Diseño e implementación de redes frame relay y ATM

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS ESTADO DE MÉXICO

DIVISIÓN DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN DIRECCIÓN DE MAESTRÍAS EN INGENIERÍA

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE REDES FRAME RELAY Y ATM.

TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS COMPUTACIONALES

PRESENTA

, ING. JOSE FERNANDO TA VERA PARRA

Asesor: Dr. Luis Trejo

Comité de Tesis: Dr. Jesús Sáncbez Dr. Jesús Vázquez

Jurado: Dr. Jesús Vázquez Dr. Jesús Sáncbez Dr. Luis Trejo

Atizapán de Zarawoza, Mblco, mayo de 1996.

'

Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay y A TM ITESMICEM

CONTENIDO

Objetivo General 5

Alcance 5

CAPÍTULO l. Introducción, Antecedentes y Definiciones 7

1.1. El Modelo de Referencia. de Interconexión de Sistemas Abiertos. 7 1.1.1. Nivel Físico 11 1.1.2. Nivel de Enlace de Datos 14 1.1.3. Nivel de Red o Paquete 18 1.1.4. Nivel de Transporte 20 1.1.5. Nivel de Sesión 21 1.1.6. Nivel de Presentación 22 1.1.7. Nivel de Aplicación 23

1.2. Técnicas de Conmutación 1.2.1. Conmutación de Circuitos 1.2.2. Conmutación de Mensajes 1.2.3. Conmutación de Paquetes

1.3. El Protocolo X.25

1.4. ISDN

1.5. B-ISDN 1.5.1. SON ET 1.5.2. PDH 1.5.3. SDH

CAPÍTULO 2. Frame Relay

2.1. Arquitectura de Frame Relay

2.2. Manejo y Control de la Congesti6n

(;;;;¡ ,_ /-

-------

(~

25 25 27 28

31

36

37 37 39 40

44

44

59

62

3

Diseño e Implementación de Redes Frame Relav vATM

2.5. Encapsulaci6n Multiprotocolo 2.5.1. Fragmentación 2.5.2. Encapsulación de X.25 y X. 75 en Frame Relay

2.6. Direccionamiento en Frame Relay

2. 7. Circuitos Virtuales Conmutados

2.8. Enrutllmiento y Conmutllci6n

2.9. Frame Relay Vs. X.25

2.10. Voz sobre Frame Relay

2.11. Redes Públicas de Frame Relay

2.12.~~

CAPÍTULO 3. ATM

3.1

3.2 3.2.1. 3.2.2.

TCP/IP sobre redes ATM

Frame Relay to ATM Interworking Network lnterworking Service lnterworking

3.3. Posicionamiento de Frame Relay ante ATM

3.4. Implementaci6n de ATM en Redes Locales

3.5. Mercado Mundia.l de Servicios de Banda Ancha

3.6. ¿Qué se debe cuidar al seleccionar un equipo de ATM? 3.6.1. Capacidad de Transmisión 3.6.2. Capacidad de Circuitos Virtuales 3.6.3. Señalización 3.6.4. Buffers

3.7. Tabla Comparad.va de Fabrican"'

Conclusiones Generales

ITESM/CEM

63 64 65

67

69

72

77

78

82

83

88

99

101 101 102

106

107

114

115 115 115 115 115

117

118

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av vATM ITESMICEM

Bibliografía 121

Objetivo General

Definir, establecer y justificar las tecnologías de Frame Relay y ATM a fin de consolidar modelos funcionales de interconectividad de redes que ofrezcan un alto desempeño y beneficios substanciales sobre tecnologías tradicionales.

Establecer metodologías claras que pennitan el diseño e implementación de Frame Relay y ATM en redes corporativas de datos, ofreciendo un valor agregado.

Alcance

Hoy en día nos encontramos viviendo un momento trascendental debido a la cada vez más notoria fusión de la Computación y las Telecomunicaciones.

La acelerada difusión y proliferación de redes locales de computadoras personales y estaciones de trabajo en esquemas cliente-servidor han motivado la búsqueda de mecanismos de interconexión de recursos dispersos.

Al investigar sobre tecnologías capaces de satisfacer las necesidades de transmitir mayor cantidad de información de una manera confiable, eficaz y que además proporcione un valor agregado a los sistemas actuales de comunicación de datos, se proponen las tecnologías de Frame Relay y ATM (Asynchronous Transfer Mode) como las más viables; ya que al pertenecer a la familia de conmutación de paquetes nos ofrecen características que no existen en los esquemas tradicionales de transmisión de datos.

El presente proyecto surge al tomar en consideración que estas tecnologías son nuevas en México y al estar conscientes de la necesidad de crear una cultura en la comunidad teleinfonnática; por lo que se pretende desarrollar un trabajo de investigación que pennita no sólo el entendimiento de las tecnologías Frame Relay y ATM sino tener un documento capaz de dar todos los elementos y consideraciones para el diseño e implementación de redes Frame Relay y A TM. Asimismo, se ofrecerá un análisis de la viabilidad de estas tecnologías obteniendo las siguientes aportaciones:

a) Mostrar la arquitectura, servicio y operación de Frame Relay y A TM. b) Analizar y detallar las diferencias entre Frame Relay y A TM así como mostrar su inter

conectividad. c) Analizar los beneficios de Frame Relay sobre X.25. d) Analizar los beneficios de A TM sobre tecnologías existentes como FDDI, Ethernet y

Token Ring, evaluando el desempeño de cada sistema. e) Mostrar casos de estudio.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/ay yATM

O Establecer las consideraciones en el diseño de redes Frame Relay y A TM g) Mostrar las tendencias de A TM y Frame Relay en México y el Mundo.

ITESMICEM

Un punto importante a considerar es que no existe un trabajo similar, por lo que es un proyecto que llegará a satisfacer las demandas que requiere la industria nacional así como tener lugar en el sector académico como material de apoyo.

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CAPÍTULO l. Introducción, Antecedentes y Definiciones

1.1. El Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos

La comunicación de datos es un proceso más común y cotidiano de lo que nos imaginamos. Aun para aquellos ajenos a las ciencias computacionales resulta inevitable el concebir sus actividades rutinarias sin caer en la necesidad de manejar y transmitir información. El procesamiento y tratamiento adecuado de la información es la herramienta estratégica de desarrollo de las sociedades. Es evidente que a mayor acceso y divulgación de la información mayores beneficios serán alcanzados por la humanidad. Podemos establecer que mientras al siglo XX se le caracterizó por ser la "Era de la tecnología", al siglo XXI se le calificará como la" Era del conocimiento y de la información".

El proceso más simple de comunicación de datos es la comunicación entre seres humanos, ya sea en forma oral o escrita, puesto que se cumplen los principios básicos de la comunicación: existencia de un transmisor, de un receptor y de un medio de comunicación. En la comunicación oral existen una o varias ideas a transmitir; de hecho se puede hacer la analogía con un sistema de cómputo donde el programa o aplicación a transmitir equivale a las ideas que la persona transmisora desea expresar a otra que funge como receptora. Para este caso simple el aire resulta ser el medio de comunicación que dicho sea de paso, es el encargado de transmitir las señales acústicas de la voz humana en forma de ondas senosoidales ( principio básico de la transmisión analógica). Aunque esta analogía resulta bastante clara para definir la importancia de la transmisión de datos (entiéndase datos como la información o ideas a transmitir), la comunicación escrita entre seres humanos como podría ser el sistema postal, se asemeja más a la transferencia de información entre computadoras ya que se requiere de un lenguaje (sintaxis, gramática y semántica) que nos permita expresar en forma lógica y ordenada a la información. Para que un sistema postal tenga razón de existir lo fundamental es que haya una información que se desee transmitir a un receptor; después se requiere de codificar la información mediante un conjunto de grafos que tengan un sentido y significado en el lado receptor. Esta información codificada deberá ser guardada o depositada bajo ciertos formatos (sobres) que le permitan viajar en forma transparente por el sistema postal ya que este último tan sólo deberá interpretar la dirección destino así como la dirección origen (fuente) para cumplir con el proceso de transmisión de datos sin necesidad de leer el contenido de la carta.

Bajo este esquema podemos ya darnos cuenta que las ciencias computacionales son similares a las ciencias humanas, donde cada persona se asemeja a un sistema ·de cómputo que procesa información. De la misma manera que una persona debe vivir en sociedad cumpliendo las reglas de la comunicación transmitiendo sus ideas y conocimientos para enriquecer a su sociedad; un sistema de cómputo debe ser capaz de compartir la información que posee a fin

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de simplificar procesos, compartir recursos de almacenamiento e interoperar con otros sistemas de cómputo para satisfacer necesidades.

Es aquí donde el Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos cobra la importancia que merece ya que nos permite interconectar e interoperar a sistemas de cómputo disúniles (figura 1 ), logrando el concepto de "intemetworking" gracias a las reglas preestablecidas y que se deben ir cumpliendo nivel a nivel para su total desempeflo.

figura 1

EQUIPOS, MARCAS, PLATAFORMAS DISTINTAS ... CONECTIVIDAD POSIBLE??

INTERCONECTIVIDAD ???

INTEROPERABILIDAD ???

·? (,, .

El Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos conocido mundialmente como Modelo OSI (Open Systems Interconnection) fue creado por la ISO (lntemational Standard Organization) quien es a su vez parte la ITU-T (lnternational Telecommunication Union) antes CCITT (figura 2); con el fin de poner orden entre todos los sistemas y componentes requeridos en la transmisión de datos, además de simplificar la interrelación

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entre fabricantes ya que todo dispositivo de cómputo y telecomunicaciones podrá ser referenciado al modelo y por ende concebido como parte de un sistema interdependiente con características muy precisas en cada nivel.

La idea anterior nos da la pauta para comprender que el modelo OSI existe potencialmente en todo sistema de cómputo y telecomunicaciones pero que sólo cobra importancia al momento de concebir o de llevarse a cabo una necesidad de transmisión de datos.

ONU

figura 2

ESTÁNDARES INTERNACIONALES

• UIT • CCITT .. • ISO ! 1984

OSI

El modelo OSI fue subdividido en siete capas o niveles con el fin de simplificar y detallar las funciones que se deben ir realizando a medida que se lleva a cabo una transmisión de datos.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Relav v ATM

Las siete capas del modelo son:

figura 3

7

6

5

4

3

2

1

NIVEL DE APLICACION

NIVEL PRESENTACIÓN

NIVEL DE SESIÓN

NIVEL DE TRANSPORTE

NIVEL DE RED

NIVEL DE ENLACE

NIVEL FÍSICO

ITESMICEM

MODELO

OSI

Cada uno de los niveles debe irse cumpliendo paso a paso, para que una comunicación entre dos entidades se lleve a cabo. Cada nivel puede interactuar con sus vecinos adyacentes en los niveles superior e inferior aunque también se llevará a cabo una comunicación virtual con su contraparte del mismo nivel en la entidad remota conociéndose a este proceso como "peer to peer" sin embargo, este último sólo cobrará efecto al momento de interactuar en un proceso de transmisión ya que para el establecimiento inicial de una comunicación se deberá tan solo de ir avanzando del nivel superior de una entidad (7) descendiendo uno a uno (6,5,4,3,2,1) para entonces viajar por el medio físico e iniciar su ascenso nivel por nivel (1,2,3,4,5,6,7).

10


Comunicaci6n a través del "Full OSI Stack"

Sistema 1 Sistema 2

Peer-to-Peer Aplicación 4 ... Aplicación

Presentación 4 ... Presentación

Sesión 4 ... Sesión

Transporte 4 ... Transporte

Red 4 ... Red

Enlace 4 ... Enlace

Físico 4 ... Físico

t t figura 4

Una vez establecida la comunicación las dos entidades operarán en toda su magnitud, es decir con el procedimiento ascendente/descendente y con el "peer to peer" en forma simultánea denominándose comunicación a través del "Full OSI Stack" o comunicación en U. (figura 4).

1.1.1. Nivel Físico

Es el primer nivel del Modelo OSI y en él se definen y reglamentan todas las características físicas o sea mecánicas y eléctricas que debe cumplir el sistema para poder operar (figura 5 ). Al ser el nivel más bajo es el que se va a encargar de las comunicaciones físicas entre dispositivos y de cuidar su correcta operación.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av vATM

7 NIVEL DE APLICACION

6 NIVEL PRESENTACIÓN

5 NIVEL DE SESIÓN

4 NIVEL DE TRANSPORTE

3 NIVEL DE RED

2 NIVEL DE ENLACE

1 NIVEL FÍSICO

figura 5

CARACTERÍSTICAS:

ELÉCTRICAS

MECÁNICAS

" SEÑALIZACIÓN "

ITESMIQEM

Es bien sabido que la información computarizada es procesada y transmitida en forma digital siendo ésta del tipo de dos estados físicos, los cuales son " 1 " (uno) y " O " (cero) denominados bits. Es decir, cualquier aplicación que exista (hoja de cálculo, archivo de texto o imagen por citar algunas) van a ser transmitidas en forma serial mediante una representación de "ceros" y "unos" por lo que si fuéramos capaces de monitorear en este nivel una transferencia de archivo (Ff P) lo que observaríamos sería una "fila impresionante de bits". En este nivel se lleva a cabo el proceso de llevar los datos de un punto a otro.

Un bit no es más que una señal eléctrica con un potencial determinado que le permite ser y tomar un estado de "cero" o de "uno". Para el caso de una interfaz RS-232 por citar un ejemplo, el bit "uno" tiene un umbral que va de -3 volts a -25 volts y el cero binario de +3 volts a+ 25 volts, por lo que este nivel es la parte procedural de la señalización. Es entonces en este nivel donde se reglamentan las características eléctricas para la correcta señalización en ambos puntos.

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Energía Eléctrica : + 3 a • 3 veo ó + 2s a - 25 veo

Interfaces: V.35, RS-232C. RS-449, X.21 etc.

Medios de Transmisión: Líneas telefónicas Cable de pares trenzados (UTP,STP) Microondas Cable Coaxial Fíbra Óptica Satélite

ITESMICEM

Supóngase que en un enlace de comunicaciones el transmisor genera bits con valores de -3 volts y -25 volts para el "uno binario" y el receptor está configurado para aceptar valores de cero binario con umbral de + 5 volts y + 15 volts; la comunicación de datos jamás podría realizarse debido a estas diferencias de potencial en la señalización. (Ver figura 6). En el nivel físico se encuentran reglamentadas las interfaces de sistemas de cómputo y telecomunicaciones (por ejemplo: RS-232 ó V.24, V.35, G703) además de los tipos de conectores o ensambles mecánicos asociados a las interfaces (DB-24 y RJ-45 para el caso de RS-232 ó V.24 así como Winchester y Coaxial 75 ohms para V.35 y G703 respectivamente). Es claro que si en el transmisor se tiene una interfaz V.24 y en el receptor una G703 la comunicación será imposible o si en el lado transmisor dos elementos (PC y Módem) tienen la misma interfaz (RS-232 por ejemplo) pero distintos ensambles mecánicos (DB-25 y RJ-45 respectivamente) el acoplamiento y por ende la transmisión no es posible. (En este caso se requeriría de la utilización de un acoplador de medios conocido como "transceiver" para lograr el acoplamiento entre dos conectores ensambles disímiles pero con la misma interfaz de señalización.) Por lo anterior citado podemos dejar claro que si no se cubren en primera instancia los aspectos mecánicos y de señalización (eléctrica u óptica) de los componentes, la transmisión de datos no podrá realizarse y los niveles superiores del modelo OSI no vienen al caso ya que nuestro sistema de comunicaciones no cubrió los requerimientos básicos de interconectividad.

En el nivel 1 del modelo OSI o nivel físico se ubican también todos los medios de transmisión como los sistemas de telecomunicaciones para el mundo W AN (Wide Area Network) tales como sistemas satelitales, microondas, radioenlaces, canales digitales y líneas privadas así como los medios de transmisión para redes de área locales (LAN I Local Area Network), cables de cobre (UTP, STP) y fibra óptica. Además en este nivel 1 del modelo

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OSI se ubican todos aquellos dispositivos pasivos y activos que permiten la conexión del los medios de comunicación como repetidores de LAN's, repetidores de microondas y fibra óptica, concentradores de cableado (HUB 's), conmutadores de circuitos físicos de telefonía o datos, equipos de modulación y demodulación (modems) y hasta los aparatos receptores telefónicos convencionales o de células que operan a nivel hardware como sistemas terminales. (Ver figuras 7 y 8).

ETHERNET

CAPA FISICA

CONCENTRADOR DE

CABLEADO ESTRUCTURADO

UTP : UNSHIELDED TWISTED PAIR 10 BASE T

CAPA FISICA

TOKEN-RING

figura 8

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Diseno e Implementación de Redes Frame Re/av vATM ITESMICEM

Podemos concluir estableciendo que es en el nivel físico donde se crea la infraestructura de comunicaciones de nuestro sistema de transmisión de datos además de ser el encargado de la transmisión a nivel bit de nuestra aplicación entre el transmisor y receptor.

