en las Instalaciones del Cliente) 43

(8)

Server)

CAPÍTULO 3 IMPLEMENTACIÓN DE LA RED E-GO

3.1 INTRODUCCIÓN 67

3.2 ACCESO LOCAL A LA RED 68

3.3 DESCRIPCIÓN DEL PUENTEO DE RED 68

3.4 ESTRUCTURA DE LAS RADIO BASES 69

3.5 ANTENAS SECTORIALES 70

3.6 SITIO CELULAR 72

3.6.1 Estación Base 72

3.6.2 Antena GPS (Sistema de Posición Global) 72

3.6.3 Módulo TVS (Combinador de Corriente Directa y Datos) 73

3.6.4 Inversor de Corriente Alterna a Corriente Directa 73

3.6.5 Switch Ethernet Riverstone Modelo 3000 74

3.7 CONFIGURACION DE LOS PATRONES CELULARES EN LAS RADIO BASES DE E-GO

75

3.7.1 Descripción de una Radio Base en un Patrón de Seis Sectores

75

3.7.2 Descripción de una Radio Base en un Patrón de Cuatro Sectores

77

3.7.3 Prevención de Diferencias en Densidad para el Suscriptor 80

(9)

RADIO BASE

3.9.1 Capacidad de clientes en las células de la red de banda ancha E-GO

83

3.10 CONEXIÓN DE LA RADIO BASE CON LA RED DEL PROVEEDOR DE ACCESO A LA RED

83

3.11 RUTEADOR - SWITCH RIVERSTONE MODELO 8600 88

3.11.1 El Switch Riverstone 8600 en la red de E-GO 90

3.12 SWITCH RIVERSTONE MODELO 3100 91

3.12.1 Características del Switch Riverstone 3100 92

3.13 DISTRIBUCIÓN LOGICA ENTRE LA RED DEL PROVEEDOR DE ACCESO (NOC) Y LA RED DEL PROVEEDOR DE SERVICIOS DE INTERNET (ISP)

92

CAPÍTULO 4 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA RED E-GO

4.1 INTRODUCCIÓN 100

4.2 DESCRIPCIÓN DEL REGISTRO DEL CPE 100

4.3 ADICIÓN DE DATOS DEL CPE EN EL SERVIDOR DE APROVISIONAMIENTO

102

4.4 EXPLORACIÓN DEL MODEM (CPE INTERNO Y EXTERNO)

103

4.4.1 Exploración de Señal del Modem Interno (CPE Interno) 103

4.4.2 Exploración de Señal del Modem Externo (CPE Externo) 104

4.5 COLOCACIÓN DEL MODEM PARA EL SERVICIO 105

4.6 COMPROBACIÓN DE LA BASE DE DATOS DEL AP SERVER PARA IDENTIFICACIÓN DEL ISP Y ZONA DE LA ESTACIÓN BASE

(10)

4.9 RE-AUTORIZACIÓN DEL CPE PARA UTILIZAR LA RED 113

4.10 ASIGNACIÓN DE LAS DIRECCIONES IP PARA LOS EQUIPOS DEL CLIENTE

113

4.11 USO DE LOS DATOS DE LA DIRECCIÓN IP SOBRE EL AP SERVER

114

4.12 USO DE LOS DATOS DE LA DIRECCIÓN IP SOBRE EL SERVIDOR DE APROVISIONAMIENTO

115

4.13 OPERACIÓN DEL SERVIDOR DEL APROVISIONAMIENTO 115

4.14 ARQUITECTURA Y DESCRIPCIÓN DEL SELF-PROVISIONING (APROVISIONAMIENTO PROPIO)

118

4.15 INTEGRANDO EL PROGRAMA PARA ADMINISTRACIÓN DE CLIENTES CON EL SERVIDOR DEL APROVISIONAMIENTO

120

4.16 PROCEDIMIENTOS PARA RESOLVER FALLAS EN EL SERVICIO DE INTERNET

125

4.16.1 Equipo en Modo Flash 125

4.16.2 Equipo en Modo Registro 125

4.16.3 Equipo en Modo Scan 126

4.16.4 CPE No se Registra 126

4.16.5 Variación de Señal 127

4.16.6 Lentitud 128

4.16.7 Desconexiones 129

(11)

TABLAS

Tabla 1.1 Tipos de Servidores 3

Tabla 2.1 Carta de Canales 39

Tabla 2.2 Especificaciones Técnicas del CPE Interno 48

Tabla 2.3 Especificaciones Técnicas del CPE Externo 51

Tabla 2.4 Especificaciones Técnicas de la Estación Base 62

Tabla 3.1 Componentes de Mayor Interés en la Arquitectura Lógica del Sistema de Internet de Banda Ancha E-GO

95

Tabla 4.1 VLAN´S más usadas en E-GO 108

Tabla 4.2 Información de Regreso al Self-Provisioning por el Servidor de Aprovisionamiento.

123

Tabla 4.3 Parámetros de la VLAN Privada con IP fija 131

Tabla 4.4 Parámetros de las VLAN Pública con IP fija 132

FIGURAS

Figura 1.1 Hub o Concentrador 4

Figura 1.2 Switch o Conmutador 5

Figura 1.3 Bridge o Puente 6

Figura 1.4 Ruteador, Router o Encaminador 7

Figura 1.5 Tarjeta de Red 7

(12)

Figura 1.9 Topología en Bus 14

Figura 1.10 Topología en Anillo 14

Figura 1.11 Topología en Árbol 15

Figura 1.12 Topología en Malla 16

Figura 1.13 Topología en Estrella 16

Figura 1.14 Modelo de Referencia OSI 18

Figura 1.15 Protocolo TCP/IP dentro del Modelo OSI 26

Figura 1.16 Numero Binario de 32 Bits 27

Figura 1.17 Representación de una Dirección IP 28

Figura 2.1 Tipos de Modulación Analógica 33

Figura 2.2 Tipos de Modulación Digital 33

Figura 2.3 Acceso Múltiple por División de Frecuencia 36

Figura 2.4 Acceso Múltiple por División de Tiempo 36

Figura 2.5 Acceso Múltiple por División de Código 37

Figura 2.6 Conexión del Modem Interno a una Computadora Portátil

38

Figura 2.7 Rango de Frecuencias de 2.5 GHz a 2.686 GHz 38

Figura 2.8 Servicios y Aplicaciones que Soporta el Sistema 40

Figura 2.9 Arquitectura General del Sistema de Internet de Banda Ancha E-GO

42

(13)