1.1.2. Nivel de Enlace de Datos

Conocido también como nivel de Trama (Frame) o Marco, es el encargado de preparar la información codificada en forma binaria en formatos previamente definidos por el protocolo a utilizar.

Tiene su aplicación en el contexto de redes W AN y LAN ya que como se estableció previamente la transmisión de datos no es más que el envío en forma ordenada de bits de información. Podríamos de hecho concebir a ésta como una cadena de bits que marchan en una fila inmensa (para el caso de transmisiones seriales) pero esta cadena de señales binarias no tienen ningún significado hasta el momento en que se agrupan bajo reglas a fin de permitir su interpretación en el lado receptor de un manera constante.

7 NIVEL DE APLICACION


5 NIVEL DE SESIÓN


3 NIVEL DE RED

2 ___ N_1v_E_L~D~EE~~A=C:E:___.. .......

1 NIVEL FÍSICO

figura 9

1.- ENCUADRAMIENTO DE DATOS EN FORMATOS O TRAMAS.

2.- ASIGNACIÓN DE CAMPOS DE DIRECCIONAMIENTO FÍSICO O DE CONEXIÓN.

3.- ASIGNACIÓN DE CAMPOS DE VERIFICACIÓN DE ERRORES. ESOUEMASDERETRANSM~ SIONES.

HDLC,SDLC,PPP. LAPB FRAME RELAY, A TM, ETC.

Este nivel ensambla los datos en tramas y las transmite a través del medio (LAN o W AN). Es el encargado de ofrecer un control de flujo entre tramas así como un sencillo mecanismo para detectar errores (figura 9 ); es decir en este nivel y mediante algoritmos como CRC (Cyclic Redundancy Check) se podrá validar la integridad física de la trama más no será corregida a este nivel sino que se le notificará al transmisor para su retransmisión.

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En el nivel de enlace se lleva a cabo el direccionamiento físico de la información es decir, se leerán los encabezados que definen las direcciones de los nodos (para el caso W AN) o de los segmentos (para el caso LAN) por donde viajarán las tramas. Decimos que son direcciones físicas ya que las direcciones lógicas o de nuestra aplicación que pretendemos transmitir serán direccionadas o enrutadas en un nivel superior llamado nivel de red por lo que en este nivel de enlace sólo se da tratamiento a las direcciones MAC (Media Access Control) para el caso de LAN y a las direcciones de las tramas síncronas como HDLC (High-Level Data Link Control) cuyo formato se muestra en la figura 10, SDLC (Synchronous Data Link Control, de IBM), LAP B(Link Access Procedure Balance) por citar algunas para el caso de WAN.

ENCUADRAMIENTO HDLC

1 BYTE 1 BYTE 1 BYTE >= O BYTES 2 BYTES 1 BYTE

1 BYTE = 8 BITS = 1 OCTETO = 1 CARACTER

figura 10

Para dejar más claro estos conceptos hagamos una analogía con un sistema de transporte foráneo. Supongamos que existen varias personas que desean viajar de la Ciudad de México con destino a Acapulco. Las personas en este caso vendrían siendo los "bits" que deseamos transmitir los cuales debemos acomodarlos uno a uno dentro de un autobús el cual serfa la trama del nivel de enlace. En primer lugar se requiere de una carretera que una las dos ciudades. Esta infraestructura nos sería provista por el nivel físico del modelo OSI ya que en este caso la carretera vendrfa siendo nuestro medio de comunicaciones para el caso de nuestra transferencia de "bits", pudiendo ser un enlace de microondas, un enlace digital, o un segmento de LAN con cable coaxial. Una vez cubierto el nivel uno del modelo OSI (la carretera) se procede a la formación de tramas (Ethernet, Token Ring, FDDI, HDLC, SDLC, etc.) que se compararían con el tipo de autobús que pretendemos utilizar y donde iremos acomodando a los pasajeros "bits" de acuerdo al tamafio del autobús, número de asientos, funciones de los pasajeros. Así iremos asignándole a cada pasajero un lugar específico y bien determinado (quizá mediante el número de asiento) para que viaje en forma ordenada.

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Diseno e Implementación de Redes Frame Re/av vATM ITESMICEM

De esta forma es como los "bits" se acomodan dentro de la trama y dependiendo del protocolo que se utilice será el tamaño de la misma. Podemos decir entonces que la formación de la trama a nivel del enlace es la forma de agrupar los bits y bytes.

Una vez formado y lleno nuestro autobús de pasajeros se requiere indicarle en el frente su destino; en nuestra analogía será la ciudad de Acapulco. Es así como también las tramas de bytes se etiquetarán con una dirección f(sica que indicará el destino del autobús (o trama) sin que en este momento sepa exactamente por donde se irá ( o qué ruta tomará, ya que esta función será realizada por protocolos de enrutamiento de nivel tres o red, los cuales mediante métricas decidirán las rutas óptimas). Asimismo, a este nivel tampoco conocerá las direcciones lógicas de la aplicación (análogas a los domicilios de las personas en la ciudad de Acapulco).

Si comparamos al nivel de enlace de datos con el sistema postal, en este nivel sólo leeríamos el apartado postal escrito en el sobre así como el remitente (direcciones físicas), más no sabríamos a que persona va dirigida (direcciones lógicas), ya que eso corresponde a otro nivel de encapsulamiento interno en la carta. Asimismo, sólo se verifica la integridad del sobre y que vengan los datos externos completos más no se revisa el contenido de la carta para ver si hay errores de ortografía (los cuales serán revisados por niveles superiores).

De esta forma nos queda claro por qué nos referimos tan sólo a direcciones físicas de nuestra red.

Como se ha expuesto hasta este momento, en el nivel dos del modelo OSI o nivel de enlace, viven los protocolos que manejan tramas como HDLC, SDLC, LAP B, direcciones MAC, LLC, estándares de red como Token Ring, Ethernet, FDDI, ya que estos últimos manejan tramas específicas que involucran direcciones MAC. (Las topologías de "Bus", "Anillo", "Estrella" se pueden referenciar al nivel físico del modelo OSI ya que son infraestructuras de transmisión más que protocolos y carecen de direcciones. Aunque cierto es que están relacionadas con formatos como Ethernet y como no habrían de estarlo si son capas adyacentes que necesitan comunicarse entre si, siendo este uno de los principios de intercomunicación dentro del modelo OSI.)

No sólo protocolos pueden ser referenciados al nivel de enlace del modelo OSI ya que también hay dispositivos como los puentes (LAN Bridges) que por su funcionamiento (operación en base a direcciones MAC únicamente) se les puede ubicar en este nivel del modelo de referencia. El puente a diferencia del repetidor puede segmentar y direccionar estaciones de trabajo en función de la lectura e interpretación de las direcciones físicas de cada dispositivo conectado a la red. (Ver figura 11 ).

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay vATM

ESTACION 1

1100.00C7.ABDE

NIVEL DE ENLACE

ESTACION 2

1320.BF24.12AB

ETHERNET 1

ESTACION 3

1430.22AC.34DE

ESTACION 4

ETHERNET2

1.1.3. Nivel de Red o Paquete

PUENTE (BRIDGE)

ETHERNET 1 11 OO.OOC7.ABDE 1320.BF24.12AB

ETHERNET 2 1430.22AC.34DE 0126.8C01.22FB

ITESMICEM

Es el encargado del enrutamiento de los paquetes dentro de la red. (En este nivel la unidad de información ya no es la trama la cual es propia del nivel de enlace de datos siendo en este nivel el "paquete" o en su caso el "datagrama".)

Se le denomina "paquete" cuando se hace uso de un servicio "orientado a conexión" ( connection oriented) el cual significa utilizar circuitos virtuales cuyo caso típico es el del protocolo X.25, mientras que se denomina "datagrama" cuando se hace uso de un servicio "sin conexión" (connection not oriented o connectionless) donde el protocolo IP es representativo.

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Diseflo e Implementación de Redes frame Re/av v ATM

7

6

5

4

3

2

1

NIVEL DE APLICACION

NIVEL PRESENTACIÓN

NIVEL DE SESIÓN

NIVEL DE TRANSPORTE

NIVEL DE RED

NIVEL DE ENLACE

NIVEL FÍSICO

1.· REALIZA EL DIRECCIONAMIENTO LÓGICO (DE APLICACIONES).

2.· ES RESPONSABLE DEL ENRUTAMIENTO.

3.· SOPORTA Y ADMINISTRA LOS CIRCUITOS VIRTUALES.

.> figura 12

ITESMICEM

En este nivel no sólo se lleva a cabo el enrutamiento de los paquetes o datagramas también se realiza el direccionamiento de la aplicación. conocido como direccionamiento lógico (el físico es en nivel dos o de enlace de datos). (Ver figura 12). Hay una gran diferencia entre enrutamiento de la infonnación y direccionamiento de la aplicación y lo explicaremos volviendo a la analogía de nuestro autobús que se dirige de la ciudad de México hacia Acapulco. Como se recordará ya se habían cubierto los niveles 1 y 2 del modelo OSI al tener nuestra carretera, los pasajeros, el autobús (trama) y la dirección física (la ciudad destino). Ahora, al llegar al nivel 3 del modelo OSI surge la pregunta: sabemos que el destino físico del nodo es Acapulco, pero ¿por dónde se irá el autobús? ya que hay varias carreteras construidas y varias rutas que llegarán al mismo destino. Es aquí donde los protocolos de enrutamiento como RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path Firsl), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) entre otros que viven en este nivel del modelo OSI, decidirán cual es la mejor ruta. Esta desición se lleva a cabo en base al costo de la ruta (métrica), número de nodos intermedios y cantidad de tráfico que se encuentre cursando una ruta específica. Recordemos que una cosa es "a donde se va" y otra distinta "por donde se va". En este nivel del modelo de referencia de la red también se llevará a cabo el direccionamiento de la aplicación mediante direcciones lógicas (no físicas) las cuales según el protocolo nos indicarán no sólo el nodo de conmutación de la red de transporte sino la dirección final del usuario; que puede ser una estación de trabajo o algún dispositivo bien determinado que se encuentre en un segmento de red. Un caso de dirección lógica es el direccionamiento IP (Internet Protocol) el cual nos representa a un usuario específico en una red que a su vez y a otro nivel posee también una dirección física del segmento o nodo al que pertenece. (Ver figura 13 ).

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Una vez más podemos establecer que no sólo protocolos (IP, IPX, DECnet, AppleTalk, Banyan VINES, X.25) pueden ser referenciados en nivel de red o paquete. También dispositivos como enrutadores, conmutadores de X.25, PAD's entre otros que operan con direcciones lógicas son ref erenciados en el nivel 3 del modelo OSI.

NIVEL DE RED

ESTACION 1 ESTACION 2

11 OO.OOC7 .ABDE 1320.BF24.12AB

10.14 10.13

130.21.10.13 130.21.10.15 1430.22AC.34DE 0128.8C01.22FB

ESTACION :J ESTACION 4

1.1.4. Nivel de Transporte

TOKEN RING

ETHERNET 2 1430.22AC.34DE 0128.IC01.22FB figura 13

En este nivel se realiza y se garantiza la calidad de la comunicación ya que nos asegura la integridad de los datos. Es aquí donde se realizan las retransmisiones cuando la información fue corrompida o por que alguna trama (de nivel 2) detectó errores en el formato y se requiere de un reenvío del paquete o datagrama. (Ver figura 14). q~3 l ~

BIBUOY!~

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av v ATM

7 NIVEL DE APLICAC N


5 NIVEL DE SESIÓN


3 NIVEL DE RED

2 NIVEL DE ENLACE

1 NIVEL FÍSICO

1.- CORRECIÓN DE ERRORES A NIVEL APLICACIÓN.

2.- ASEGURA LA INTEGRIDAD DE LOS DATOS.

ES LA "CALIDAD" DE LA TRANSMISIÓN.

3.- VERIFICA El CONTROL DE FLUJO V LA SECUENCIA DE DATOS.

figura 14

LTESMIQEM

Si regresamos a la analogía del autobús este nivel equivale a un supervisor que está en la central de autobuses de Acapulco verificando que el número de autobús que arriva es el esperado así como el contenido de él, para verificar si los pasajeros (bits y bytes) llegaron completos y en orden (cada uno en su lugar) y de no ser así establecer contacto (peer to peer) con la capa de transporte remota para su reenvío.

En la analogía del sistema postal, es aquí donde se revisa el contenido de la carta (información transmitida) para detectar si faltaron palabras o si algunas partes no se entienden.

El nivel de transporte notifica a las capas superiores si se está logrando la calidad requerida. Este nivel utiliza reconocimientos, números de secuencia y control de flujo.

Los protocolos TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) son característicos del nivel del transporte del modelo OSI al igual que SPX (Sequenced Packet Exchange) de Novell.

1.1.5. Nivel de Sesión

Este nivel es el encargado de proveer servicios de conexión entre las aplicaciones, tales como iniciar, mantener y finalizar una sesión. Establece, mantiene, sincroniza y administra el diálogo entre aplicaciones remotas.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Relav vATM ITESMICEM

1.- PROVEE SERVICIOS TALES COMO INICIALIZAR Y FINALIZAR LAS SESIONES ENTRE APLICACIO-NES.

2.- REPORTA PROBLEMAS A LAS CAPAS SUPERIO· RES TALES COMO: FALTA DE PAPEL, DISCOS LLENOS.

3.- MANTIENE, SINCRONIZA Y ADMINISTRA EL DIÁLOGO ENTRE APLICACIONES.

7 NIVEL DE APLICACION _,.. ..,. ______ 6 NIVEL PRESENTACIÓN

5 NIVEL DE SESIÓN --------- EJEMPLOS:


3 NIVEL DE RED NetBIOS Protocol RPC (Remote Procedure Call)

2 NIVEL DE ENLACE entre Cllente-Servldor.

1 NIVEL FÍSICO figura 15

Cuando establecemos una comunicación y que se nos solicita un comando como "login", estamos iniciando una sesión con un "host" remoto y podemos referenciar esta función con el nivel de sesión del modelo OSI. Del mismo modo cuando se nos notifica de una suspensión en la sesión o proceso de impresión por falta de papel en la impresora; es el nivel de sesión el encargado de notificarnos de esto y de todo lo relacionado con la administración de la sesión. Cuando deseamos finalizar una sesión, quizá mediante un "logout", es el nivel de sesión el que se encargará de sincronizar y atender nuestra petición a fin de liberar los recursos de procesos y canales (lógicos y físicos) que se hayan estado utilizando. NetBIOS (Network Basic Input/Output System) es un protocolo que se referencia en el nivel de sesión del modelo OSI al igual que el RPC (Remote Procedure Call) utilizado en el modelo cliente-servidor. (Ver figura 15).

1.1.6. Nivel de Presentación

Se refiere a la forma en que los datos son representados en una computadora. Proporciona conversión de códigos y reformateo de datos de la aplicación del usuario. Es sabido que la información es procesada en forma binaria y en este nivel se lleva a cabo las adaptaciones necesarias para que pueda ser presentada de una manera mas accesible. (Ver figura 16).

22


1.- ASEGURA QUE LA INFORMACIÓN ENVIADA POR LA APLICACIÓN DE UN SISTEMA, SEA LEGIBLE POR LA APLICACION DELOTRO SISTEMA.

2.- TRADUCE CÓDIGOS ENTRE LAS PARTES INVOLUCRADAS, REALIZA ENCRIPTAMIENTO Y COMPRESIÓN DE DATOS.

3.- SE ENCARGA DE PRESENTAR DE UNA MANERA AMIGABLE LA INFORMA-CIÓN AL RECEPTOR.

_,.. 7 NIVEL DE APLICACION


5 NIVEL DE SESIÓN

4 NIVEL DE TRANSPORTE EJEMPLOS:

3 NIVEL DE RED ASCII (American Standard Code tor Informa-

2 NIVEL DE ENLACE tlon lnterchange)

EBCDIC (Extended Blnary Coded Declmal

1 NIVEL FÍSICO lnterchange Code) MS DOS operatlng eyetem. figura 16

Códigos como ASCII (American Standard Code for Information Interchange) y EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) que nos permiten interpretar los datos binarios en caracteres que puedan ser fácilmente manejados tienen su posicionamiento en el nivel de presentación del modelo OSI. Los sistemas operativos como DOS y UNIX, también se ubican en este nivel al igual que los códigos de compresión y encriptamiento de datos. El nivel de presentación negocia la sintaxis de la transferencia de datos hacia el nivel de aplicación.

1.1.7. Nivel de Aplicación

Es el nivel más cercano al usuario y a diferencia de los demás niveles no proporciona un servicio a ningún otro nivel (por ser el más alto o el último). Cuando se habla de aplicaciones lo primero que se viene a la mente son las aplicaciones que procesamos es decir, nuestra base de datos, una hoja de cálculo, un archivo de texto, etc., lo cual tiene sentido ya que son las aplicaciones que finalmente deseamos transmitir. Sin embargo, en el contexto del Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos al hablar del nivel de aplicación no nos estamos refiriendo a las aplicaciones que acabamos de citar. En OSI el nivel de aplicación se refiere a las aplicaciones de red que vamos a utilizar para transportar las aplicaciones de usuario. (Ver figura 17).