Figura 2.13 CPE Externo 50

Figura 2.14 Instalación de un CPE Externo 52

Figura 2.15 CPE Externo en el Domicilio del Cliente 52

Figura 2.16 Conexiones de un CPE Externo 54

Figura 2.17 Posición del CPE Externo en la Red de E-GO 55

Figura 2.18 Estación Base 56

Figura 2.20 Instalación de una Estación Base dando Servicio a una Zona Urbana

57

Figura 2.21 Posición de la Estación Base en la Red de E-GO 61

Figura 2.22 Posición del Servidor de Acceso al Proveedor (AP Server) en la Red de E-GO

64

Figura 2.23 Posición del Servidor de Aprovisionamiento (Provisioning Server) en la Red de E-GO

65

Figura 2.24 Sitio donde se encuentra el Servidor de Acceso al Proveedor y el Servidor de Aprovisionamiento

66

Figura 3.1 Sistema Inalámbrico de Internet de Banda Ancha E-GO 67

Figura 3.2 Componentes del Acceso Local 68

Figura 3.3 Rango de Frecuencias Concesionado a MVS Comunicaciones

70

Figura 3.4 Antena Sectorial Stella Doradus Modelo 26-9005 71

Figura 3.5 Sitio Celular 72

Figura 3.6 Antena GPS 73

(14)

Figura 3.10 Monitoreo de Efecto Co-Canal 77

Figura 3.11 Configuración de la Célula de Cuatro Sectores con Dos Bloques

78

Figura 3.12 Configuración de la Célula de Cuatro Sectores con Un Bloque

79

Figura 3.13 Ajuste de la Célula para una Alta Densidad de Suscriptores

80

Figura 3.14 Antenas Sectoriales Instaladas en Torre Metálica 82

Figura 3.15 Conexión Interna de una Radio Base y Enlace Dedicado al Centro de Operación de Red

84

Figura 3.16 Equipo Net Enforcer 85

Figura 3.17 Diagrama General de la Red de Banda Ancha E-GO en MVS Comunicaciones

87

Figura 3.18 Switch Riverstone Modelo 8600 88

Figura 3.19 Módulo Completo del Switch Riverstone Modelo 8600 90

Figura 3.20 Interconexión de los Equipos con el Switch Central Riverstone 8600 en la Red del Proveedor de Servicio de Acceso (NOC)

91

Figura 3.21 Switch Riverstone Modelo 3100 92

Figura 3.22 Distribución Lógica de los Componentes en la Arquitectura de Red

96

Figura 3.23 Monitoreo de los Parámetros de un CPE 97

Figura 4.1 Interconexión de Dispositivos Mediante la VLAN de Control

101

Figura 4.2 Mapa de Cobertura de las Radio Bases en la Ciudad de México

(15)

Figura 4.4 Conexión de un CPE Interno a un Servidor Proxy 110

Figura 4.5 Pantalla de la Interface del Provisioning Server cuando un CPE es Desactivado de la Red

112

Figura 4.6 Componentes del Servidor de Aprovisionamiento 116

Figura 4.7 Interface del Servidor de Aprovisionamiento para Monitoreo y Supervisión

117

Figura 4.8 Interface para Monitoreo de un CPE en la Ciudad de México

118

Figura 4.9 Secuencia de Evento cuando se utiliza la Aplicación del Self-Provisioning

119

Figura 4.10 Operaciones Realizadas por el Sistema en Conjunto 122

CONCLUSIONES

GLOSARIO

(16)

Juan Car los León Montaño I En esta tesis se presenta la experiencia obtenida a lo largo de 5 años de haber laborado para la empresa MVS Comunicaciones en el proyecto del Sistema de Internet de Banda Ancha E-GO para la Ciudad de México.

Durante este tiempo formé parte del área del Centro de Operación de la Red de MVS Comunicaciones en donde tuve el cargo de Supervisor del área de Soporte de Internet de Banda Ancha E-GO.

Mis actividades principales fueron: (1) monitoreo de equipos de Telecomunicaciones, tales como:Ruteadores, Switches (Conmutadores), VLAN´s (Redes de Área Local Virtual), Servidores de Aprovisionamiento, Servidores de Acceso al Proveedor, Correo Electrónico y FTP (Protocolo de Transferencia de Archivos); (2) Supervisión del área de soporte técnico a clientes residenciales y empresariales, cuyo principal objetivo consistió en mantener la estabilidad y la conectividad de la red de Internet, revisando el rendimiento de Radio Bases, CPE´s (Equipos en las Instalaciones del Cliente) internos, externos, VPN´s (Redes Privadas Virtuales), Servidores Proxy, Redes Wi-fi, LAN y WAN, Protocolos de Comunicación como TCP (Protocolo de Control de Transferencia), ICMP (Protocolo de Mensajes de Control de Internet), y direccionamiento IP (Protocolo de Internet).

En este proyecto se desarrolló la estructura, funcionamiento, y operación de la Red de Internet de Banda Ancha E-GO para la ciudad de México, así como las principales fallas y mantenimiento. Logrando tener una red estable y confiable; siendo punta de lanza en el desarrollo del sistema para otras ciudades como Guadalajara, Monterrey y Toluca de la misma empresa.

(17)

Juan Car los León Montaño II experiencia se describe secuencialmente a través de los siguientes capítulos.

En el Capítulo 1 se tratan conceptos generales de Redes que es la parte fundamental y teórica en la que se basa mi tesis.

En el Capítulo 2 se mencionan los componentes principales del Sistema de Internet de Banda Ancha E-GO, así como la tecnología utilizada en la estructura de la Red.

En el Capítulo 3 Se explica la Implementación de la Red E-GO para y como parte del grupo MVS Comunicaciones.

En el Capítulo 4. Se explica la Operación de la red E-GO así como las fallas más comunes y la forma de resolverlas.

(18)

Juan Car los León Montaño III Describir el proceso de implementación y operación del Sistema de Internet de Banda Ancha EGO en MVS Comunicaciones, con el propósito de brindar este servicio en forma inalámbrica a usuarios residenciales y empresas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Aplicar los conceptos de telecomunicaciones en una red de datos.

 Conocer el funcionamiento y la arquitectura de una red de internet de banda ancha inalámbrica.

 Conocer las características de los elementos que intervienen en la red de un Proveedor de Servicios de Internet.

JUSTIFICACIÓN

La creciente necesidad de compartir y recibir información en tiempo real, a mayores velocidades y con un bajo costo, superando las limitantes de las líneas telefónicas, llevan a utilizar tecnología de punta como lo es el Sistema de Internet de Banda Ancha Inalámbrico que permite además cumplir con los parámetros de calidad que la empresa MVS Comunicaciones brinda a sus usuarios en todos los servicios que ofrece.

HIPÓTESIS

(19)

Juan Car los León Montaño IV Desde los albores de la humanidad, un tema fundamental con respecto al desarrollo y progreso, ha sido la necesidad de comunicación entre unos y otros, presente a lo largo de la historia. En los últimos años, de los más importantes logros de la tecnología ha sido la aparición de computadoras, líneas telefónicas, celulares, redes alámbricas e inalámbricas, así como las satelitales.

El principio de la comunicación se establece mediante el habla en la relación entre emisor, mensaje y receptor. Pero la tecnología de hoy en día no solo debe hacer referencia a la transmisión de voz, sino debe intentar abarcar una mayor gamma de aplicaciones, llámese la transmisión de datos. Dada esta necesidad es que surgen las redes de computadores como la intranet y el internet. Referente al intercambio de voz y datos se hace indispensable la necesidad de estar conectados con el mundo entero a través del Internet, de donde surgen algunos problemas concernientes a la aplicación de redes alámbricas debido a que se hace necesario el transporte de los equipos ya sea dentro de un local como al interior de alguna oficina. Al presentarse esta necesidad se hizo parte de un grupo de estudio de mayor envergadura, desde las redes inalámbricas, la transferencia de datos vía infrarrojo, así como en la aplicación de redes satelitales. Las mismas que han logrado satisfacer esta necesidad logrando la conexión de usuarios existentes en distintos lugares del mundo.

La aplicación de la tecnología inalámbrica, viene teniendo un gran auge en velocidades de transmisión, compitiendo con redes alámbricas y cubriendo satisfactoriamente la necesidad de movimiento de los usuarios.

(20)

Juan Car los León Montaño V eficiencia a bajos costos. Esta tecnología está basada en la transmisión de ondas electromagnéticas, las cuales son emitidas por antenas en todas las direcciones, en donde se sacrifican la calidad de señal o la fuerza con la que se emiten las ondas, de acuerdo a la necesidad de alcance.

(21)

Juan Car los León Montaño VI COMUNICACIONES

Actualmente el mercado de Telecomunicaciones en México se encuentra ubicado entre los primeros lugares en términos de ventas de servicios en América Latina, con una participación de mercado que muestra una posición totalmente dominante por parte de Teléfonos de México o sus afiliadas en prácticamente todos los segmentos de Telecomunicaciones.

Empresas como Alestra entre otras, si bien cuentan con las concesiones necesarias para ofrecer servicio de Telecomunicaciones, ninguna de ellas cuenta con la infraestructura de “última milla” necesaria para hacer llegar estos servicios hasta el cliente final. Todas ellas dependen de su principal competidor Teléfonos de México para poder acceder a los usuarios finales, lo cual representa no solamente una desventaja competitiva sino un riesgo enorme de dependencia.

Todos los competidores de Telmex se encuentran en una encrucijada que podría representar el crecimiento deseado o su desaparición del mercado, ya que ninguna de ellas cuenta con la capacidad económica para desarrollar la infraestructura de última milla alámbrica que requieren, ni tampoco cuentan con espectro radioeléctrico para hacerla inalámbrica

La única alternativa real que parecen tener estas empresas es la de utilizar el espectro radioeléctrico como medio de conectividad, sin embargo, las frecuencias útiles para satisfacer las necesidades de acceso y conectividad del mercado residencial y de pequeñas empresas, mejor conocido como mercado masivo, son muy limitadas y prácticamente no disponibles.

(22)

Juan Car los León Montaño VII por último de 5.65 GHz a los 5.925 GHz.

La problemática con respecto a frecuencias inalámbricas es que todas ellas se encuentran concesionadas y en operación para diversos servicios.

MVS Comunicaciones a través de su división de televisión cuenta con varias concesiones de licencias de MMDS (Servicio de Distribución Multipunto Multicanal) que le dan derechos exclusivos por hasta 20 años y 190 MHz en la gama de frecuencias de 2.5 a 2.7 GHz en donde se pueden proporcionar tres tipos de servicios.

1) Televisión restringida o de paga 2) Servicios bi-direccionales de datos

3) Servicios de transporte de señales de voz

Por sus características tecnológicas y las inversiones requeridas, el espectro de MMDS ofrece una oportunidad extraordinaria para entregar capacidad de Banda Ancha en la “última milla” de una manera que se adapta particularmente bien a las economías emergentes y al mercado mexicano en específico. Una red inalámbrica de Banda Ancha se puede desplegar típicamente a velocidades considerablemente mayores y a una fracción del costo que una red cableada con capacidades similares. Las redes existentes de MMDS se pueden convertir para ofrecer el acceso de alta velocidad de 64 kbps a 4.0 Mbps para los servicios de “ultima milla”, incluyendo voz, datos y video, ofreciendo una solución competitiva al mejor costo.

(23)

Juan Car los León Montaño VIII encontraba en una disyuntiva debido a que necesitaba tomar una decisión sobre cual sería el uso que le daría al espectro concesionado en MMDS, teniendo en ese momento las siguientes tres alternativas:

1) Inversión en televisión restringida digital

La cual fue descartada ya que esta alternativa tenía principalmente tres desventajas: la primera el requerimiento de inversión, el cual sobrepasaba los alcances no solo de la empresa sino de los mismos accionistas, el segundo el mercado, la penetración en este segmento inerte durante varios años y no se pronosticaba un crecimiento importante, por lo que habría que competir para que el mercado existente se repartiera entre los diferentes jugadores y así MVS Comunicaciones pudiera tomar parte. Por último, asumiendo que MVS pudiera ser muy exitoso en su labor de competencia, bajo un necesario escenario muy optimista sería difícil alcanzar un alto nivel rentable para el Grupo.

2) Venta del espectro Radioeléctrico

El Grupo decidió realizar un sondeo a través de agentes financieros que conocían las operaciones de la empresa, así como iniciar un proceso de promoción con entidades y personas que se pensaba podrían estar interesados, la retroalimentación que se recibió fue muy decepcionante, se encontró poco interés para una venta en el corto plazo, más bien lo vieron como una posible oportunidad a largo plazo, que requería un monitoreo muy cercano por lo menos durante los doce meses siguientes para que se clasificara el rumbo de los servicios a ofrecerse a través de las frecuencias. Las pocas ofertas que se recibieron en realidad estaban muy lejos de las expectativas de los accionistas del Grupo y en algunos casos hubiera representado una pérdida para la empresa.