23


1.- ES El NIVEL MÁS CERCANO Al USUARIO. LA DIFERENCIA CON OTROS NIVELES, ES QUE AL SER EL SUPERIOR, NO PROPORCIONA SERVICIOS A NINGÚN OTRO NIVEL.

2.-AOUI VIVEN TODAS LAS APLICACIONES ORIENTADAS A COMUNICACIÓN DE DATOS.

7 NIVEL DE APLICACION ~ 6 NIVEL PRESENTACIÓN

5 NIVEL DE SESIÓN EJEMPLOS:

·- FTP: FILE TRANSFER PROTOCOL 4 NIVEL DE TRANSPORTE MAIL: CORREO ELECTRÓNICO

3 NIVEL DE RED TELNET: EMULACION DE TERMINALES

2 NIVEL DE ENLACE RLOGIN: EMULACION DE TERMINALES

EN AMBIENTES UNIX.

1 NIVEL FÍSICO figura 17

Aplicaciones como Ff P (File Transfer Protocol), Mail, Rlogin, Telnet entre otras son las aplicaciones que viven en el nivel 7 del modelo OSI y que sólo cobran vida al momento de requerir una comunicación entre dos entidades. Es por eso que al principio se citó que el modelo OSI sólo cobra importancia al momento de surgir la necesidad de intercomunicar dos dispositivos disúniles aunque OSI vive potencialmente en todo dispositivo de cómputo y de telecomunicaciones.

Hablar del modelo OSI es hablar de la parte filosófica de la transmisión de datos ya que al pretender ubicar todo dispositivo ya sea de Hardware o de Software dentro de un nivel nos lleva a un ejercicio de integración de sistemas que nos ayudará a entender nuevas tecnologías.

Hagamos un ejercicio para ver la importancia del modelo OSI. Supóngase que a este nivel, sin conocer en detalle la tecnología de Frame Relay, se nos indique que esta tecnología se referencia con los niveles uno y dos del modelo OSI. Posteriormente se nos cuestiona si UNIX puede operar sobre Frame Relay. La primera respuesta que nos vendría a la mente sería: "no lo sé, ya que no conozco como opera Frame Relay", pero si se razona apoyándonos en el modelo OSI, podríamos dar la siguiente respuesta: "Frame Relay se ubica en el nivel 1 y 2 del modelo OSI, eso quiere decir que Frame Relay sólo reglamenta el nivel físico y de enlace de datos. Al estar UNIX en el nivel 6 de OSI, son capas independientes, por lo que UNIX al igual que otros sistemas operativos de nivel 6, es transparente para Frame Relay y puede ser transportado sin ningún problema", la cual sería la respuesta correcta.

Al conjunto de los tres niveles inferiores del modelo OSI (físico, enlace de datos y red) se le conoce como lnterconectividad y al conjunto de los 4 niveles superiores (transporte,

24

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sesión, presentación y aplicación) se le conoce como lnteropera.tividad. Es lógico que no se puede tener interoperatividad si primero no se ha cubierto la interconectividad.

Cuando se ha cubierto íntegramente la interconectividad y la interoperatividad se dice que se tiene el concepto de "lntemetworking". Este concepto nos da la idea de sistemas abiertos y es donde los "Gateways" o compuertas tienen lugar cubriendo desde los niveles más bajos de conectividad hasta esquemas de conversión de protocolos que requieren de un alto grado de integración (figura 18 ).

MODELO OSI

7

6

5

4

3

2

1

NIVEL DE APUCACION

NIVEL PRESENTACIÓN

NIVEL DE SESIÓN

NIVEL DE TRANSPORTE

NIVEL DE RED

NIVEL DE ENLACE

NIVEL FÍSICO

1.2. Técnicas de Conmuttlción

INTEROPERABILIDAD

INTERCONECTIVIDAD

RED DE REDES

INTERNETWORKIN

figura 18

Para aprovechar al máximo la capacidad de los canales de comunicación existen técnicas capaces de realizar el enrutamiento y transmisión de bloques de información conocidas como técnicas de conmutación, dentro de las cuales las más importantes son:

- Conmutación de circuitos. - Conmutación de mensajes. - Conmutación de paquetes.

1.2.1. Conmutación de Circuitos

Consiste en establecer una comunicación física entre la línea del transmisor y del destinatario por medio de la asignación de un circuito eléctrico dedicado y exclusivo con todos sus recursos de tiempo, espacio y espectro de frecuencia de tal manera que las llamadas ocupan estos circuitos de comunicación mientras duren.

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En la conmutación de circuitos existe un retraso de tiempo en el establecimiento de cada llamada asociado con la asignación de recursos o medios físicos para la conexión, por lo que puede ocurrir bloqueo de información dentro de las matrices de conmutación y en las líneas físicas que son accesadas bajo un método de competencia.

La técnica de conmutación de circuitos tiene una gran aplicación en las comunicaciones telefónicas para la transmisión de voz donde se asigna un canal para una conversación telefónica y durará establecido mientras la comunicación permanezca. Sin embargo, esta técnica presenta grandes desventajas para la transmisión de datos ya que dentro de las comunicaciones de voz pueden existir pausas o pequeños cortes que para este tipo de comunicación no le afecta o no son muy notorios, mientras que para la comunicación de datos provoca pérdida de información.

Los equipos conmutadores de circuitos establecen las rutas mediante la activación de señales eléctricas entre canales telefónicos por lo que el circuito sólo será liberado bajo el requerimiento de una de las partes en comunicación (figura 19).

I I I I 1 1

Conmutación de Circuitos

figura 19

Cuando se utiliza la infraestructura telefónica para la transmisión de datos se está utilizando la técnica de conmutación de circuitos; sin embargo, aunque es posible utilizar esta infraestructura de comunicaciones para la transmisión de datos, no es la más recomendable ya que está concebida para el tráfico de voz y hay que tomar en cuenta muchas consideraciones para el manejo de datos. Imaginemos una línea telefónica que utiliza conmutación de circuitos y que por agentes externos (humedad, falsos contactos, atenuaciones) se ve afectada. En una comunicación de voz bastaría con aumentar el nivel o volumen de nuestra voz para que la persona receptora nos pueda seguir escuchando. Sin embargo, para el caso de la transmisión de datos no basta con aumentar el nivel de la señal

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ya que cualquier pequeña distorsión puede cambiar el valor de un bit de "cero" a ''uno" alterando por completo la información o mensaje que se está transmitiendo.

La conmutación de circuitos tuvo aceptación para la transmisión de datos no por sus caraterísticas tecnológicas (las cuales dejaban mucho que desear) sino por la gran cobertura geográfica que ofrecían las infraestructuras telefónicas por lo que en la actualidad aún sigue siendo una alternativa para aquellos lugares donde no se cuenta con otros medios de comunicación.

1.2.2 Conmutación de Mensajes

La conmutación de mensajes surge como una técnica más orientada a la transmisión de información binaria ya que ésta se organiza en grupos llamados mensajes los cuales viajan desde su nodo fuente hasta el siguiente nodo en su ruta y es sólo hasta que el mensaje es recibido en su totalidad por este segundo nodo cuando se selecciona el siguiente paso en su trayectoria. Pero si el canal se encuentra ocupado el mensaje esperará en cola hasta que el canal se desocupe y pueda continuar la transmisión. Podemos decir que el mensaje "salta" de nodo en nodo a través de la red usando sólo un canal a la vez, haciendo cola en los canales ocupados y siendo almacenado temporalmente en alguno de los nodos hasta que se desocupe el canal. Es por esta razón que en los centros de conmutación se conserva una cinta magnética con las comunicaciones realizadas para prevenir cualquier eventualidad.

Por sus características, esta técnica se utiliza en las comunicaciones telegráficas y en la red Telex en donde la velocidad es baja (del orden de los 110 bps) pero resulta poco atractiva para la transmisión de datos a velocidades altas.

La conmutación de mensajes resulta más eficiente que la conmutación de circuitos debido a dos características: 1) Conversión interna. Los equipos terminales de datos no requieren ser compatibles en cada extremo de la red ya que el proceso interno de conmutación de paquetes puede realizar la conversión a cualquier velocidad requerida, también conversión de código y conversión de protocolos entre terminales de datos. 2) No es susceptible a bloqueo. La capacidad de carga del conmutador de mensaje hace que la red opere sin bloquearse ya que si la trayectoria del destino está ocupada el mensaje conmutado será aceptado y se almacenará para ser entregado posteriormente con otros mensajes de otros usuarios. Pero como el usuario que origina la llamada no sabe la longitud de la información que es cargada en la red, actualmente este potencial de bloqueo es trasladado en potencial de retraso. Además, ya que el retardo promedio es relativamente bajo para la comunicación de datos, podemos considerar que un retardo pequeño es mejor que un bloqueo ya que un bloqueo requeriría de la reinicialización de todo el mensaje.

Una de las desventajas fuertes de las redes de conmutación de mensajes es que el equipo conmutador requiere de un equipo procesador bastante grande en cuanto a equipos periféricos de almacenamiento se refiere, como lo son: unidades de disco y unidades de cinta

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para que los mensajes sean almacenados indefinidamente en la red y sean transmitidos cuando el mensaje en tumo haya terminado su proceso de transición en la red. Ésta es una variable muy grande ya que algunos mensajes pueden durar unos minutos a través de la red, pero otros pueden durar hasta horas. Estos hechos de las redes de conmutación de mensajes resultan molestos para los usuarios de computadoras interactivas donde el procesamiento de su información será afectado en gran medida.

Otra desventaja para los usuarios de este tipo de redes es que una vez que su información ha transitado por la red y su proceso de comunicación ha terminado su información aún sigue almacenada en la red y por la tanto puede ser accesada por el personal operativo de la red de conmutación de mensajes afectando a la privada del usuario.

1.2.3. Conmutación de Paquetes

Los inconvenientes de los sistemas de conmutación de circuitos y conmutación de mensajes obligaron a los diseñadores de redes de transmisión de datos a utilizar una tecnología más avanzada conocida como conmutación de paquetes. La conmutación de paquetes es en gran parte un caso especial de la conmutación de mensajes sólo que aquí los mensajes son descompuestos en piezas más pequeñas llamados paquetes, cada uno de los cuales tiene una longitud específica. Estos paquetes son numerados y direccionados (según el protocolo utilizado) y trazan su camino a través de la red. De esta forma, varios paquetes del mismo mensaje pueden estar en transmisión simultáneamente obteniendo una de las principales ventajas de la conmutación de paquetes, llamado efecto de "Pipe Lining".

La conmutación de paquetes también se basa en los principios de la formación de colas y retardos por bloqueos de información. Sin embargo, puesto que los paquetes individualmente tienen un tiempo de vida corto en el sistema, el retraso promedio y la variación del retraso se mantienen muy pequeños. Los paquetes se mueven por la red bajo una técnica conocida como "guarda - reexpide" (store & forward) donde los paquetes son almacenados y reenviados de acuerdo a un mecanismo de confirmaciones. Esto es, cada centro de conmutación (nodo) después de recibir un paquete conserva una copia de él en un almacenaje (buffer) temporal, hasta que el conmutador está seguro que ha sido recibido correctamente por el siguiente conmutador o en el destino final del usuario; esto mediante la recepción de una confirmación. A diferencia de la conmutación de mensajes que usa también el principio de almacenamiento; las copias de los paquetes son destruidas cuando el conmutador recibe la confirmación y está seguro que los paquetes han sido transmitidos exitosamente. Cabe seftalar que en la conmutación de mensajes no se manejan las confirmaciones de la misma manera que en la conmutación de paquetes además de que los "buffers" que se utiliz.an en los nodos conmutadores de paquetes son de tamaño mucho menor a las unidades de almacenamiento utilizadas por los sistemas de conmutación de mensajes.

28

Diseño e Implementación de Redes frame Re/av vATM

t

......

Conmutación de Paquetes

t

ITESMICEM

figura 20

El principio de la conmutación de paquetes puede apreciarse claramente en la figura anterior (20). Los menajes del emisor se dividen en fragmentos llamados "paquetes" y se envían a la red. Los paquetes pertenecientes a distintos mensajes y por lo tanto procedentes de distintos emisores se mezclan en el canal de la red. Así, la misma línea puede servir para establecer varias comunicaciones simultáneas (a diferencia de la conmutación de circuitos y de mensajes donde un canal es reservado para una sola comunicación). Esta característica permite un aprovechamiento mayor de los canales de comunicación y por esta razón la técnica de conmutación de paquetes se ha convertido en el método de conmutación más usado tanto en redes públicas como privadas de transmisión de datos ya que permite compartir el ancho de banda y capacidad de transmisión de los medios de transmisión.

La conmutación de paquetes consiste pues en dividir antes de transmitir el flujo de datos. Este flujo se organiza en octetos acompañados de campos de "información de servicios" que permiten encaminarlos hacia su destino. Antes de enviar una transmisión de información del usuario se envía un paquete de reconocimiento el cual detectará las vías de transmisión menos saturadas y una vez elegido el itinerario ideal, los paquetes uno tras otro siguen ese camino. Más no serán los únicos en hacerlo, ya que en varios segmentos o canales de la red se encontrarán con otros paquetes pertenecientes a otros mensajes; análogamente a la forma en que distintos vehículos siguen una ruta común para ir a lugares distintos. Como resultado se explotan mejor las arterias de transmisión ya que la misma línea puede servir para varias comunicaciones.

Una red de conmutación de paquetes consta de un conjunto de nodos que son interconectados mediante enlaces punto a punto.

Un nodo puede considerarse también como un conmutador de paquetes (Packet Switching Exchange, PSE) o como un equipo de terminación de datos (Data Terminal Equipment,

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DTE). En las redes de conmutación de paquetes los DTE's no están conectados directamente entre sí. Un DTE está conectado mediante canales de comunicación a un Equipo de Comunicación de Datos (Data Circuit-tenninating Equipment, DCE). Una característica importante de la conmutación de paquetes es precisamente la asignación dinámica de recursos; es decir, el ancho de banda se utiliza sólo al transmitir los datos y no en todo momento. Cuando un DTE solicita una llamada a una dirección destino en la red que corresponde a otro DTE específico, se establecerá un circuito virtual. Un circuito virtual es un circuito lógico que se crea sobre un enlace o medio físico: es decir, a través de un canal de comunicaciones se establecerá un subcanal lógico o virtual para transportar una comunicación determinada. Así, varios circuitos virtuales podrán estar definidos simultáneamente sobre un mismo enlace o medio físico sin que exista colisión entre ellos. Existen dos tipos de circuitos virtuales: los permanentes y los conmutados. Los circuitos virtuales permanentes (Permanent Virtual Circuit, PVC) son conexiones lógicas que se establecen en forma predeterminada; es decir, la trayectoria que tendrán a través de la red será siempre la misma. Por lo general, los circuitos virtuales permanentes son definidos por el operador de la red, mientras que los circuitos virtuales conmutados (Switched Virtual Circuit, SVC) son negociados por la red (DTE's) en base a la demanda y disponibilidad de troncales entre nodos, por lo que pueden establecer y usar trayectorias distintas cada vez que se establecen.

Confonne la solicitud de llamada transita por la red la inteligencia distribuida en la red elegirá la ruta óptima para el circuito virtual. El criterio para seleccionar la ruta se basa en las líneas troncales o nodos disponibles (menor tráfico) así como el menor número de nodos de red intennedios. Por cada línea troncal que transmita un circuito virtual se le asigna un solo número de canal lógico (Logic Channel Number, LCN). Esto se hace con el fin de diferenciar una llamada virtual de otra. Es por esto que muchas llamadas virtuales procedentes de diversos DTE's pueden compartir la misma línea troncal entre nodos. El LCN es el que proporciona a la red la información para identificar los diversos paquetes de datos que transitan por ella para direccionarlos hacia un destino correcto. El máximo número de LCN's que puede ser asignado hacia una línea troncal en especial depende de muchas variables, siendo la principal la velocidad de la línea. A este concepto se le conoce como "multiplexaje lógico o estadístico", que permite que la red alcance un alto índice de utilii.ación de las líneas. Cuando ocurren condiciones de sobrecarga en el tráfico de datos que fluye por la red, la inteligencia distribuida de la red emplea mecanismos de control de flujo, de prevención o correción de congestión y de colas de espera para evitar que se pierdan datos.