(24)

Juan Car los León Montaño IX Una vez conocida y entendida la tendencia de los posibles usos para el MMDS en Estados Unidos, muy promisoria por cierto, se inició un proceso de análisis de las condiciones tanto del mercado como sobre las concesiones en México, encontrándose una situación altamente favorable para el Grupo.

Primero, ya se tenían concesiones sobre las frecuencias de MMDS, las cuales eran consideradas como la mejor alternativa de solución para los servicios futuros, además la situación legal era favorable también, ya que se tenían las autorizaciones para ofrecer cualquier tipo de servicios relacionados con datos. En segundo lugar, ya existían varias alternativas de soluciones tecnológicas, desarrolladas específicamente para ofrecer servicios a través de estas frecuencias, las cuales provenían de proveedores de alto prestigio y gran tamaño como Cisco, Nortel y Lucent, como nuevas empresas y con ideas y productos muy novedosos como Nextnet, IP Wireless, Navini, Motorola y otros. La gama de equipos también presentaba una variedad deseable, desde la tradicional tecnología de línea de vista con hasta la innovadora y no probada sin línea de vista con características únicas como la portabilidad.

(25)

Juan Car los León Montaño X que satisficiera la demanda a un precio altamente competitivo.

En lo que se refiere al mercado de intermediarios primero encontramos una complementariedad única, todos los competidores estaban de acuerdo con la conclusión con respecto al mercado de usuarios finales, pero segundo, ninguno de ellos contaba con infraestructura de última milla para poder acceder a este mercado. El poco negocio que hacían se realizaba arrendándole infraestructura a su más fuerte competidor Telmex, lo cual no solo resultaba incongruente sino que además totalmente limitado para ellos. Esta situación, en conjunto con la existencia de una demanda final, fueron factores cruciales en la toma de decisiones de la empresa, ambos ubicaban a MVS Comunicaciones en una posición única y con grandes expectativas en relación a las decisiones que debían tomarse.

Con toda la información que se recabó y después de realizar un análisis de todas las alternativas, se tomó la decisión de incursionar en el negocio de la transmisión bidireccional de datos, sin embargo, no en forma directa sino a través de una estrategia que desde el punto de vista de la empresa ayudaría a minimizar el riesgo y a su vez a maximizar el uso del principal activo de la empresa, sus frecuencias concesionadas en la banda MMDS.

El objetivo de MVS Comunicaciones se convirtió entonces en construir una red inalámbrica de última milla, utilizando frecuencias de MMDS, capaz de ofrecer servicios de conectividad con banda ancha, bajo el protocolo de Internet (IP), con la idea de satisfacer las necesidades del segmento masivo del mercado, a través de los operadores de servicios de redes del sector de Telecomunicaciones.

La tecnología, el modelo de negocios y las tendencias de la industria se unían de forma tal que hacían de la estrategia un movimiento obvio y natural, esto a pesar de la competencia existente en el mercado.

(26)
(27)

CAPÍTULO 1

(28)

Juan Car los León Montaño 1

1.1 INTRODUCCIÓN

Este capítulo describe los componentes más importantes en una red de computadoras; así como sus características, definiéndolas por su alcance, por el método de conexión, por relación funcional, por su direccionalidad y por su topología.

El capítulo muestra una perspectiva general de los equipos de cómputo y de comunicaciones que permiten el flujo de información y la posibilidad de compartir y/o recibir recursos, tomando como base el modelo OSI, el protocolo TCP/IP y el direccionamiento IP.

1.2 COMPONENTES BÁSICOS DE LAS REDES

Una red de computadoras, también llamada red de ordenadores o red informática es un conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier otro método de transporte de datos, que comparten información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y servicios (acceso a internet, e-mail, chat, juegos), etc.

a) Computadora. La computadora es uno de los elementos más importantes en las redes y se dividen en estaciones de trabajo y servidores.

(29)

Juan Car los León Montaño 2

propios procesos. Asimismo, las computadoras se convierten en estaciones de trabajo en red, con acceso a la información y recursos.

c) Servidores. Son aquellas computadoras capaces de compartir sus recursos con otros equipos. Los recursos compartidos pueden incluir impresoras, unidades de disco, CD-ROM, directorios en disco duro e incluso archivos individuales. Los tipos de servidores obtienen el nombre dependiendo del recurso que comparten. Algunos de ellos son: servidor de discos, servidor de archivos, servidor de archivos distribuido, servidores de archivos dedicados y no dedicados, servidor de terminales, servidor de impresoras, servidor de discos compactos, servidor web y servidor de correo. La tabla 1.1 muestra algunos tipos de servidores y su propósito.

Servidor de archivo Almacena varios tipos de archivos y los distribuye a

otros clientes en la red.

Servidor de impresiones

Controla una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresión (aunque también puede cambiar la prioridad de las diferentes impresiones), y realizando la mayoría o todas las otras funciones que en un sitio de trabajo se realizaría para lograr una tarea de impresión si la impresora fuera conectada directamente con el puerto de impresora del sitio de trabajo.

Servidor de correo

Almacena, envía, recibe y realiza operaciones relacionadas con correo electrónico para los clientes de la red.

Servidor de fax Almacena, envía, recibe y realiza otras funciones

(30)

Juan Car los León Montaño 3

distribución apropiadas de los fax.

Servidor de la telefonía

Realiza funciones relacionadas con la telefonía, como es la contestador automático, realizando las funciones de un sistema interactivo para la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando las llamadas y controlando los servicios de voz por IP

Servidor proxy

Permite administrar el acceso a internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios Web.

Servidor del acceso remoto (RAS)

Controla las líneas de módem de los monitores u otros canales de comunicación de la red para que las peticiones conecten con la red de una posición remota, responden llamadas telefónicas entrantes o reconocen la petición de la red y realizan los chequeos necesarios de seguridad y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario en la red.

Servidor Web

Almacena documentos HTML, imágenes, archivos de texto, escrituras, y demás material Web compuesto por datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.

Servidor de reserva

Tiene el software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacenamiento (cinta, etc.) disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la pérdida de un servidor principal no afecte a la red.

(31)

Juan Car los León Montaño 4

d) Impresoras: Muchas impresoras son capaces de actuar como parte de una red de ordenadores sin ningún otro dispositivo, tal como un servidor de impresión, a actuar como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado.

e) Terminal tonto: Muchas redes utilizan este tipo de equipo en lugar de puestos de trabajo para la entrada de datos. En estos sólo se exhiben datos o se introducen. Este tipo de terminales, trabajan contra un servidor, que es quien realmente procesa los datos y envía pantallas de datos a los terminales.

f) Hub (Concentrador). Un concentrador es un equipo de comunicaciones de que permite concentrar el tráfico de red que proviene de múltiples equipos y regenerar la señal. El concentrador es una entidad que cuenta con determinada cantidad de puertos (posee tantos puertos como equipos a conectar entre sí, generalmente 4, 8, 16 ó 32). Su único objetivo es recuperar los datos binarios que ingresan a un puerto y enviarlos a los demás puertos. Al igual que un repetidor, el concentrador funciona en el nivel 1 del modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos). Es por ello que a veces se lo denomina repetidor multipuertos. (Figura 1.1).

Figura 1.1 Hub o Concentrador

(32)

Juan Car los León Montaño 5

1.2). Los Switches vienen en presentaciones de 4 puertos Ethernet o más y pueden encadenarse conectándolos en serie o cascada. Con anterioridad a los Switches, se utilizaban los "hubs" o concentradores pero han sido desplazados gradualmente por los Switches ya que ofrecen mayor velocidad y el diferencial en precio ha disminuido. Los Switches pueden tener otras funcionalidades, como redes virtuales.

Figura 1.2 Switch o Conmutador

(33)

Juan Car los León Montaño 6

una leve demora al ir de una red a otra, razón por la cual los puentes deben ubicarse con buen criterio dentro de una red. (Figura 1.3).

Figura 1.3 Bridge o Puente

La función normal de un puente es enviar paquetes entre dos redes del mismo tipo separadas, para crear lo que aparenta ser una sola LAN.

i) Ruteador o Router (Encaminador). Para compartir la conexión a internet, se requiere un Ruteador en lugar del Switch o además del Switch o Switches, dependiendo del número de computadoras en la red. El Ruteador también actúa como barrera de fuego (firewall) protegiendo a la red de visitantes no deseados. Permite compartir servicios de Internet de banda ancha o por cable. Los Ruteadores constan generalmente de un conector para WAN (Internet) y varios conectores para computadoras (LAN), desempeñando estos el papel de Switch. Se pueden encadenar con Switches adicionales en serie o cascada. A través de tablas y algoritmos de enrutamiento, un enrutador decide el mejor camino que debe tomar un paquete para llegar a una determinada dirección de destino. (Figura 1.4).

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Figura 1.4 Ruteador, Router o Encaminador

j) Tarjeta de Interfaz de Red. Para comunicarse con el resto de la red, cada computador debe tener instalada una tarjeta de interfaz de red (NIC). Se les llama también adaptadores de red o sólo tarjetas de red. (Figura 1.5).

Figura 1.5 Tarjeta de Red

k) Cableado. La LAN debe tener un sistema de cableado que conecte las estaciones de trabajo individuales con los servidores de archivos y otros periféricos, entre los más usados se encuentran los siguientes.

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 Cable coaxial: Es tan fácil de instalar y mantener como el cable de par trenzado, y es el medio que se prefiere para las LAN grandes. (Figura 1.6).

Figura 1.6 Cable de Par Trenzado y Coaxial

 Cable de fibra óptica: Tiene mayor velocidad de transmisión que los anteriores, es inmune a la interferencia de frecuencias de radio y capaz de enviar señales a distancias considerables sin perder su fuerza pero tiene un costo mayor.

1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS REDES

 Por alcance:

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Red de área local (LAN): Es una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un edificio, una nave, o un avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola red de la localización. Para propósitos administrativos, las LAN´s se dividen generalmente en segmentos lógicos más pequeños llamados los Grupos de trabajo. Un grupo de trabajo es un grupo de computadoras que comparten un sistema común de recursos dentro de

una LAN. (Figura 1.7).

Dentro de las redes de área local hay una muy importante que se conocen como VLAN (Red de área local virtual). Una VLAN se encuentra conformada por un conjunto de dispositivos de red interconectados (hubs, bridges, Switches o estaciones de trabajo) y se define como una subred definida por software y es considerada como un dominio de broadcast (Difusión) que pueden estar en el mismo medio físico o bien puede estar sus integrantes ubicados en distintos

sectores de la corporación. (Figura_1.8).

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Figura 1.7 LAN Tradicional

Figura 1.8 VLAN (Red de Área Local Virtual)

Red de área de campus (CAN): Se deriva a una red que conecta dos o más LAN´s las cuales deben estar conectados en un área geográfica específica tal como un campus de universidad, un complejo industrial o una base militar.

Red de área metropolitana (MAN): Es una red que conecta redes locales, pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana.

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de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono. Un espacio

de cada  Por método de conexión:

Medios guiados. Cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables.

Medios no guiados. Radio, infrarrojos, microondas, y otros medios inalámbricos

.

 Por relación funcional:

Cliente-Servidor. En una disposición cliente/servidor, los servicios de red se ubican en un computador dedicado denominado servidor. El servidor responde a las peticiones de los clientes. El servidor es un computador central que se encuentra disponible de forma continua para responder a las peticiones de los clientes, ya sea de un archivo, impresión, aplicación u otros servicios. La mayoría de los sistemas operativos adoptan la forma de relación cliente/servidor. En general, los computadores de escritorio funcionan como clientes y uno o más computadores con potencia de procesamiento adicional, memoria y software especializado funcionan como servidores.

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La concentración de recursos de red como archivos, impresoras y aplicaciones en servidores hace que sea más fácil hacer una copia de seguridad de los datos generados y de mantenerlos. En vez de estar repartidos en equipos individuales, los recursos pueden encontrarse en servidores dedicados y especializados para facilitar el acceso. La mayoría de los sistemas cliente/servidor también incluyen recursos para mejorar la red al agregar servicios que extienden la utilidad de la misma.

Igual-a-Igual (Par a Par).

Al usar tecnologías LAN Y WAN, muchas

computadoras se interconectan para brindar servicios a sus usuarios. Para

lograrlo, las computadoras en red toman diferentes roles o funciones entre

si. Algunos tipos de aplicaciones requieren que las computadoras

funcionen como socios en partes iguales. Otro tipo de aplicaciones

distribuyen sus tareas de modo que las funciones de una computadora

sirvan a una cantidad de otros de manera desigual. En cualquiera de los

casos, dos computadoras por lo general se comunican entre si usando

protocolos petición/respuesta. Una computadora realiza una petición de

servicio, y la segunda computadora lo recibe y lo responde. El que realiza

la petición asume el papel de cliente, y el que responde el de servidor.