Una red de conmutación de paquetes puede ser pública o privada. Una red pública pertenece por lo general a un organismo o administración de telecomunicaciones con cobertura nacional o a alguna compañía privada de telecomunicaciones en aquellos países en que esto se permite. La idea de las redes públicas de conmutación de paquetes va orientada hacia el beneficio

que se obtiene al no arrendar enlaces de telecomunicaciones de larga distancia nacionales

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haciendo uso de una infraestructura compartida por varios usuarios. En el caso de redes privadas de conmutación de paquetes, su objetivo es el de proveer de una infraestructura de transmisión de datos con calidad y cónfiabilidad a una empresa determinada. Para redes públicas de conmutación de paquetes existe un plan de numeración internacional, lo cual significa que cada conexión a la red tiene su número único, el cual es válido en todo el mundo (de forma similar al sistema telefónico de voz comercial). Estas claves o planes de numeración se les conoce como DNIC. Por ejemplo, para el caso de la red X.25 Telepac en México se le asignó un DNIC de 3340, a la red Telenet de Sprint en Estados Unidos se le asignó el DNIC 3110. Posteriormente se indica la clave de la ciudad, computador y puerto de acceso en él a fin de formar la dirección completa. De esta forma la dirección 3340 905 00100 34 correspondería al puerto 34 del computador 100 ubicado en la ciudad de México y en la República Mexicana pudiendo ser accesada desde cualquier lugar del mundo. Estos esquemas son similares a los que se utilizan en redes basadas en otros protocolos como el caso de Internet, la cual opera mediante el protocolo TCP/IP con direcciones IP válidas y únicas en todo el mundo. Es decir, a fin de no tener direcciones repetidas y que provoquen problemas de acceso, se ha establecido una administración que controla y asigna direcciones válidas a fin de no crear confusiones. Para el caso de redes privadas se tiene su propio plan de numeración operando sin ningún problema mientras no se intente accesar o transitar a través de redes públicas.

Al comparar la técnica de conmutación de paquetes con la de conmutación de circuitos, veremos que la segunda es incapaz de interconectar datos a diferentes velocidades, equipos asíncronos y síncronos así como colocar diversas conexiones sobre un solo medio de transmisión.

La técnica de conmutación de paquetes se ha consolidado como una tecnología robusta y eficiente que ofrece un alto desempeño para la transmisión de datos. Por tal motivo ha sido la base para el desarrollo de las llamadas tecnologías de conmutación de paquetes rápidas (Fast Packet Switching) dentro de las cuales encontramos a Frame Relay, SMDS y ATM.

1.3. El Protocolo X.25

El protocolo X.25 es una recomendación de la UIT-T (antes CCITT) que específica la interfaz y el protocolo que se debe utilizar para conectar equipos de conmutación de paquetes síncronos a redes de conmutación de paquetes. El protocolo X.25 utiliza los niveles físico, enlace de datos y paquete del modelo OSI.

El nivel físico de X.25 establece las características mecánicas (físicas) y eléctricas que deben cumplirse entre un DTE y un DCE.

Dentro de las interfaces utilizadas en X.25 encontramos la interfaz X.21 con conector DB· 15 (estándar ISO 4903) y la interfaz X.21 bis (para accesos "dial-up") con el estándar V.24 ó RS-232-C, utilizando un conector DB-25 (estándar ISO 2110). También se soporta el conector RJ-45.

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El "1" binario se obtiene con un voltaje de -3 a -25 Volts, y el "O" binario con voltaje de +3 a+ 25 Volts. La resistencia de carga RL, debe ser de entre 3000 y 7000 ohms, manejando capacidades de transmisión de hasta 19.2 Kbps. También se soporta la interfaz V.35 para capacidades de transmisión mayores, con conectores tipo ''Winchester''.

El nivel de enlace de datos tiene a su cargo la verificación de la integridad de la trama revisando que ésta se encuentre completa, para lo que utiliza un algoritmo de CRC (checksum). Si un bit de error es detectado, el receptor no mandará el "acknowledge" (reconocimiento) correspondiente y después de la expiración de un temporizador, el transmisor reenviará la información. En este nivel se realizan también las siguientes funciones: "set-up" lógico del enlace, transmisión de la información (aplicación), borrado (clearing) lógico del enlace. X.25 utiliza HDLC como formato de encuadramiento y a LAPB y LAP para su operación, el cual está basado en HDLC. (LAPB significa Link Access Procedure Balanced, lo cual significa que tanto el DTE como el DCE son capaces de iniciar la comunicación. Para el caso de LAP, se carece del balanceo, por lo que no indistintamente se establece la sincronía "handshake" entre el DTE y el DCE.) En la.figura 21, se muestran los pasos que se llevan a cabo a fin de establecer el enlace; donde a cada envío corresponde un reconocimiento (ack).

DTE

link set-up

ack

information

ack

..... information

ack

Encuadramiento HDLC

El Protocolo de Enlace

figura 21

En el encuadramiento HDLC se manejan dos campos llamados "Flag" que son las banderas de sincronía para indicar donde se inicia y termina la trama, el campo denominado "Address" se utiliza para definir las direcciones de nodos. Dentro del campo de control se especifica que tipo de trama se trata; destacando las siguientes:

I Information Frame

32


RR RNR REJ DM SABM DISC VA FRMR

Receive Ready Receive Not Ready Reject Disconnect Mode Set Asynchronous Balanced Mode Disconnect Unnumbered Acknowledge Frame Reject

ITESM!CEM

El campo de información sirve para transportar los datos de niveles superiores y finalmente el campo denominado FCS Checksum, se utiliza para verificar la integridad de la trama.

En la figura 22, se muestra el mensaje SABM y la respuesta UA que se utilizan para realizar el "link set-up", así como el mensaje DISC y la respuesta UA para realizar el "link disconnection" a nivel 2 (LAP B).

DTE

......

DTE

SABM

UA

DISC

UA

link disconnection

LAPB link set-up

figura22

X.25 utiliza como medio de transmisión la infraestructura telefónica, razón por la cual se requiere de un alto grado de verificación de paquetes en cada nodo. Para realizar de una manera más confiable esta función, X.25 maneja un control de flujo por medio del 1'tamaft.o de ventana" que nos indica el número de tramas que pueden ser enviadas antes de recibir un reconocimiento. (Otros protocolos como TCP/IP tienen un esquema de ventas deslizantes basados en indicar el número de byte que se espera). En X.25 con LAPB el tamaft.o de ventana es usualmente 7 (parámetro k).

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En ambientes de enlaces satelitales donde el retardo es considerable (alrededor de 300 mseg) se debe incrementar el tamaño de ventana para dar más tiempo a la trama de arribar sin que se considere un error. En estos casos suele ser el tamaño de ventana de 127 llamándosele módulo 128.

Para llevar un control de las tramas enviadas, X.25 asigna contadores en cada trama de información dentro del campo de control, siendo N(S) el número de secuencia de la trama que se envía y N(R) el valor del contador de las tramas recibidas sin error. El tamaño de estos contadores es de 3 bits dentro del campo de control, contándose de O a 7 y denominándose módulo 8. El modo extendido utiliza números de secuencia de 7 bits denominándose módulo 128.

N (R) l N(R) N(R) P/F N(S) N(S) N(S) o bit 8 bit 1

El nivel de enlace de datos interactúa con el nivel de red para lo cual el paquete es encapsulado dentro de la trama de información (figura 23 ).

I Frame

, , , , , , ,

Packet

, , , , ,

, , ,

, , , ,

LCN Logical Channel Number

' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '

figura 23

El nivel de red es el encargado de establecer las llamadas virtuales a través del establecimiento de circuitos virtuales que son identificados por el LCN (Logical Channel Number). Es aquí donde se direcciona nuestra aplicación. Aquí también se lleva a cabo la confirmación de entrega de datos ( data delivery confirmation) utilizando el "Delivery Confirmation Bit" (D bit) el cual viaja en este paquete.

Para el establecimiento de un circuito virtual se requiere de un proceso "end-to-end" es decir, que involucra a ambos destinos. El DTE envía un paquete de "Call Request" a la red de conmutación de paquetes donde es auxiliado mediante un paquete interno "Call".

34


El último nodo de la red de conmutación de paquetes envía un paquete "Incoming Call"al DTE destino quien ahora ya puede contestar con un paquete "Call Accepted"; éste a su vez es auxiliado por la red mediante otro paquete interno llamado "accept". El DTE originador finalmente recibe un paquete de "Call Connected" y el circuito virtual esta establecido (set-up) y la transferencia de datos puede iniciar (figura 24). El establecimiento de un circuito virtual puede tomar desde la fracción de un segundo hasta unos pocos segundos dependiendo si la llamada es local o internacional. El LCN es seleccionado entre el DTE y la red en cada extremo.

Llamada Virtual

DTE DTE

DCE Local DCE remoto

Call request

Call Connected

LCN 8

---~ Call

.--Accept

figura 24

Incoming Call

Call Accepted

LCN 1

El protocolo X.25 tuvo mucha utilización durante los años 70's y 80's cuando la infraestructura digital era escasa y costosa por lo que las líneas y circuitos analógicos representaban la mejor alternativa pero requerían de un protocolo robusto que garantizara una buena calidad en las transmisiones de datos. En la década de los 90's, con el advenimiento de una tecnología digital más al alcance del usuario; X.25 se ve relegado a localidades geográficas donde no se tengan facilidades de circuitos digitales (requerimiento de implementar Frame Relay) o para aplicaciones que sean dependientes de X.25.

X.25 es un protocolo muy inteligente pero a la vez complejo. Las tendencias actuales en materia de telecomunicaciones van cada día a quitarle inteligencia a la red y dársela a los equipos del usuario en los extremos, quienes cada día se ven beneficiados con procesadores más poderosos que los que exisúan cuando X.25 surgió.

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1.4. ISDN (Integrated Service Digital Network)

Como su nombre lo indica, es la Red Digital de Servicios Integrados. Es una arquitectura de red que utiliza tecnología digital para soportar servicios de voz, datos e imagen a través de interfaces estándares por medio de cables (pares trenzados) de hilos telefónicos. De esta forma al usuario de ISDN se le otorga un solo medio de transmisión para transportar sus aplicaciones de voz, datos e imágenes, siendo la compañía telefónica que proporciona ISDN la encargada de dar tratamiento a cada una de las seflales que recibe del usuario.

Convencionalmente las aplicaciones de ISDN incluyen: voz por teléfono, comunicación de datos por circuitos o por conmutación de paquetes, servicios de mensajería de texto como email, telex, teletexto y fax. Servicios futuros que se contemplan sobre ISDN son: telemetría en el hogar (alarmas remotas, control del medio ambiente remoto del hogar), video conferencia, servicios de directorios y catálogos de tiendas.

En la relación de ISDN con OSI podemos ubicar a ISDN en los primeros tres niveles: físico, enlace de datos y red.

El estándar de ISDN define dos tipos de canales: transparentes y no transparentes.

Canales transparentes: transportan voz y servicios de datos de alta capacidad solicitados por el usuario e independientes del protocolo usado. Canales no transparentes: transportan la información del protocolo para realizar funciones específicas en la red.

Canal de Señalización Común.

Define dos tipos de canales, conocidos como canal B y canal D.

Canal B: (Bearer channel) el cual es un canal digital transparente operando a 64 Kbps para ser utilizado por voz digital o transmisiones de alta capacidad.

Canal D: (Data channel) es un canal digital no transparente operando a 16 ó 64 kbps, para administrar uno o más canales B mediante señalización. Además, los canales D son utilizados para telemetría.

Existen dos tipos de servicios: BRI (Basic Rate Interface) y PRI (Primary Rate Interface).

BRI: Consiste de dos canales By un canal D. Especifica un solo punto de acceso hacia la ISDN. El BRI es también conocido como "Digital Subscriber Line" (DSL).

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PRI: Define múltiples conexiones hacia ISDN y es utilizado para conectar PBX's y LAN's, así como otros dispositivos de conmutación multiservicios hacia la ISDN. Consiste de 23 canales By un canal D (esta capacidad es equivalente a un Tl) para el caso de Estados Unidos de Norte América y Japón, mientras que para Europa y México se utilizan 30 canales By un canal D.

Un tipo de canal adicional conocido como canal Hes soportado en ISDN. El canal H (High Speed) es un canal digital transparente cuya capacidad es equivalente a un Tl. Hay 3 tipos de canales: el HO (384 Kbps), el Hl 1 (1.536 Mbps) y el H12 (1.920 Mbps). El estándar en los Estados Unidos de Norte América soporta el canal HO y el Hl 1 mientras

que en Europa se soporta el HO y el H12. Estos canales H no están totalmente definidos y una nueva versión para "Broadband" conocida como H4 a 135 Mbps ha sido propuesta.

El comité del IEEE 802.9 continúa desarrollando especificaciones para un estándar que incorpore voz y datos sobre una misma red. El objetivo es lograr la compatibilidad de ISDN con los servicios MAC de 802 utilizando TDM (Time Division Multiplexing).

1.5. B-ISDN (Broadband- ISDN)

Broadband ISDN es la Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha y su nombre surge del hecho que opera sobre canales digitales cuyo ancho de banda proporciona una capacidad de transmisión superior a los 34 Mbps. B-ISDN es la infraestructura digital que permite el desarrollo del concepto de AON "Ali Optical Network" y que servirá como la base de la supercarretera de la información siendo capaz de transportar señales de voz, video y datos; estos últimos mediante protocolos como Frame Relay y A TM. Dentro de B-ISDN encontramos estándares como SONET, PDH y SDH que a continuación se presentan:

1.5.1. SONET (Synchronous Optical Network)

Es uno de los estándares utilizado en las redes de fibra óptica. SONET está emergiendo como una nueva familia de estándares de enorme ancho de banda, con alta capacidad de transmisión y una de las más importantes tecnologías de transporte de datos de los 90's.

SONET fue propuesto por Bell Communications Research (BellCore) a fines de los 80's y ha sido adoptado por el ANSI (American National Standard Institute). El grupo XVII del ITU-T ha desarrollado una recomendación que se encuentra en su Fase Il. Las especificaciones de SONET están descritas en ANSI T-1.105 y T-1.106.

SONET está basado en capacidades de transmisión que son múltiplos de 51.84 Mbps, por lo que es factible acomodar señales PDH de E3 (34 Mbps) y T3 (45Mbps).

37

Diseño e Implementación de Redes frame Re/ay yATM JTESMtCEM

SONET utiliza múltiplos de la trama STS-1 (Synchronous Transport Signal - Level 1) la cual se transmite a 51.48 Mbps y es la base para rangos de transmisión mayores en SONET. La trama STS-1 tiene 9 filas por 90 columnas de bytes para una capacidad total de 81 O octetos de información.

Cada trama es transmitida en un período de 125 microsegundos con una capacidad total de 51.840 Mbps (810 octetos/trama"' 1 trama/125 microsegundos "' 8 bits/octeto). De las 90 columnas de datos 3 de esas columnas (o 27 octetos) llevan "overhead "como el ''framing" y el monitoreo de errores e información de administración. La carga (payload) de STS-1 es entonces de 783 octetos (810 - 27) o 50.112 Mbps.

El "payload" de STS-1 puede ser subdividido para transportar seflales digitales de rangos menores como DSl (1.544 Mbps), El (2.048 Mbps) y DSlC (3.152 Mps). Estas sefiales son "mapeadas" en formatos llamados "tributarias virtuales" (VT's, virtual tributarles) y luego transportadas dentro de tramas de SONET.

Para proporcionar SONET a rangos mayores (mas allá de 51.840 Mbps) múltiples tramas de STS-1 son intercaladas por byte. Por ejemplo, tres tramas de STS-1 pueden ser combinadas en una trama de STS-3 operando a 155.520 Mpbs. Este proceso de combinación es llamado "concatenación" y se representa agregando una "c" como en el caso de STS-3c.

Para cada señal eléctrica STS-n, existe una correspondencia a nivel portadora óptica representándose mediante las siglas OC-n (Optical Carrier de orden "n"). Así para representar un canal de 51. 84 Mbps se utiliza la nomenclatura OC-1, para un canal de 155.52 Mbps se utiliza OC-3. En la siguiente tabla se muestra las relaciones entre STS-n y OC-n.

Señal Portadora Capacidad de # de canales Eléctrica Óptica Transmisión (Mbps) TI 's T3's de 64kbps

STS-1 OC-1 51.84 28 1 672 STS-3 OC-3 155.52 84 3 2016 STS-9 OC-9 466.56 252 9 6048 STS-12 OC-12 622.08 336 12 8064 STS-256 OC-256 13,271.04 7168 256 172,032

Las señales de SONET son transmitidas a través fibra óptica mono modo (single-mode). Las arquitecturas de FDDI, IEEE 802.6 (MAN's), Distributed Queue Dual Bus (DQDB), y SMDS (Switched Multimegabit Data Service) pueden operar sobre SONET.

SONET opera en el nivel físico del modelo OSI, y en este nivel su funcionalidad se divide en 4 subniveles:

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* Nivel Fotónico. Maneja la transportación de bits a través del medio físico (fibra óptica, mono modo o multimodo ). Convierte las Señales de Transporte Síncronas (STS) que son señales eléctricas en señales ópticas de nivel de portadora óptica (OCL). Los dispositivos Opto-electrónicos son usados para comunicarse en este nivel.