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En una red de para a par, los usuarios individuales controlan sus propios

recursos. Los usuarios pueden decidir compartir ciertos archivos con otros

usuarios. Es posible que los usuarios requieran una contraseña antes de

permitir que otros tengas acceso a sus recursos.

 Por Topología de Red:

Red en bus

Topología de red en la que todas las estaciones están conectadas a un único canal de comunicaciones por medio de unidades interfaz y derivadores. Las estaciones utilizan este canal para comunicarse con el resto.

La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.

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Figura 1.9 Topología en Bus Red en anillo

Topología de red en la que las estaciones se conectan formando un anillo. Cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación del anillo.

En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evita perdida de información debido a colisiones.

Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae (termino informático para decir que esta en mal funcionamiento o no funciona para nada) la comunicación en todo el anillo se pierde. (Figura 1.10).

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Red en árbol

Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas.

Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.

Cuenta con un backbone (columna principal de la red) al que hay conectadas redes individuales en bus. (Figura 1.11).

Figura 1.11 Topología en Árbol Red en malla

La Red en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.

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Figura 1.12 Topología en Malla

Red en estrella

Red en la cual las estaciones están conectadas directamente al servidor u ordenador y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él. Todas las estaciones están conectadas por separado a un centro de comunicaciones, concentrador o nodo central, pero no están conectadas entre sí. Esta red crea una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual gestiona la redistribución de la información a los demás nodos. La fiabilidad de este tipo de red es que el malfuncionamiento de un ordenador no afecta en nada a la red entera, puesto que cada ordenar se conecta independientemente del hub, el costo del cableado puede llegar a ser muy alto. Su punto débil consta en el hub ya que es el que sostiene la red en uno. (Figura 1.13).

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 Por direccionalidad de datos (tipos de transmisión):

 Unidireccionales (Simplex):

Sólo permiten la transmisión en un

sentido

.

 Bidireccionales (Half-Duplex): Sólo un equipo transmite a la vez. También se llama Semi-Duplex, mientras un equipo transmite el otro recibe y viceversa.

 Bidireccionales (Full-Duplex): Ambos equipos pueden transmitir y recibir a la vez.

1.4 CONSTRUCCIÓN DE UNA RED DE COMPUTADORAS

Red simple

Una red de computadoras sencilla se puede construir con dos computadoras agregando una tarjeta de red a cada computadora y conectándolos mediante un cable especial llamado "cable cruzado" (el cual es un cable de red con algunos cables invertidos, para evitar el uso de un Ruteador o Switch). Este tipo de red es útil para transferir información entre dos computadoras que normalmente no se conectan entre sí por una conexión de red permanente o para usos caseros básicos del establecimiento de una red.

Redes prácticas

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Algunos de estos dispositivos son los concentradores (hubs), conmutadores (Switches) y Ruteadores (encaminadores).

1.5 MODELO DE REFERENCIA OSI

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) fue lanzado en 1984 como modelo de red descriptivo creado por ISO (Organización Internacional para la Estandarización); esto como un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. Este modelo está dividido en siete capas. (Figura 1.14).

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1.5.1 Capa Física (Capa 1)

La capa física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio (tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, etc.). Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, etc. También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas. Estas dependiendo de la frecuencia / longitud de onda de la señal pueden ser ópticos, de micro-ondas o de radio. Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso; se encarga de transformar la señal transmitida en datos binarios que serán entregados al nivel de enlace.

Topología y medios compartidos

Indirectamente, el tipo de conexión que se haga en la capa física puede influir en el diseño de la capa de Enlace. Atendiendo al número de equipos que comparten un medio hay dos posibilidades:

 Conexiones punto a punto: que se establecen entre dos equipos y que no admiten ser compartidas por terceros

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En las redes Ethernet con la opción de cableado de par trenzado (la más común hoy por hoy) se emplean equipos de interconexión llamados concentradores más conocidos por su nombre en inglés (hubs) que convierten una topología física en estrella en un bus lógico y que actúan exclusivamente a nivel físico, a diferencia de los Switches que actúan a nivel de enlace.

1.5.2 Capa de Enlace de Datos (Capa 2)

Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. También puede incluir algún mecanismo de regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor.

La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

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1.5.3 Capa de Red (Capa 3)

El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan Ruteadores

Los Ruteadores 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 (paredes de fuego) actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se determina la ruta de los datos (Direccionamiento lógico) y su receptor final IP (Protocolo de Internet).

1.5.4 Capa de Transporte (Capa 4)

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ése será el tipo de servicio brindado por la capa de transporte hasta que la sesión finalice. De la explicación del funcionamiento de esta capa se desprende que no está tan encadenada a capas inferiores como en el caso de las capas 1 a 3, sino que el servicio a prestar se determina cada vez que una sesión desea establecer una comunicación. Todo el servicio que presta la capa está gestionado por las cabeceras que agrega al paquete a transmitir.

Por lo tanto la capa de transporte se define como la 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.

1.5.5 Capa de Sesión (Capa 5)

Esta capa establece, gestiona y finaliza las conexiones entre usuarios (procesos o aplicaciones) finales. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son:

 Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta).

 Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo).

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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.

En conclusión esta capa es la que se encarga de mantener el enlace entre los dos computadores que estén trasmitiendo archivos.

Los firewalls (paredes de fuego) actúan sobre esta capa, para bloquear los accesos a los puertos de un computador.

1.5.6 Capa de Presentación (Capa 6)

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

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que en 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.

Por lo tanto, podemos resumir definiendo a esta capa como la encargada de manejar las estructuras de datos abstractas y realizar las conversiones de representación de datos necesarias para la correcta interpretación de los mismos.

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1.5.7 Capa de Aplicación (Capa 7)

Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) 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, gestores de bases de datos y servidores de archivos. Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.

1.6 PROTOCOLOS DE REDES

Un protocolo es un método estándar que permite la comunicación entre procesos que potencialmente se ejecutan en diferentes equipos, es decir, es un conjunto de reglas y procedimientos que deben respetarse para el envío y la recepción de datos a través de una red. Existen diversos protocolos de acuerdo a cómo se espera que sea la comunicación. Algunos protocolos, se especializarán en el intercambio de archivos, otros pueden utilizarse simplemente para administrar el estado de la transmisión y los errores.