* Nivel de Sección. Este nivel es responsable del transporte de tramas del "Section Over Head" (SOH) a través de la fibra. Otras responsabilidades de este nivel son monitoreo de errores, encuadramiento y "scrambling".

* Nivel de Línea. Este nivel es responsable de la confiabilidad de la transferencia de los datos de usuario contenidos en el SPE (Synchronous Payload Envelope), LOH (Line Overhead), sincronización, multiplexación y mapeo del "payload" a tramas STS.

* Nivel de Ruta (Path): Es el responsable de proporcionar el transporte apropiado entre el "Path" y el equipo terminal para los servicios requeridos por los niveles superiores como T 1, T3, El, etc. También maneja el mapeo de estos y del POH (Path Overhead) para transportarlos sobre el medio a través del nivel de línea.

1.5.2. PDH

Los sistemas de transmisión digital actuales utilizan Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy). Esto significa que las señales digitales se transmiten a cierta tasa nominal de bits dentro de ciertas tolerancias definidas; esto es, cada señal opera a una frecuencia ligeramente diferente. Esto requiere que el flujo completo de transmisión sea desmembrado y reensamblado cada vez que se derivan o insertan las señales transportadas, lo cual repercute en ineficiencias especialmente a velocidades de transmisión mayores. Cuando se combinan estas señales para formar grupos de mutiplexación, las fluctuaciones de frecuencias individuales se compensan por un proceso de adaptación de reloj denominado justificación de impulsos.

Debido a que este proceso de justificación depende de la frecuencia momentánea de la señal tributaria y de la señal de multiplexación, se necesita primeramente descomponer este proceso para que pueda formarse un nuevo grupo, llevándose entonces a cabo nuevamente el proceso para ese grupo. Las seflales tributarias de una seflal de multiplexación se combinan en bits para luego añadir la información adicional de alineación de trama y adaptación de frecuencia.

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Diseño e Implementación de Redes frame Relav vATM tTESMtCEM

Estados Unidos de Rang;o en Mbps Norte América y Japón Europa y México

0.064 oso EO 1.544 DSl (Tl) 2.048 El (30 EO's) 3.152 DSlC 6.312 DS2 (T2) 8.448 E2 (4 El's)

34.368 E3 (4 E2's) 44.736 DS3 (T3)

139.264 E4 274.176 DS4

La interfaz DS3 y menores utilizan cable coaxial como medio de transmisión.

1.5.3. SDH (Synchronous Digital Hierachy)

La técnica de transmisión de SONET (Synchronous Optical Network, Red Óptica Síncrona) sólo fue usado en el mercado norteamericano con una velocidad básica de 50 Mbit/s. CCITT modificó el estándar SONET para hacerlo más aplicable. Al nuevo estándar de transmisión CCITT lo llamó SDH (Synchronous Digital Hierachy, Jerarquía Digital Síncrona), definiendo un módulo de transferencia síncrona (STM-n).

Capacidad de Transmisión (Mbps)

51.84 155.52 466.56 622.08 933.120

1244.160 2488.370

SONET

STS-1 STS-3 STS-9 STS-12 STS-18 STS-24 STS-48

STM-1 STM-3 STM-4 STM-6 STM-8 STM-16

La relación entre SONET y SDH radica en el intercalamiento de 3 tramas de SONET en 1 una trama de SDH.

En las redes de transmisión tradicionales muchas de sus conexiones se encuentran punto a punto y son requeridos multiplexores, regeneradores, equipo de transmisión de línea, etc.; SDH cumple las especificaciones de red para proporcionar un servicio completo desde canales de baja velocidad a alta velocidad. Una diferencia notable con respecto a los sistemas existentes es el uso de multiplexaje sincrónico, el cual permite un demultiplexaje más sencillo desde las troncales de alta velocidad hasta canales con tasas de transmisión tan bajas como 64 kb/s. Otro cambio es la fracción del ancho de banda de la señal SDH destinada a encabezado o a funciones de control, la cual es aproximadamente un orden de magnitud mayor. Esto coloca mucho más inteligencia en la red de transmisión y abre más posibilidades de programación, supervisión y control remotos y automáticos de los

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elementos de la red. La SDH contiene un mecanismo explícito para manejar fallas de reloj o conexiones entre redes temporizadas con fuentes distintas. Es posible transferir formatos de señal de E.U. a Europa y viceversa; también permitirá mayor flexibilidad de enrutanúento, reenrutamiento, protección de trayectos y facilidad general de gestión de red. La filosofía que subyace en el estándar se basa en que cualquiera de las velocidades de transmisión utilizadas actualmente pueda ser empaquetada en contenedores de tamaño estándar y localizados en una posición fácilmente identificable dentro de la estructura multiplexada. Todas las velocidades actualmente utilizadas tienen correspondencia en los contenedores llamados contenedores virtuales (VC). Una vez localizados en contenedores se pueden integrar juntos en formatos estándar.. De esta forma la estructura se puede utilizar para transportar canales europeos de 2 Mbit/s, 8 Mbit/s, 34 Mbit/s y 140 Mbit/s o norteamericanos de 1.5 Mbit/s, 6 Mbit/s, y 45 Mbit/s. Se ha escogido la velocidad de 155 Mbit/s como la velocidad básica.

A esta velocidad se le llama nivel 1 del módulo de transporte síncrono (STM-1) y forma el bloque básico para un tráfico de mayor velocidad binaria (figura 25 ).

155 Mbit/e

STM-1 STM-N

....._ - 1-- ,___

- 1--

2/8 8/34 34/140 140/581 ._____

- 1--

....._ - 1-- -

2048 Mbit/e 8448 Mbit/e 34,318 Mbit/• 131,214 llllllt/8 ..... Mbit/•

figura 25

Integración de canales de baja y alta velocidad

La necesidad de operar en el segundo nivel SDH (STM-4) a 622 Mbit/ses que aquí se pueden mezclar señales de banda angosta y seftales de banda ancha.

El punto central de una red SDH es un transconector que puede programarse para interconectar varios afluentes o contenedores virtuales entre las diferentes seftales

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Diseño e Implementación de Redes frame Relav vATM ITESMICEM

portadoras y comunicarse con otros transconectores o con un ordenador de control central a través de interfaces Q.

ESTRUCTURA DE TRAMA SDH

La trama básica en SDH es el módulo de transporte síncrono de primer nivel (STM~ 1) y se repite cada 125µs y puede ser representada como una matriz de 270 bytes por 9 renglones; 9 bytes de la trama corresponden al encabezado de la sección (SOH) y apuntadores y 261 bytes corresponden a la trayectoria (POH) y a contenedores virtuales (VC); de lo cual se obtiene:

(261 bytes + 9 bytes) * 9 renglones = 2430 bytes/trama (3.1)

2430 bytes/trama * 8 bits/byte * 8000 tramas/seg. = 155.520 Mbit/s (3.2)

FWJO DE BEfi 111.12 11 blt/1 ~-/

--

I AENGLONE s SOH

--'~

I COLUMNAS

IF t IF

1

~ 2430 BYTES/TRAMA

POH, VC-4

281 COLUMNAS figura 26

En el encabezado se proporciona toda la información necesaria para la multiplexación y demultiplexación de la trama STM-n, la supervisión de línea y sección, y el tratamiento de canales insertados de comunicaciones. Estos canales pueden transportar información de la gestión de red entre elementos de red y el sistema de operación utilizando el protocolo Q definido en la recomendación G.771 del CCITI.

Es una realidad que el tamaño, grado de complejidad y topologías de las redes privadas y públicas en todo el mundo, se encuentran en constante cambio, a fin de adaptarse a los requerimientos de las aplicaciones. La razón es muy simple, el tráfico de datos se ha ido incrementando por la demanda de aplicaciones como EDI (Electronic Data Interchange),

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay y ATM ITESMICEM

transferencias de archivos de gran volumen, CAD/CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) así como el crecimiento explosivo de computadoras personales y de Estaciones de Trabajo (WorkStations). En la figura 27, se muestran los requerimientos que se han tenido en cuanto a capacidades de transmisión (Mbps).

Requerimientos enMbps

1,000 Multimedia

500

100

4

Simulación de Modelos

Workstation A Supercomputadora

CAD/ CAM/

T , CAE

rans,erenc1a de Archivos

. Imágenes Procesamiento Méd' 1cas de Imágenes

Video Desktop

2 Compartir Archivos de PC

Term o A Host

1986 1988 1990 1992

CAPÍTULO 2. Frame Relay

1995

figura 27

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2.1. Arquitectura de Frame Relay

Frame Relay (o relevo de tramas) es una tecnología para transportar información a través de redes privadas y públicas; siendo también una interfaz entre ambas. Su nombre surge del hecho de trabajar con paquetes de información denominados tramas. Estos paquetes o tramas son la unidad básica de transporte. Frame Relay es un protocolo basado en los principios de conmutación de paquetes (al igual que X.25 y ATM) aunque la definición estricta ubica a X.25 como un protocolo de conmutación de paquetes y a Frame Relay y ATM como protocolos de conmutación rápida de paquetes (Fast Packet Switching). Ver figura 28.

Packet Switching

Fast Packet

Switching

figura 28

Hay sin embargo otra gran diferencia entre los tres ya que X.25 y Frame Relay son protocolos que se utilizan solo en el contexto W AN mientras que ATM tiene su aplicación tanto en el mundo W AN como en el LAN

Frame Relay es una tecnología basada totalmente en estándares tanto del ITU-T como de ANSI y del Foro de Frame Relay (ver anexos) por lo que es un protocolo maduro, ya que aunque en México se introdujo fuertemente hasta 1995, en los Estados Unidos existen diversas redes públicas regionales y nacionales de Frame Relay, lo cual nos demuestra que es una tecnología probada y no experimental como aún es considerada por algunas personas (más por falta de conocimiento que por mala intención).

Algunas redes en diferentes partes del mundo que ofrecen servicios de Frame Relay son:

• Intermedia Communications

• PacNet Communications

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Diseflo e Implementación de Redes Frame Re/av v ATM tfESM(CEM

• Centel Corp.

• G TE Telephone Operations

• McCaw Cellular Communications

• Peñormance Systems lnternational (PSI)

• Wiltel

• British Telecom

• Deutsche Budenpost

• Telekom

• Telecom Finland

• US West

• Ameritech

• Bell Atlantic

"' BellSouth Corporation

• Pacific Bell

Cierto es que no es fácil introducir una nueva tecnología a un país ya que se debe realizar una gran inversión tanto en equipos, capacitación y lo más importante en crear la cultura que sea capaz de aceptar nuevas tecnologías sobre las ya existentes y obsoletas en muchas ocasiones.

Al ubicar a Frame Relay dentro del contexto del modelo OSI éste tiene su lugar de acción en el nivel 2. Esto es que sólo reglamenta los primeros dos niveles definiendo las características físicas, mecánicas y eléctricas que deben ser tomadas en consideración en el nivel uno, mientras que en el nivel dos se estructura la trama y se lleva a cabo su direccionamiento. Este direccionamiento es a nivel de enlace definiéndose tan sólo los nodos destino y no la aplicación (TCP/IP por ejemplo), la cual irá encapsulada dentro de la trama Frame Relay.

El formato de la trama de Frame Relay es muy similar al formato HDLC y se muestra en la figura 29.

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TRAMA " FRAME RELAY " F

L HEADE A G

Bytes J 2

DLCI

User Data Fleld

( IP, IPX,HDLCISDLC , X.25 etc. )

DLCI

Frame Check Seque

2

Bits 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1

F L A G 1

figura 29

Se tienen dos campos de sincronía llamados Banderas (Aag) que definen el comienzo y el final de la trama. Estos campos son de 1 byte de longitud y se pueden representar como la serie 01111110 ó 7EH.

La segunda parte del formato de Frame Relay es el "Header" o encabezado el cual consta de 2 bytes con los siguientes componentes:

* DLCI. Data Link Connection ldentifier, ocupando del bit 3 al bit 8 del primer byte conocido como "high order" y del bit 5 al 8 del segundo byte "low order".

* C/R: Command/Response bit (0/1), utilizado por los protocolos de alto nivel y no examinado por el protocolo Frame Relay en sí. Este campo de bit puede ser utilizado por los dispositivos de usuario final (FRAD's Frame Relay Assambler Dissambler) para señalización y/o propósitos de control.

* EA: Extension Address bit. * FECN: Forward Explicit Congestion Notification. * BECN: Backward Explicit Congestion Notification. * DE: Discard Eligibility bit.

El DLCI se utiliza para identificar los extremos de un circuito virtual, por lo que se requiere de 2 DLCI's para formar un circuito virtual. Es la forma de direccionar en Frame Relay. El rango válido de DLCI es de 975 por cada extremo o interfaz.

Valores de DLCI

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Diseno e Implementación de Redes frame Re/ay y ATM ITESAftQEM

Existen dos esquemas para asignar valores a los DLCI, el primero es conocido como ''Consortium Assignment" y fue desarrollado por Cisco Systems, Northem Telecomm, Stratacom y Digital Equipment Corp.; el segundo es conocido como ANSI Tl.617 Annex D. La principal diferencia radica en que para el ''Consortium Assignment" el DLCI 1023 se utiliza para el manejo de LMI (Local Management Interface) mientras que para ANSI Tl.617 Annex D se asigna el DLCI O para esta función.

V al ores DLCI Función o Reservado para

sefializaciones de llamadas de control (in-channel)

1.- 15 Reservado 16 - 1007 Asignables PVCs de Frame

Re lay 1008 - 1022 Reservado

1023 Local Management Interface (LMI)

Asignación de DLCI (Consortium)

Valores DLCI Función o Señalización (in-channel)

1 - 15 Reservado 16 - 991 Asignados usando

procedimientos de conexión de Frame Relay

992 - 1007 Administración del nivel 2 de los servicios de barrera de Frame Relay

1008 - 1022 Reservado 1023 Administración de nivel (in-

channel)

Asignación de DLCI ANSI Tl.617 Annex D

El bit de EA es utilizado cuando se requiere de un mayor número de DLCI's y se activa a fin de utilizar el segundo campo de DLCI en el segundo byte del Header. Cuando se selecciona EA=O significa que siguen más octetos con direccionamientos DLCI. Cuando es el último octeto se selecciona EA= 1. Es posible definir hasta 4 octetos para valores de DLCI. Si en el segundo octeto EA=O, significa que existe un tercer octeto y se pueden tener hasta 65,536 DLCI's. Si en el tercer octeto EA=O, significa entonces que existe un cuarto octeto y se tienen entonces hasta 8,388,608 DLCI's. Es de suponerse que este cuarto octeto debe tener EA=l.

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Los bits FECN y BECN representan la notificación de congestión explícita hacia adelante y hacia atrás. Este es un método preventivo de Frame Relay para el manejo de la congestión. Cuando se detecta mucho tráfico sobre la red y los buffers de los equipos conmutadores empiezan a saturarse los nodos de conmutación activarán los bits FECN y BECN sobre las tramas que pasen por ellos a fin de notificar en ambos sentidos de las condiciones existentes. Cuando un nodo prende el bit BECN de una trama este mensaje se transmitirá de nodo en node hacia el origen o fuente de la comunicación a fin de solicitar al equipo DTE que reduzca el número de transmisiones que inyecta a la red ya que ésta se encuentra congestionada. Normalmente el DTE es un equipo enrutador el cual sirve como interfaz entre la red Frame Relay y una red local por lo que es importante que el equipo enrutador sea capaz de no sólo entender y asimilar la señal BECN, sino de tomar acción y a su vez notificar a nivel 4 de OSI (TCP por ejemplo) a la red local y al Host que está generando el tráfico. Si el enrutador no es capaz de establecer esta comunicación con el Host origen y detener sus transmisiones, el enrutador se verá en un gran problema, ya que por un lado está recibiendo BECN's solicitando parar el envío y por el otro lado el Host seguirá enviando información al enrutador (figura 30 ).

Frame Relay Switch

Frame Relay Switch

•

DTE

Nodo con Congestión (queue length y buffer usage elevado)

figura 30

Es interesante mencionar que en al momento de la elaboración de este trabajo; muy pocos fabricantes de equipos enrutadores tienen implementado el manejo de FECN y BECN, por lo que se está desperdiciando en gran medida esta facilidad de manejo preventivo de congestión. La mayoría de los enrutadores no toman ninguna acción al recibir mensajes de FECN y BECN, por lo que no notifican a la aplicación del usuario final sobre posibles congestiones en la red.

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Diseño e Implementación de Redes frame Relav vAIM ITESMICEM

El bit DE se utiliza para asignar prioridades a las tramas y poder ser descartadas en ca.so de congestión. Aquellas tramas a las que se le quiera asignar menor prioridad ya sea por que la aplicación que por ellas corre no es tan importante como otras se les activa el bit DE. De esta forma en caso de presentarse alguna saturación en el medio se procederá en primer lugar a descartar todas aquellas tramas que hayan sido marcadas con el bit DE. Cabe seftalar que en Frame Relay cuando una trama es descartada no significa que la aplicación sufrirá una pérdida de comunicación irreparable ya que la trama será retransmitida tras de una solicitud a nivel transporte (por ejemplo TCP) sin que el usuario lo note. Lo importante es que la trama sea descartada a nivel físico pero la comunicación lógica se

encargará de mantener una sesión de calidad.

Cuando el nodo que detecta congestión activa el FECN se genera una notificación hacia el destino a fin de que pare el envío de reconocimientos hacia el origen. Por tal motivo es importante que el enrutador que une al sistema Frame Relay con la red local sea capaz de tomar acción a nivel transporte y solicitar a la aplicación destino que pare de enviar sus reconocimientos, ya que son los únicos que existen en el sistema debido a que Frame Relay no maneja confirmaciones.

El siguiente campo dentro de la trama de Frame Relay es el "Information Field" el cual es la parte que transporta la aplicación y/o protocolo de nivel 3. Este campo es de tamaño variable de 1 byte a 8000 bytes; aunque se recomienda no exceder de 4000 bytes. Surgirá la pregunta ¿por que tener una trama tan grande? la respuesta es simple: supongamos que se pretende interconectar dos segmentos de red Ethernet (los cuales pueden estar transportando a su vez a el protocolo IPX por ejemplo); la trama Ethernet tiene un tamaño de 1500 bytes para su campo de información; al manejar tramas de Frame Relay de 4000 bytes o 2000 bytes podemos insertar una trama Ethernet de información completa sin necesidad de segmentarla y reensamblarla en el destino fmal, obteniendo un mejor tiempo de desempeño debido a que no se pierde tiempo de procesamiento fragmentando la información, ya que el paquete completo es transportado de una forma más eficiente. Esta función será muy aceptada y benéfica pará las aplicaciones de FTP (File Transfer Protocol) donde lo que se requiere es mover la mayor cantidad de información en el menor tiempo posible. ANSI Tl.618 recomienda sin embargo una longitud de 1600 bytes a fm de ser consistente con los MTU de las LAN's a interconectar; aunque para el caso de FDDI con 4000 bytes es posible incrementar la trama de Frame Re lay.

Dentro de las funciones a nivel 2 se encuentra la de verificar la integridad de la trama, para lo cual se utiliza un algoritmo polinomial de CRC-16 dentro del campo denominado Frame Check Sequence. Éste sólo se encargará de detectar que un formato (de hasta 4,096 bytes) no tenga errores, pero no solicitará la corrección del mismo ya que esta función se le otorga a protocolos de nivel superior como TCP, quien a nivel 4 solicitará una retransmisión del paquete que se encuentra con problemas. Podemos decir que Frame Relay se encarga de entregar de una manera rápida y eficiente la información ya que asume que el medio de transmisión al ser digital (EO, El 's, TI 's, etc., microonda digital, satélite digital SCPC, Fibra Óptica) no tiene errores por ser inmune al ruido, a atenuaciones e inducciones por lo que no encuentra necesario perder tiempo verificando, corrigiendo y detectando errores del medio

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(a diferencia de X.25). Los errores de la aplicación que puedan existir serán detectados por protocolos como TCP y retransmitidos bajo un esquema de "peer to peer".

A Frame Relay se le considera un protocolo orientado a conexión ya que maneja circuitos virtuales (al igual que X.25 y ATM) para establecer la conexión, sin embargo existen diferencias interesantes y que a continuación se exponen:

Fue en los años 80's cuando X.25 tuvo su mayor auge ya que el concepto de circuito virtual revolucionó en forma impresionante al Teleproceso, resultando formidable el poder tener l 28 sesiones simultáneas sobre un mismo puerto físico y cada una de ellas operara en forma transparente con respecto a las demás. Lo anterior sin duda permitió que múltiples usuarios accesaran al mismo tiempo a un "Host" pero por el mismo puerto físico (mediante un conector con interfaz RS-232-C o V.35) evitando la necesidad de tener un puerto físico por cada usuario que deseara conectarse manteniendo su independencia. Ésto vino sin duda alguna a reducir costos de inversión de una manera impresionante comparadas con tecnologías como TDM, que aunque en el medio de transmisión la señal viaja multiplexada compartiendo el canal se necesita una asignación punto a punto, puerto a puerto en los extremos del canal consumiendo muchos recursos y aumentando el costo.

*Tecnologías Orientadas a Conexión*

.,Llli!i~Q iitiYi&il ~!ilYllt,s.t

Puerto X.25 128

circuitos virtuales

Puerto Frame Relay 975

circuitos virtuales

PuertoATM 65,536

circuitos virtuales

figura 31

Sin embargo, con el surgimiento de las tecnologías de "Fast Paclcet Switching" el concepto de circuitos virtuales cobra una nueva dimensión ya que no sólo permiten el acceso compartido a un mismo puerto sino que cada circuito virtual crece y acrece por thmanda. Frame Relay nos ofrece la capacidad de definir 975 circuitos virtuales por cada puerto físico y ATM 65,536 por cada puerto físico pero con el beneficio adicional de incrementar cada uno de ellos su capacidad de transmisión por demanda (figura 31)

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Para entender mejor el concepto de crecimiento y decrecimiento por demanda hagamos una analogía con un sistema hidráulico. Supongamos que tenemos un dueto de 2 metros de diámetro el cual equivale para nuestro ejemplo a un medio digital. Dentro del dueto o medio (el cual puede ser un EO, El, Fibra Óptica, Satélite, Microonda, OSO, etc.) se definen o crean varios circuitos virtuales como si fueran mangueras con diámetros menores que el del dueto principal (figura 32 ).

Frame Relay/ATM "Los circuitos virtuales crecen por demanda"

Kbps1281 64 [ Kbps

2 3

, .. 5

CIRCUITOS VIRTUALES

CIRCUITO VIRTUAL (94 l(bpo)

seg

figura 32

Cada uno de los circuitos virtuales transportará una o varias aplicaciones determinadas que utilicen distintos protocolos (IP, IPX, AppleTalk, DECnet, por mencionar algunas) así como servicios de voz y video, teniendo una capacidad de transmisión predefinida ( diámetro para el caso de nuestro ejemplo hidráulico) de acuerdo a las necesidades de operación del sistema. Por ejemplo, si es el caso de una red TCP/IP de una empresa y que para las aplicaciones rutinarias consuma una capacidad de transmisión moderada, se le asignará un "diámetro" de 19.2kbps, por el cual podrá cumplir con sus requerimientos. Sin embargo, a las 6:00 de la tarde se requiere transmitir algunos archivos muy densos, los cuales no podrían ser transportados por los 19.2kbps requiriendo de 64kbps. Frame Relay permite en ese momento que el circuito virtual pueda crecer a 64kbps por demanda siempre y cuando otros circuitos virtuales no estén ocupando cierto ancho de banda.

Si esta empresa utilizara un esquema tradicional de TDM tendría que tener un EO contratado utilizando solo un 30% del canal durante todo el día (con el desperdicio lógico del mismo) y tan sólo utilizaría al 100% el canal a las 6:00 de las tarde por unos cuantos minutos. Esquemas como Frame Relay permiten definir un circuito virtual a 19.2kbps y dejar un umbral de crecimiento hasta 64kbps para ser utilizada por demanda, de esta forma

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/ay y AIM ITESMICEM

el canal expanderá su capacidad de transmisión sólo cuando se necesite, dándole una mejor utilización al EO ya que otras aplicaciones podrían aprovecharlo simultáneamente. Frame Relay y ATM se basan en el principio de que un canal digital no está utilizado al 100% en todo momento y que puede (y debe) ser utilizado por otras aplicaciones. De esta forma se pretende aprovechar al máximo toda la capacidad de transmisión del "dueto", ya que una máxima en Frame Relay establece que "todo canal digital debe estar saturado de tráfico" de lo contrario sería como una manguera de 3 pulgadas de diámetro que sólo transporta agua a la mitad de su capacidad, lo cual sería un desperdicio ya que en tal caso se hubiera adquirido una manguera de 1.5 pulgadas a mucho menor costo.

Para realizar los crecimientos por demanda Frame Relay utiliza una serie de parámetros que a continuación se detallan:

Access Rate (AR)

Es el rango de acceso del canal de transmisión. Equivale a la capacidad de transmisión física del medio en bits/segundo por ejemplo: 64kbps en un EO, 2.048Mbps en un El.

Committed lnformation Rate (CIR)

Es el rango o tasa de información comprometida por la red, la cual deberá respetarse para un circuito virtual en condiciones normales. Está determinada en bits/segundo.

Burst Committed (Be)

Es la cantidad de datos en bits que la red se compromete a transportar en condiciones normales a través de un circuito virtual, durante un intervalo de tiempo Te.

Burst Excess (Be)

Es la máxima cantidad de datos en bits que la red tratará de transportar por el circuito virtual durante un tiempo Te. Las tramas que se ubiquen en este umbral son candidatas a descartarse en caso de congestión.

A.feasurementlnterval(Tc)

Es el intervalo de tiempo en el cual se analizan Be, Be y el CIR. La recomendación 1.370 proporciona una guía para calcular a Te.

CIR Be Be Te

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay y A TM ITESM/CEM

>0 >0 = O, >0 Tc=Bc/CIR =0 =0 > o Tc=Bc/access

rate

Para el caso de los PVC (Permanent Virtual Circuit), el administrador de la red deberá definir los parámetros de CIR, Be, Be y Te; mientras que para el caso de SVC (Switched Virtual Circuit), estos serán negociados por la red en forma automática al establecer una conexión lógica.

La siguiente gráfica (figura33) es una representación de los parámetros que intervienen en un PVC y nos sirve para analizar su comportamiento durante un tiempo To+ T.

Bits

Bc+Be

Be

----------------------------------------• Access Rate 1 1 1

1 1 1 1

-;.~:i~~::::i~:~:~~---------------~ ...... ~-----t

To

Trama 1

1 1

Trama 3 1 ·~___.._ ________________ ¡ CIR 1

Intervalo de Medición

Trama 2 Trama 3

1

1 1 1 1

1 1 1

To+T

Trama 4

figura 33

Durante el intervalo (tiempo) de medición se supone que se transmiten 4 tramas de Frame Relay: la Trama 1, la Trama 2, la Trama 3 y la Trama 4. Si recordamos la ecuación Tc=Bc/CIR y asumimos que Be es igual a un archivo de 64 kbits y que tenemos un CIR de 64 kbps entonces Te= 1 segundo. Cierto es que en un segundo no se transmiten tan sólo 4 tramas pero para fines ilustrativos asumiremos que es así. Una vez establecido el PVC con 4 tramas viajando en él nos daremos cuenta fácilmente por la gráfica que las tramas 1 y 2 se ubican por su tamaño en la primera zona dentro del CIR de 64kbps por lo que la red nos garantiza que serán entregadas sin ningún problema. La Trama 3 requiere de una mayor capacidad de transmisión por lo que se ubicará en el segundo

53


umbral (intervalo Be, Bc+Be) y sólo será transmitida si hay capacidad en el canal; es decir si otros PVC's no están ocupando esa capacidad de transmisión. De esta forma la red hará su mejor esfuerzo para transmitir la trama 3 pero sin garantizar que esto sea posible. Las tramas que hayan sido marcadas con el bit DE serán descartadas en esta zona (intervalo Be, Bc+Be) en caso de congestión y posteriormente retransmitidas por TCP u otro protocolo de nivel de transporte. La trama 4 cuyo requerimiento excede del umbral Bc+Be y cae en la tercera zona será descartada siempre.

De la gráfica anterior podemos notar la importancia que cobran los parámetros CIR y Be dentro de Frame Relay ya que en función de los valores que les asignemos podremos obtener los mejores beneficios de nuestro medio o canal de transmisión.

Supongamos que tenemos contratado un EO y necesitamos transmitir una aplicación que requiere de 32 kbps todo el tiempo y esporádicamente de todo el EO (64 kbps). Es posible entonces que definamos un PVC para la aplicación con un CIR de 32 Kbps y un Be de 32 kbits para satisfacer esta demanda, así la aplicación tendrá garantizado una capacidad de transmisión de 32 kbps y cuando requiera crecer lo hará hasta los 64 kbps siempre y cuando este segundo umbral se encuentre disponible; es decir, que otros circuitos virtuales no estén ocupando la capacidad de transmisión en su totalidad, ya que varios circuitos virtuales (PVC's) pueden estar definidos sobre el mismo EO.

Es posible que tanto el CIR como el Be sean iguales, pero nunca mayores al "Access Rate". En el caso de que el CIR se defina igual al Access Rate, le estaremos diciendo al PVC que sencillamente deje pasar y garantice toda la capacidad de transmisión para ese PVC. Lo anterior no es muy recomendable ya que le estamos dejando todo el canal a un solo PVC (estaríamos asignándole todo un EO a un PVC que para el caso y si la aplicación lo requiere, es similar a tener un EO punto a punto y Frame Relay estaría por demás). Sin embargo, veremos más adelante que bajo el esquema conocido como "oversubscription", este tipo de aseveraciones tienen su razón de ser. Si definimos el Be igual al "Access Rate" entonces estaremos haciendo más grande la segunda zona (Bc+Be) y nos deja menor capacidad del canal para ser utilizado por otros PVC's que se encuentren definidos. Si se define el CIR=O entonces no le estamos garantizando ninguna capacidad de transmisión al PVC y tendrían que competir por el medio (similar a Ethernet) teniendo la posibilidad de tener un Be asociado. En resumen, podemos decir que siempre que se desee obtener el mayor provecho de un PVC se debe manipular los parámetros CIR y Be. (Si regresamos a nuestras analogías de los diámetros es como definir el diámetro mínimo y el máximo al que se puede expander nuestra manguera que transporta agua.)

Los Circuitos Virtuales Permanentes (PVC) proporcionan conectividad entre conexiones de puertos. El usuario asigna a cada PVC un CIR cuya intención es representar el promedio del volumen de tráfico que se espera tener entre las dos localidades conectadas por el PVC. Existe una característica llamada PVC Asimétrico el cual permite que el CIR sea distinto en

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ambos extremos del PVC. Los PVC's Asimétricos se ofrecen como una alternativa comercial en las redes públicas de Frame Relay pennitiendo configurar redes corporativas con las capacidades de transmisión específicas requeridas en cada extremo.

El concepto de "Oversubscription" en Frame Relay es lo que la hace una tecnología eficiente para redes. Se refiere al proceso de "sobre cargar" la capacidad de una troncal de una red Frame Relay (una troncal es el enlace que une dos nodos o conmutadores de Frame Relay) basándose en el principio de la naturaleza estadística de las comunicaciones de computadoras; es decir, considerando que el tráfico de una red no es constante. Se considera que en promedio un pequeño número de circuitos virtuales se encontrarán activados en un momento determinado. El concepto es similar al de un club con 10 canchas de Tenis donde se venden más de l O membresías. Considerando que no todos los socios jugarán al mismo tiempo y lo que se busca es tener las canchas siempre ocupadas. Cierto es que en algún momento se podrían presentar todos los socios y pretender jugar, pero en ese momento se aplicarían ciertas reglas y algunos tendrían que esperar. Similarmente en Frame Relay se pueden sobre definir PVC's en las troncales y en caso de congestión se aplican los esquemas de manejo de congestión que posee Frame Relay tales como el manejo de FECN y BECN en forma preventiva y el uso del bit DE y las zonas Be+Bc para descartar temporalmente las tramas que estén causando la congestión y que las demás aplicaciones trabajen en fonna transparente siempre garantizadas gracias a los CIR's.

Normalmente el "Oversubscription" se representa en porcentajes y para seleccionar el valor correcto se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

l. El número de PVC's que se encuentren definidos. 2. Conocer y entender qué tipo de tráfico se estará transportando (si es tráfico constante o de ráfaga). 3. Conocer si la red (el backbone) es una malla completa; ya que si se utiliza un alto factor de "Oversubscription", una falla en una troncal puede causar que el tráfico se redireccione por otras troncales que quizá fueron también definidas con un alto "Oversubscription".

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"Oversubscription" en un puerto

PUERTO DE LA RED PVC's

CIR PUERTO

DE LA RED

CIR

64K 64K 64K 64K 64K 64K

=----.64K 64K

256K

Nivel al 100% 512K

Nivel al 200%

figura 34

ITESMICEM

En la práctica se utilizan valores de 2 a 8 veces la capacidad de una troncal para sobredimensionarla (figura 34). Se sugiere el siguiente procedimiento:

1. Comenzar con valores relativamente conservadores de 2 a 4 veces en una troncal. 2. Implemente este valor a lo largo de las demás troncales siempre con un conocimiento general del tipo de tráfico. 3. Monitorear el desempeño. 4. Si no hay "queueing" (colas en buffers) o las hay pero muy pocas y los requerimientos de conectar usuarios son satisfechos, déjese así. Si no hay colas o hay muy pocas y existen usuarios que pudieran ser conectados si se aumenta el "Oversubscription", increméntese el factor a 6. 5. Regrese al punto 3 y repita hasta un factor de 8.