En Internet, los protocolos utilizados pertenecen a una sucesión de protocolos o a un conjunto de protocolos relacionados entre sí.

Un protocolo define únicamente cómo deben comunicar los equipos, es decir, el formato y la secuencia de datos que van a intercambiar.

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 HTTP (HyperText Transfer Protocol = Protocolo de Transferencia de Hipertexto).

 FTP (File Transfer Protocol = Protocolo de Transferencia de Archivos).

 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol = Protocolo Simple de Correo).

 POP (Post Office Protocol = Protocolo de Oficina de Correo).

1.6.1 TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet)

La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en la que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre redes de computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron los dos primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia.

El TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN). TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

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altos. Los niveles superiores son los más cercanos al usuario y tratan con datos más abstractos, dejando a los niveles más bajos la labor de traducir los datos de forma que sean físicamente manipulables.

La figura 1.15 muestra el protocolo TCP/IP dentro del modelo OSI.

Figura 1.15 Protocolo TCP/IP dentro del Modelo OSI

1.7 DIRECCIONAMIENTO IP (PROTOCOLO DE INTERNET)

Una dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquica a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo de internet IP, que corresponde al nivel de red o nivel 3 del modelo de referencia OSI. Dicho número no se ha de confundir con la dirección física (MAC Address) que es un número hexadecimal fijo que es asignado a la tarjeta o dispositivo de red por el fabricante, mientras que la dirección IP se puede cambiar.

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte TCP.

3 Red IP.

2 Enlace de datos Ethernet.

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Es habitual que un usuario que se conecta desde su hogar a Internet utilice una dirección IP. Esta dirección puede cambiar cada vez que se conecta; y a esta forma de asignación de dirección IP se denomina una dirección IP dinámica (normalmente se abrevia como IP dinámica).

Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados, generalmente tienen una dirección IP fija (se aplica la misma reducción por IP fija o IP estática), es decir, no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, Servidores de Nombre de Dominio (DNS), Protocolos de transferencia de archivos (FTP) públicos, y servidores de páginas web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se permite su localización en la red.

A través de Internet, los ordenadores se conectan entre sí mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, a los seres humanos nos es más cómodo utilizar otra notación más fácil de recordar y utilizar, como los nombres de dominio; la traducción entre unos y otros se resuelve mediante los servidores de nombres de dominio (DNS).

Existe un protocolo para asignar direcciones IP dinámicas llamado Protocolo de configuración de equipos dinámico (DHCP).

Una dirección IP es una secuencia de unos y ceros de 32 bits. La figura 1.16 muestra un número de 32 bits de muestra.

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Para que el uso de la dirección IP sea más sencillo, en general, la dirección aparece escrita en forma de cuatro números decimales separados por puntos.

En esta notación, cada dirección IP se escribe en cuatro partes separadas por puntos. Cada parte de la dirección se conoce como octeto porque se compone de ocho dígitos binarios.

La notación decimal punteada es un método más sencillo de comprender que el método binario de unos y ceros.

Esta notación decimal punteada también evita que se produzca una gran cantidad de errores por transposición, que sí se produciría si sólo se utilizaran números binarios. El uso de decimales separados por puntos permite una mejor comprensión de los patrones numéricos.

Tanto los números binarios como los decimales de la figura 1.17 representan a los mismos valores, pero resulta más sencillo apreciar la notación decimal punteada.

Figura 1.17 Representación de una Dirección IP

1.7.1 IP Privada

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la compañía cuente. Otra razón para el uso de direcciones de IP privadas es la escasez de direcciones IP públicas que pueden ser registradas.

Los Ruteadores en Internet normalmente se configuran de manera tal que descarten cualquier tráfico dirigido a direcciones IP privadas. Este aislamiento le brinda a las redes privadas una forma de seguridad básica, dado que por lo general no es posible que alguien desde fuera de la red privada establezca una conexión directa a una máquina por medio de estas direcciones. Debido a que no es posible realizar conexiones entre distintas redes privadas a través de Internet, distintas compañías pueden usar el mismo rango de direcciones privadas sin riesgo de que se generen conflictos con ellas, es decir, no se corre el riesgo de que una comunicación le llegue por error a un tercero que esté usando la misma dirección IP.

1.7.2 IP Pública

Una IP publica es un numerador único en el mundo que te permite conectarte a Internet mediante el protocolo TCP/IP. Nunca puede haber 2 usuarios, servidores o Ruteadores con la misma IP pública.

Las IP públicas las son visibles a través de cualquier persona que este conectada en Internet y desde cualquier parte. Los proveedores de Internet utilizan direcciones IP dinámicas y fijas públicas. Estas son un número asignado a cada uno de las computadoras que están conectadas, para identificarlos como únicos y no exista errores al momento de enviar o recibir información.

Asignación de direcciones IP

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Manualmente. Cuando el servidor tiene a su disposición una tabla que empareja direcciones físicas con direcciones IP, creada manualmente por el administrador de la red. Sólo clientes con una dirección física válida recibirán una dirección IP del servidor.

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CAPÍTULO 2

ESTRUCTURA Y COMPONENTES

DEL SISTEMA DE INTERNET DE

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Juan Car los León Montaño 31 En este capítulo se establecen las características del sistema de internet de banda ancha E-GO, así como los principales componentes que lo conforman, las funciones principales de cada uno de estos y la forma en que se relacionan entre sí, logrando una perspectiva general de la arquitectura de la red y la tecnología utilizada.

2.2 REDES DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA (WLAN)

Una red de área local inalámbrica (WLAN, Wireless Local Area Network,) es un sistema de comunicación de datos inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de éstas. Utiliza tecnología de radiofrecuencia que permite mayor movilidad a los usuarios al minimizar las conexiones cableadas y poder tener acceso a Internet.

Las características de las WLAN son las siguientes:

 Movilidad: permite transmitir información en tiempo real en cualquier lugar de la organización o empresa a cualquier usuario. Esto supone mayor productividad y posibilidades de servicio.

 Facilidad de instalación: al no usar cables, se evitan obras para tirar cable por muros y techos, mejorando así el aspecto y la habitabilidad de los locales, y reduciendo el tiempo de instalación. También permite el acceso instantáneo a usuarios temporales de la red.

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Juan Car los León Montaño 32 sin necesidad de un medio físico guiado. Al hablar de ondas de radio nos referimos normalmente a portadoras de radio, sobre las que va la información, ya que realizan la función de llevar la energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se superponen a la portadora de radio y de este modo pueden ser extraídos exactamente en el receptor final.