La anterior recomendación se basó en un estudio realizado al implementar una red corporativa de Frame Relay, en la cual se requería documentar el procedimiento para definición de troncales.

2.2. Manejo y Control de la Congesti6n

El objetivo del manejo de la congestión en Frame Relay es el poder dar un alto desempeño de manera consistente a las aplicaciones del usuario final. Existen consecuencias de la congestión que afectan en el desempeño (Throughput) de la red así como en los retardos (delay) de la misma.

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En las gráficas de desempeño y retardo (superior e inferior respectivamente de la figura 35) se puede observar que conforme el tráfico penetra en la red, el desempeño se incrementa linealmente y el retardo se incrementa muy lentamente (Región I de las figuras). Cuando se alcanza el punto A la red empieza a negociar sus parámetros de calidad y una congestión mediana empieza a presentarse (Región 11); es en este punto cuando mecanismos como FECN, BECN y DE cobran importancia. Si el tráfico continúa incrementándose, una congestión severa puede ocurrir y la red descartará tramas a fin de controlar la congestión (Punto B). Cuando se alcanza una congestión severa (Región 111) el desempeño se afecta en forma considerable decreciendo y el retardo aumenta dramáticamente.

T Red sin Congestión Congestión Media Congestión Severa

Nh r Región I e

t o u

w o

g h

r k p

u t

Carga

Red sin Congestión Congestión Media Congestión Severa

D Región I e

a y

Carga

figura 35

El manejo de la congestión pretende mantener a la red operando en la región I minimizando la necesidad de descartar tramas.

Como se ha mencionado existen dos mecanismos para el control de la congestión. El primero se basa en el uso del FECN y BECN siendo un mecanismo preventivo y está referenciado con respecto al sentido o dirección de la transmisión; es decir hacia adelante y hacia atrás. Este último caso pueden ser las respuestas a ciertos "queries". En algunos casos puede suceder que no haya tráfico en la dirección de regreso (backward) por lo que no se podría utilizar el BECN. En este caso existe otro mecanismo conocido como ''Consolidated Link Layer Management" (CLLM) el cual será generado en el nodo con congestión y enviado al transmisor. Este mensaje CLLM se envía por el DLCI 1023. Este mensaje contiene información tal como la causa de la congestión. El CLLM se puede también utilizar junto con el BECN. Sin embargo como se ha mencionado, es importante llevar el FECN y BECN

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av v A TM ITESMICEM

a nivel de la capa de transporte la cual fmahnente es la que podrá interactuar para controlar las emisiones desde los Hosts que se encuentren originando la transmisión.

El segundo mecanismo está basado en el CIR, quien es entonces un parámetro de la red que defme la tasa de información en bits/segundo que se transfiere en forma normal. El CIR debe ser estimado por el usuario fmal (en base a sus aplicaciones) y garantizado por la red. Si la información transmitida es menor que el CIR la red no cambiará el estado del bit DE. Si el CIR es excedido el bit DE es activado en las tramas excedidas y podrán ser descartadas por la red. En caso de una congestión, las tramas marcadas con el bit DE activo serán descartadas en preferencia a otras tramas.

La especificación ANSI sugiere el uso de un algoritmo "leaky-bucket" para monitorear el flujo. Existe un contador "C" que registra la cantidad de datos que envía cada usuario. Este contador se decrementa con respecto a Be cada intervalo de tiempo Te; por supuesto el contador C no puede ser negativo, por lo que la asignación es C= MIN (C, Be). Siempre que el valor del contador exceda a Be pero sea menor que Bc+Be, los datos entrantes estarán en exceso Be y serán marcados con De. Si el contador C alcanza a Bc+Be, todas las tramas entrantes serán descartadas hasta que el contador C sea decrementado.

Lo anterior expuesto se puede apreciar en la siguiente gráfica.

Be Activa De y envía

Be envía

Contador C

Límite de C: Be + Be descarta toda trama entrante

Decrementa a C en MIN (C, Be) cada intervalo TC CIR = Be/Te

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2.3. UNI

El estándar UNI (User to Network Interface) es el que reglamenta el acceso y la operación entre un DTE (normalmente un enrutador o FRAD) y un equipo de conmutación de paquetes que sea parte de una red de transporte de Frame Relay. Dentro de UNI se encuentran las interfaces físicas como V.35, G.703, RS-449, X.21 e ISDN. Para el caso de la interfaz V.35 se utiliza comúnmente el conector tipo Winchester, hembra para el lado del Switch de Frame Relay y macho para el enrutador o FRAD. Es aquí donde se reciben los DSO's, que son canales a 64 Kbps sobre cobre. En caso de un El o EO se pueden recibir en este conector haciendo uso de un descanalizador o un DSU/CSU. La interfaz G.703 es la forma de recibir los enlaces El's, mediante un par de cables coaxiales, uno para Tx y otro para Rx, en México se utilizan con 75 ohms, balanceados, aunque también los hay a 120 ohms.

Es en UNI donde se definen los DLCI's que tomarán parte en la red. Otro componente de UNI es el protocolo LMI (Local Management Interface), el cual es el protocolo que soporta la operación y señalización de UNI. Este fue originalmente desarrollado por el Consortium y publicado en 1990. De este se han derivado otros como el Tl.617 Annex D y Q.933 Annex A. Tienen sus diferencias en el uso que dan a cada uno de los DLCI's así como a los formatos de mensajes haciéndolos incompatibles entre sí. LMI tiene bajo la perspectiva de Tl .617 las siguientes funciones:

* Notificar de la adición de PVC's. * Detección del borrado de PVC's. * Notificación de la disponibilidad o indisponibilidad de un PVC configurado. * Verificación de la integridad del enlace.

Los PVC (Permanet Virtual Circuit) son circuitos virtuales que se definen por el administrador de la red a manera de crear tablas lógicas de conexión entre todos los DTE's (enrutadores o FRAD's) que se desee tener interconexión. A diferencia de los SVC (Switched Virtual Circuits) o circuitos virtuales conmutados donde los DTE's negocian los parámetros de cada circuito. Por cada PVC se deberá asignar CIR, Be, Be y dos DLCI's.

Los procedimientos de LMI definen un protocolo asimétrico dentro del cual el FRAD o enrutador envían periódicamente un mensaje de "STATUS ENQUIRY" y la red responde con un mensaje de "STATVS"(figura 36).

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av vAZM ITESMICEM

El período de poleo es un parámetro negociable con un valor de 10 segundos por "default". El primer poleo solicita una verificación de la integridad del enlace. Después de que 6 poleos de este tipo hayan sido enviados, se solicita (desde el punto de vista de usuario) el estado de todos los PVC's de la interfaz. Este mensaje de "Status" es una respuesta más compleja ya que contiene información de cada PVC definido en el canal (un historial de cada PVC así como si se encuentra activo o inactivo).

Tl. 617 Annex D STATUS ENQUIRY Message

/

/

/

1

/

/

/

/ /

/ /

/

/

/

/

/

/

/

/ /

5

'

3

' ' ' ' ' ' ' ' ' '

4

' ' ' ' ' ' '

Octets figura 36

Verificación de la integridad del enlace

1

2 3 4

8 7 6 5 4 3 2 1

Link integrity verification infonn. element o o o o o o 1 1

Length of link integrity verification contents

Send sequence number

Receive sequence number

1

2 3 4

60

Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay v ATM

Tl. 617 Annex D STATUS Message

1 5 3 4

Report Type Information element coding ( octect 3) bits 8765 4321

0000 0000 Full status ( of all PVC) 0000 0001 Link integrity verification only 0000 0010 Single PVC asynchronous status.

Establecimiento y Borrado de un SVC

E) COHNECl ec~ ...,__ ...,__ o==.:o:.i-=--~~~~· .......... (!) -..-·-ClLLP'FIOd!fOII«,--••-..,..

~ =~o:;¿~::;4..! ........

...¡::..._ c,..=il.

O U--CIIICOMiECT ....... - • ..._ .. ._ .... __.,._.,_.CHCOtMCT .. ,--.--.. N!ll.._. o,,_,. ... DIICOMECT, - -N!ll!AIIIE COl'l.lTt

"' ~--Afll* ___ ........ , .. -..., ..... __.... .. ...._.i

ft U--Fl!IEAIEC~llFIE-- ........ ~-........ _ figura 38

ITESMICEM

Octets

figura 37

61


En la figura 38 se muestra la secuencia para establecer un SVC y la forma para borrarlo.

2.4. NNI

Para poder extender las capacidades de comunicación del usuario más allá de una sola red de Frame Relay se desarrolló la Interface NNI (Network to Network Interface) bajo la supervisión del Foro de Frame Relay. Se basa en la concatenación de dos o más PVC's para fonnar el concepto de "Multi-network PVC service" (figura 39). Aquí los NNI's están definidos entre redes adyacentes y UNI's en los extremos de la red. Todo con un sólo PVC.

"''

Hot111,,...,:Netwcñ:-~k ...... _ lMI· U• - Ndw<rir 1....-1.,•

PYC-

Multi-network PVC

figura 39

Cuando se utilizaba el LMI en UNI se requería que existieran mensajes de "Status Enquiry'' y "Status". En un "Multi-network PVC service" cada extremo frontera de cada red debe generar ambos; el "Status Enquiry'' (actuando como el usuario e iniciando el poleo) y el mensaje de "Status" (actuando como la red y respondiendo al poleo). Esto se conoce como procedimientos bidireccionales.

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Procedimientos Bidireccionales NNI

__ l ...... 1~11 ..... 0lCI•

__.. u- .. ,._ ..... ,.1_,...,..

figura 40

En la figura 40 aparecen dos redes y dos usuarios. El PVC "multi-network" requiere tres DLCI's (x,y,z) y dos segmentos de PVC (A y B). Para el acceso UNI del usuario a la red 'T' mediante el DLCI x, se tiene un mensaje de"Status Enquiry'' y un mensaje"Status". De la misma forma sucede para el UNI del DLCI z, pero en el DLCI "y'' donde se unen las redes "J" y "K" ambos puertos de frontera deben actuar como red y usuario simultáneamente.

NNI es la forma estándar internacional para unir redes de Frame Relay permitiendo su compatibilidad pero comportándose como dos entidades administrativamente independientes; similar a lo que sería el estándar X.75 dentro del contexto de X.25.

2.5. Encapsulación Multiprotocolo

Dos tipos diferentes de datos de interconexión de LAN's son transportados dentro de las redes de Frame Relay: paquetes enrutados y tramas puenteadas. Por lo que es necesario indicar a los DTE's de Frame Relay el tipo de paquete (enrutado o puenteado) que se encuentra dentro de la trama Tl.618. Este esquema de identificación es conocido como Encapsulación Multiprotocolo y se encuentra documentada en el RFC 1490.

Para la Encapsulación Multiprotocolo (figura 41), se adicionan 4 campos al formato Tl.618. El campo de Control Q.922 quien especifica las tramas de Información No Numeradas, UI (Unnumbered lnformation frames),con un valor de 03H. El campo de P AD alinea el resto de la trama y un octeto de OOH. Existe un campo llamado

NLPID (Network Layer Protocol ID) administrado por ISO e ITU-T que identifica el tipo de encapsulación o protocolo que le sigue. Comúnmente los valores de NLPID incluyen

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Diseno e Implementación de Redes frame Re/ay y ATM ITESMICEM

Q.933 (08H), el "Subnetwork Access Protocol" SNAP (80H); ISO Connectionless Network Protocol CLNP (81H) y el Internet Protocol IP (CCH). El encabezado (header) de SNAP contiene dos campos: OUI (Organizationally Unique Identifier) de 3 octetos y un PID (Protocol Identifier) de 2 octetos. El OUI identifica la organización que define el PID así como el protocolo que se emplea. Los paquetes enrutados utilizan el OUI 00 00 OOH, seguido por un "Ethertype" quien identifica el tipo de protocolo. Los paquetes puenteados utilizan un OUI 00 80 C2H quien identifica IEEE 802.1. Cada tipo de medio como Ethernet o FDDI utilizan un específico PID asignado.

f.LPIO Pto11WJI

C11 H 0.933 80 SNAP 81 ISOCLNP CC ln111rn•1IP

2.5.1. Fragmentación

Formato de Encapsulación Multiprotocolo

L2 Pro1a:D 10 (2 Ocleta)

FC9 (01~:t',10)

~· 2

O~------ PI~

ro ro OOH (ra.Jlltd tremes)

C080C2H (bridged lrS11ee)

0001H <X>ll2 <X>!ll (X)O<

<X>07H (X)O, <X>CII <X>M <X>OO <X>OO OOOE

oooF

°""''

0tte111

figura 41

Cuando un protocolo superior ( de nivel 3 por ejemplo) requiere ser encapsulado en Frame Relay y las tramas (nivel 2) son de longitud menor que el paquete (nivel 3), este último deberá ser segmentado (fragmentado) para su transmisión. El RFC 1490 define un protocolo de fragmentación que se añade a la técnica de encapsulamiento.

El encabezado (header) de encapsulamiento, es agregado al paquete para ser fragmentado y entonces es dividido en tantos fragmentos como lo requiera la red. Un encabezado de fragmentación es agregado a cada fragmento y los datos resultantes son ya transmitidos por la red. El encabezado de fragmentación consiste de cuatro campos: Un campo de Secuencia de dos octetos que se incrementa con cada mensaje, un campo reservado de cuatro bits (todos ellos

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay yATM ITESMICEM

inicializados en cero), un bit Final (inicializado en "cero" para el fragmento inicial y en "uno" para el último fragmento) y el campo de "Offset" de 11 bits.

Para el caso de la fragmentación de un datagrama de IP sobre Frame Relay (figura 42 ), el encabezado de encapsulamiento (dos octetos) es agregado al principio del datagrama, el cual es dividido en dos fragmentos. Cada fragmento contiene un NLPID, un SNAP y un encabezado de fragmentación antes de los datos fragmentados. Nótese en el diagrama el cambio del bit final entre los fragmentos 1 y 2 además de que el mismo número de secuencia (n) es usado para identificar ambos fragmentos.

Fragmentando un Datagrama IP

--n Oc•• ¡-.. -- :.:: --........ ¡ ...... := •I

FCS Poo

(1-m) 1 Oclllla

figura 42

2.5.2. Encapsulación de X.25 y X. 75 en Frame Re lay

La encapsulación de X.25 y X.75 dentro de una trama Tl.618 se especifica en el estándar Tl.617 Annex G. Este define el IWF (lnterworking Function) que permite la encapsulación y desencapsulación de las tramas LAPB de X.25 y X.75 en un formato Tl.618.

En el diagrama de la figura 43 se observa un DTE X.25 con sus protocolos nativos, LAPB y PLP (Packet Layer Protocol). Cuando se conectan a una entidad que maneje el IWF, el proceso de encapsulamiento deposita a los campos LAPB, de Control y de Información dentro del formato Tl.618. y un nuevo FCS se calcula para toda la trama Tl.618 incluyendo al DLCI. Un proceso inverso se realiza antes de entregar el X.25 al DTE remoto.

65

Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av vATM

X.25 OTE

LAPB

~

X.25Nrtl'M>rk (DCE) witi 1rnbldded lnterwoitchg Fuella,

lnterworking Frame Relay y X.25

Fine

""" .. _ LAPB

L.gfgf li*

1 X.25 Pa:bl L..,., Piotocd

ll111U.PR Fr-.e

T1.111Frwtie

R ..

A ..

Tl.618 Addl9S9

-(110, .... - ............... _ ........... o, n..........-~11-..-1J1l.M'I _....,._

,.,

,.,

figura 43

Encapsulación Frame Relay y X.25

.. 1

lAPB FCS

Tl.618 FCS

A ..

ocl91s

A ..

figura 44

ITESMICEM

De esta forma se puede concluir estableciendo que Frame Relay es un protocolo que transporta "protocolos" encapsulados en tramas (figura 44 ). Puede transportar TCPIIP, IPX de Novell, AppleTalk de Machintosh, XNS, DECnet, Banyan Vines, OSI, y cualquier protocolo de LAN que un enrutador sea capaz de encapsular en Frame Relay; así como protocolos de W AN como: SDLC, X.25, PPP, HDLC, mediante la función de FRAD.

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Diseflo e Implementación de Redes frame Re/ay vATM ITESMICEM

2.6. Direccionamiento en Frame Relay

El direccionamiento en Frame Relay se basa en el uso de DLCI's. Como se ha establecido antes, se utilizan dos DLCI's para formar un circuito virtual. El circuito virtual servirá entonces para unir dos localidades que posean enrutadores o FRAD's. Frame Relay o el circuito virtual empezará en un enrutador o FRAD y terminará en el enrutador o FRAD destino. Es necesario que los protocolos de LAN que se desean transportar en Frame Relay sean encapsulados en éste; siendo esta función realizada por el enrutador o FRAD, el cual hará un "mapeo" de la dirección de la LAN (IP, IPX por ejemplo) con el DLCI local del circuito virtual. En el extremo opuesto o final del circuito virtual el enrutador o FRAD volverá a "mapear" el DLCI local a una dirección IP por ejemplo. De esta forma, lo que estamos haciendo es decirle que el tráfico de una red (LAN) sea introducido en un circuito virtual y en el lado final extraído del circuito virtual y reasignado a una dirección de un Host o LAN.