2.2.1 Modulación

Las señales de la banda original de frecuencias (banda base) que generan las diferentes fuentes de información, por lo general no se prestan para la transmisión directa a través de un canal dado. Por esta razón, a menudo se deben modificar considerablemente para facilitar su transmisión. A este proceso se le conoce como modulación, y fundamentalmente consiste en hacer variar algún parámetro de la señal portadora en función de la señal de banda base.

A la señal que va a ser modulada se le denomina portadora y el término banda base se emplea para designar la banda original de frecuencias de la señal, es decir, la banda de frecuencias que entrega la fuente original.

La modulación es un proceso reversible ya que el mensaje se puede recuperar en el receptor mediante un proceso llamado demodulación.

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Juan Car los León Montaño 33 Figura 2.1 Tipos de Modulación Analógica

Modulación Digital. La modulación es digital si la señal de información es una señal discreta. En forma más precisa, la modulación digital implica una transformación digital por medio de la cual la señal de banda base es originalmente función continua del tiempo, se debe previamente muestrear, cuantificar y codificar para ser digitalizada. Así pues tendremos modulación por desplazamiento de: Amplitud binaria (ASK), frecuencia binaria (FSK) y fase binaria (PSK). (Figura 2.2).

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Juan Car los León Montaño 34 M-ario es un término derivado de la palabra “binario”. La M es sólo un dígito que representa el número de condiciones posibles. Con la modulación digital, con frecuencia es ventajoso codificar a un nivel más alto que el binario. Un sistema con cuatro posibles fases de salida, es un sistema M-ario en donde M = 4. Si hubiera ocho posibles fases de salida, M= 8, etcétera.

Transmisión por Desplazamiento de Fase Cuaternaria (QPSK)

La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o, en cuadratura PSK, como a veces se le llama, es otra forma de modulación digital de modulación angular de amplitud constante. La QPSK es una técnica de codificación M-ario, en donde M=4 (de ahí el nombre de “cuaternaria”, que significa “4”). Con QPSK son posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya que la entrada digital a un modulador de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un solo bit de entrada. Con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11. En consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de 2 bits introducidos al modulador, ocurre un sola cambio de salida. Así que, la razón de cambio en la salida es la mitad de la razón de bit de entrada.

PSK de Ocho Fases (8-PSK)

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Juan Car los León Montaño 35 El PSK de dieciséis fases (16-PSK) es una técnica de codificación M-ario, en donde M = 16; hay 16 diferentes fases de salida posibles. Un modulador de 16-PSK actúa en los datos que están entrando en grupos de 4 bits (2 4 = 16), llamados quadbits (bits en cuadratura). La fase de salida no cambia, hasta que 4 bits han sido introducidos al modulador.

Modulación de Amplitud en Cuadratura (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.

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.

QAM de Dieciséis (16-QAM)

Así como en 16-PSK, el 16-QAM es un sistema M-ario, en donde M= 16. Actúa sobre los datos de entrada en grupos de cuatro (24 = l6). Como con el 8-QAM, tanto la fase y la amplitud de la portadora transmisora son variados.

2.2.2 Técnicas de Acceso al Medio

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Juan Car los León Montaño 36 identificar tres tipos básicos de acceso múltiple.

FDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencia)

Esta técnica permite separar el espectro en distintos canales, al separar el ancho de banda en pedazos uniformes de frecuencias. Del mismo modo se debe considerar una banda de guarda para evitar que las señales se traslapen. Se emplea principalmente en la transmisión analógica. (Figura 2.3).

Figura 2.3 Acceso Múltiple por División de Frecuencia

TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo)

En esta técnica las señales son enviadas en ráfagas de tiempo, además se emplea todo el ancho de banda; y tiene la capacidad de utilizar el mismo número de canales, que en un sistema analógico. (Figura 2.4).

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Juan Car los León Montaño 37 En esta técnica después de digitalizar la información, se transmite a través de todo el ancho de banda disponible. Varias señales son sobrepuestas en el canal y cada una tiene un código de secuencia único. Usando esta técnica, es posible comprimir muchas señales digitales para que ocupen el mismo espacio, que ocuparía una sola señal en el sistema analógico. (Figura 2.5).

Figura 2.5 Acceso Múltiple por División de Código

2.3 DEFINICIÓN DEL SISTEMA DE INTERNET DE BANDA ANCHA E-GO

(66)

Juan Car los León Montaño 38 Figura 2.6 Conexión del Modem Interno a una Computadora Portátil

 El sistema puede operar en varios rangos de frecuencias y es una alternativa que ofrece una solución en el envío y recepción de datos e información vía Internet.

 E-GO es un sistema inalámbrico para Servicio multicanal de distribución multipunto (MMDS) en el rango de frecuencias de (2.5 – 2.686 GHz). (Figura 2.7).

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Juan Car los León Montaño 39

Grupo Canal

Rango de

frecuencias

Grupo Canal

Rango de

frecuencias

A1 1 2500 – 2506 E1 17 2596 – 2602

B1 2 2506 – 2512 F1 18 2602 – 2608

A2 3 2512 – 2518 E2 19 2608 – 2614

B2 4 2518 – 2524 F2 20 2614 – 2620

A3 5 2524 – 2530 E3 21 2620 – 2626

B3 6 2530 – 2536 F3 22 2626 – 2632

A4 7 2536 – 2542 E4 23 2632 – 2638

B4 8 2542 – 2548 F4 24 2638 – 2644

C1 9 2548 – 2554 G1 25 2644 – 2650

D1 10 2554 – 2560 H1 26 2650 – 2656

C2 11 2560 – 2566 G2 27 2656 – 2662

D2 12 2566 – 2572 H2 28 2662 – 2668

C3 13 2572 – 2578 G3 29 2668 – 2674

D3 14 2578 – 2584 H3 30 2674 – 2680

C4 15 2584 – 2590 G4 31 2680 – 2686

D4 16 2590 – 2596 H4 32 2686 – 2692

Tabla 2.1 Carta de Canales

 El sistema también opera en otros rangos de frecuencias incluyendo 3.3 GHz y 3.5 GHz.

 No se requiere línea de vista (NLOS) es decir no se requiere de antenas con línea de vista a otra antena punto-punto, siempre y cuando el equipo este dentro de cobertura.

Figure

Figura 1.7 LAN Tradicional
Figura 2.4 Acceso Múltiple por División de Tiempo
Figura 2.5 Acceso Múltiple por División de Código
Figura 2.8 Servicios y Aplicaciones que Soporta el Sistema
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