Enrutadores como Cisco permiten la función anterior en un par de comandos que son:

a) Encapsulation Frame Relay b) map lp 192.184.183.121 DLCI 67

por lo que se puede apreciar que el sentido de la lógica es demasiado simple.

En Frame Relay existen dos alternativas para realizar el direccionamiento, las cuales se les conoce como "Significancia Local y Significancia Global". La selección de la alternativa para direccionar una red se realiza al principio, cuando el configurador (parte de la estación de administración de la red) solicita al administrador elegir una opción.

Significancia Local (Local Significance)

Se refiere al hecho de que se permite repetir números de DLCI por interfaz física; es decir, se pueden tener valores similares (dentro de los rangos de DLCI permitidos) en distintos puntos de la red para un total de 975 DLCI, direcciones o circuitos virtuales por puerto. Este esquema permite el manejo de grandes redes de Frame Relay y es altamente recomendada su implementación. Tan sólo se debe tener cuidado con la lógica en la asignación de direcciones a fin de tener control en toda la red.

67

Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay y A TM

Direccionamiento de Frame Relay por significancia local (Local Significance)

T Circuitos virtuales permanentes. - Identificados por 1 O bits " DLCI " de

significancia local. - Potencialmente 975 DLCI's por interfaz.

Enrul11dor B

figura 45

ITESMICEM

En la red anterior de la figura 45, se puede apreciar que del enrutador A salen dos circuitos virtuales pennanentes (PVC 3 y PVC 2) a distintos enrutadores y aunque en el enrutador A existe un DLCI denominado 50, este valor es utilizado en otro enrutador. Podemos agregar que sería válido el tener varios PVC's entre la misma pareja de enrutadores.

Significancia Global (Global Significance)

Bajo este esquema de direccionamiento sólo está pennitido el utilizar un valor de DLCI sin reasignarlo en ninguna otra interfaz o puerto de la red por lo que nuestro universo de direcciones se ve reducido a 975 en toda la red. Este esquema es más utilizado en redes privadas pequeñas en las cuales se necesita tener un control muy estricto de la asignación de DLCI.(Ver figura 46). El mapeo de direcciones de LAN sobre Frame Relay es similar al utilizado en el esquema de Significancia Local.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av v A7M

Direccionamiento Frame Relay Significancia Global (Global Significance)

• Los DTE's de Frame Relay tienen DLCI's únicos para la significancia global. - Similar al direccionamiento de redes locales (Dispositivos de direcciones).

- Máximo 97 5 puertos para toda la red.

F.nrnlaflor A

DLCl-60

PVt:2(80.f,il) Enral8dot'C

ITESMICEM

figura 46

Los protocolos LAN que no pudieran ser encapsulados directamente en Frame Relay ya sea porque el enrutador o FRAD no lo soporta o porque sean protocolos "puenteables" más que "enrutables"; serán encapsulados en TCP/IP y una vez en este formato encapsulados en Frame Relay formando un efecto de túnel (Frame Relay Tunneling).

2.7. Circuitos Virtuales Conmutados (SVC Switched Virtual Circuit)

Los SVC's son circuitos virtuales establecidos dinámicamente en función del intercambio de mensajes entre un Frame Relay DTE (usuario) y un Frame Relay DCE (red). Los SVC's son independientes del medio de acceso (ISDN, ROi, satélite). Los SVC's operan sobre el DLCI o. Existe el Frame Relay Forum SVC Implementation Agreement (FRF-SVC-IA) el cual es un subconjunto del CCITT Q.933 que a su vez es un subconjunto del CCITT Q.922.

Una red de Frame Relay puede soportar PVC's y SVC's simultáneamente.

69


. .

. . . ¡SVC

.... ~----. . . .

Troncal de Frame Relay con SVC r---------------, 1 1 1 1 1 1 1 1 1

. . . . ¡ 1

ITESMICEM

: 1 : ~ ............ ·- -- .. i·· -- ... -....................... • =-·····························i················································· PVC I PVC

1,.... - - - - - - - - - - - - - - - - - _,

svc figlrs 47

* El enrutador 1 y el 3 se conectan con PVC. * El enrutador 1 y el 2 se conectan con SVC. Nótese que es por el mismo puerto que el del PVC que va a 3. * El enrutador 2 y el 4 se conectan con SVC. Nótese que el switch 2 actúa como un SVC DCE para ambos enrutadores y para la red de Frame Relay. * El enrutador 3 y el 5 se conectan con PVC pero la troncal de Frame Relay a través de la red de Frame Relay está establecida con SVC. * El enrutador 3 y el 4 se conectan usando una combinación de SVC y PVC. En este caso el enrutador 3 inicia un SVC al enrutador 4 aunque este no sea un dispositivo SVC. En el switch 2 un DLCI es configurado para alcanzar al enrutador 4.

Direccionamiento de SVC's

El acuerdo de implementación de SVC's manda el uso del direccionamiento E.164 tal y como se establece en el plan de numeración para ISDN del CCITI E.164, el cual se especifica en el mismo formato que la numeración telefónica. Puede contener un máximo de 15 dígitos con cada dígito en el rango de O - 9.

Todos los dispositivos de usuario de SVC's tienen una dirección E.164 única. Cada puerto de usuario del Switch de Frame Relay es configurado con la(s) dirección(es) E.164 de los dispositivos alcanzables desde ese puerto, ya sea mediante SVC's o PVC's. Si es alcanzable mediante un PVC, entonces un número de DLCI debe ser también agregado.

En el switch de Frame Relay, la dirección E.164 es conceptualmente particionada en una parte de red y una de usuario. El número de dígitos en la parte de red es un parámetro de

70


"network-wide" que se configura en la estación de administración de la red (NMS Network Management Station). La parte del usuario no se almacena en el switch de Frame Relay esta será manejada por los dispositivos DTE de SVC's. La parte de red es dividida en un número de red y uno de subred.

A continuación se muestra cómo una dirección de 10 dígitos 512 624 2300 es particionada en 3 dígitos de red, 3 dígitos de subred y 4 dígitos de usuario.

Dígitos de Red

1 5 1 1 1 2 Dígitos de Subred

1 6 1 2 1 4 1 2

Dígitos de usuario

1 3 1 o I o I

A continuación se muestra como se direcciona cuando ambos extremos del circuito usan SVC's.

Ul

2600

U2

2601

svc DTE

U3

2600

U4

2602 figura 48

Desde la perspectiva del switch de Frame Relay hay dos dispositivos DTE SVC's con 3 dígitos como dirección, 691 y 692. Desde la perspectiva del DTE cada uno tiene dos dispositivos con 4 dígitos de dirección. Cada DTE debe también ser configurado con la dirección E.164 completa de todos los dispositivos remotos tales como 6912600 (Ul) y 6922602 (U4).

71

Diseño e Implementación de Redes frame Re/av v ATM ITESMICEM

A manera de ejemplo si Ul desea comunicarse con U4 el dispositivo DTE SVC con 691 iniciará un "SVC SETUP" a la dirección 6922602 la cual es la dirección completa E.164 de U4.

Veamos el caso cuando la comunicación es entre un dispositivo que usa SVC y uno que utiliza PVC.

6911234

svc DTE

PVC

100, 101

6921234

R2

6931234

R3 figura 49

Desde la perspectiva del switch de Frame Relay de la izquierda hay tres DTE's con E.164 direccionables (Rl, R2 y R3 con direcciones 6911234, 6921234 y 6931234 respectivamente). Rl es un dispositivo SVC. R2 y R3 son dispositivos PVC's. Nótese que R2 y R3 necesitan ser direccionables con E.164 para que puedan establecer circuitos con dispositivos SVC's como Rl. R2 y R3 no saben directamente sus direcciones E.164. Las direcciones son conocidas por cualquier dispositivo SVC que necesite levantar un SVC a ellos y que estén configurados en el puerto del switch Frame Relay de la izquierda.

2.8. Enrutamiento y Conmutación

La extraordinaria proliferación de equipos enrutadores ha sido una de las razones del gran crecimiento de las redes de computadoras. Estos evolucionaron desde el contexto de interconectividad de LAN's hasta llegar a ubicarse como dispositivo de comunicaciones en el contexto de WAN's. Esto se debió a varias características interesantes que poseen los equipos enrutadores, entre las cuales podemos mencionar:

Procesamiento inteligente de nivel 3: Los enrutadores operan en el nivel 3 del modelo de referencia OSI a fin de ofrecer un procesamiento inteligente de los paquetes.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay v A TM ITESMICEM

Servicio Sin Conexión (Connectionless): Basado en el protocolo IP (Internet Protocol) no utiliza circuitos virtuales, lo cual permite que cada paquete sea enviado a la red en forma independiente, basándose solamente en la información de dirección contenida en el paquete y en el conocimiento de las posibles rutas al destino que maneja el enrutador.

Análisis de tráfico: Mediante el "polling" que se realiza de los enlaces es posible conocer el porcentaje de tráfico por una ruta determinada y redireccionar los paquetes a través de otro camino. Esto basado en tablas de métricas.

Además los enrutadores son capaces de procesar una gran cantidad de paquetes por segundo (120,000 en diversos fabricantes) lo cual ofrece un alto desempeño a la red.

Tradicionalmente los equipos enrutadores se utilizaron para interconectar redes locales de diferentes arquitecturas (Ethernet, Token Ring, FDDI) y con capacidad de manejar distintos protocolos como TCP/IP, IPX de Novell, AppleTalk, DECnet, por citar algunos, a diferencia de los puentes o "bridges" quienes sólo podían unir redes del mismo protocolo y arquitectura.

Debido a que los enrutadores son capaces de manejar interfaces seriales, se empezaron a utilizar para unir redes locales en forma remota, es decir se introdujeron como columna dorsal de las W AN's. Rápidamente fueron aceptados como solución W AN ya que la alternativa de unir LAN's mediante X.25 se traducía en "cuellos de botella" en la parte W AN; debido a que una LAN opera en el orden de los Mbps y X.25 opera normalmente en los 9.6 y 19.2 Kbps (en ocasiones X.25 es soportado a 64Kbps, mas sin embargo existen varias limitantes para su uso que se expondrán posteriormente). Podemos entonces decir que el enrutador se convirtió en un dispositivo de acceso y de transporte simultáneo para redes corporativas al cual se le conectaban tanto las redes locales como los medios de transmisión (EO, El, satélite, microonda) a fin de unir centros de cómputo geográficamente dispersos ya sea en ciudades o en distintas zonas de una población. Sin embargo, con el surgimiento de las técnicas de conmutación, el uso que se les debe de dar a los enrutadores toma una nueva perspectiva. Analicemos el caso del diagrama siguiente (figura 50) donde se muestra la Interconexión Convencional LAN/W AN. Observemos que se están uniendo 5 localidades remotas mediante enrutadores conectados entre sí a través de canales EO's y El 's. En primer lugar, esto nos obliga a contratar varios enlaces ya que para formar nuestro "backbone" se requiere de canales entre los enrutadores y en la medida en que queramos tener una topología tipo malla se necesitarán enlaces de todos contra todos, lo cual se traduce en una fuerte inversión. Por otro lado, los equipos enrutadores deberán tener tantos puertos seriales como enlaces estén recibiendo, ya que a cada canal (un El por ejemplo) se le deberá asignar un puerto físico (interfaz 0703 en el caso de un El) y es obvio que mientras más puertos físicos o interfaces tenga un enrutador más costoso será. En el caso de que deseáramos una malla, la inversión es elevada ya que estamos refiriéndonos a enlaces dedicados punto a punto.

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Diseno e Implementación de Redes frame Relav vATM

Interconexión Convencional LAN/WAN

figura 50

ITESMICEM

Es evidente que el diseñar una red W AN en base a enrutadores implica un costo que debe considerarse, mas sin embargo, hay también esquemas de desempeño que implican el enrutamiento. Debemos en primer lugar establecer que no es lo mismo "enrutar" que "conmutar" ya que al enrutar se hace uso de los tres primeros niveles del modelo OSI y al conmutar tan sólo se ven involucrados los dos primeros niveles (menor tiempo de procesamiento). Supongamos que se desea transmitir un paquete de TCPnP sobre la malla de enrutadores. En una operación normal, el paquete de TCPnP será enviado por un puerto serial del enrutador dentro de un formato HDLC hacia el siguiente enrutador (hop). Una vez ahí, el enrutador deberá procesar las direcciones de nivel 2 (HDLC) y nivel 3 (IP) a fin de evaluar el siguiente enrutador al cual deberá ser enviado. Lo anterior requiere de un tiempo de convergencia mayor al de un conmutador el cual sólo procesa direcciones de nivel 2. En ocasiones, un enrutador puede procesar 120,000 paquetes por segundo mientras que un conmutador de Frame Relay procesa 420,000 paquetes por segundo (considerando en ambos casos paquetes de 128 bytes). Cierto es que no estamos siendo justos ya que estamos comparando dos dispositivos que operan en distintos niveles, pero valga la observación para mostrar las diferencias de las tecnologías de enrutamiento y conmutación. Es cierto también que algunos fabricantes de conmutadores de Frame Relay (Cascade Communications) utilizan protocolos de enrutamiento como OSPF en forma interna a su backbone, con el fin de detectar la ruta ideal a otro conmutador y posteriormente establecer el circuito virtual. Sin embargo, este análisis de direcciones IP se hará una sola vez ya que cuando el circuito virtual sea establecido no se volverán a procesar direcciones IP y tan sólo conmutará tramas de nivel 2 a una mayor velocidad. Una característica interesante de los enrutadores es que a medida que se incrementa el número de "hops" se complica más la operación. Proveedores de servicios públicos de Internet (UUNet, PSI y Netcom ) tienen su backbone sobre equipos conmutadores de Frame Relay (Cascade Communications) y no sobre enrutadores.

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Veamos a continuación como sería la topología de nuestra misma red pero ahora en base a un backbone de Frame Relay (figura 51 ). En primer lugar es notorio que el número de enlaces y de puertos de enrutadores se ve reducido a uno por equipo. (Un enrutador con 5 puertos seriales tiene un costo aproximado de $15,000 USD mientras que con sólo un serial puede costar $3000 USD). El desempeño o eficiencia de la red se verá incrementado por el uso de circuitos virtuales cuyo procesamiento es sólo a nivel 2, además de que los enlaces del enrutador a la red de Frame Relay (El 's, EO's, DSO's) serán más baratos por la menor distancia involucrada. Estos enlaces conocidos como "última milla" aprovecharán el ancho de banda a su máxima capacidad debido a las características intrínsecas de Frame Relay de manejo de circuitos virtuales crecientes y decrecientes en capacidad de transmisión por demanda. (Situación que no es posible manejar en TCPnP sobre HDLC desperdiciándose ancho de banda.) Es por esto que decirnos que "Frame Relay es para el que sabe lo que quiere" ya que lo que se busca es el "ajuste fino" de nuestros medios de transmisión donde utilicemos al máximo la capacidad de los medios digitales.

Dentro de la nube de Frame Relay, la cual puede ser desde un solo equipo conmutador hasta 64,000 equipos conmutadores de Frame Relay (si utilizan OSPF) se activarán circuitos virtuales permanentes o conmutados con orígenes y destinos de acuerdo a nuestras necesidades de conectividad.

Interconexión LAN/W AN Utilizando Frame Relay ( en el Backbone)

figura 51

Es de esta forma como se crea el concepto de "Red Jerárquica", donde la red de Transporte o Dorsal se forma por equipos conmutadores de Frame Relay y la red de Acceso por enrutadores. No se debe entender que el enrutador tiende a desaparecer, lo que sucede es que se le está ubicando en el lugar que le corresponde donde tendrá una tarea muy importante, que gracias a su inteligencia de procesamiento de nivel 3, será capaz de realizar.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av v ATM ITESMICEM

Esta tarea consiste en concentrar arquitecturas disímiles (Ethernet, Token Ring y FDDI) de LAN's y entregarlas a la red por una salida serial. Además es un dispositivo multiprotocolo (políglota), teniendo la capacidad de recibir distintos protocolos como TCP/IP, IPX, AppleTalk, DECnet, SDLC, HDLC, X25, PPP y encapsularlos en un formato Frame Relay debido a que el circuito virtual y por ende Frame Relay se establece en la salida serial del enrutador, el cual se vuelve un ''feeder" (alimentador) para la red de transporte de Frame Relay a la cual no le interesa el protocolo que vaya encapsulado en la trama Frame Relay. El conmutador sólo se concretará en transportar con toda rapidez las tramas. Es de esta forma como la pareja de enrutador y conmutador cobran la importancia que merecen delegando la parte de transporte al conmutador de Frame Relay y ubicando al enrutador en una actividad más objetiva, ya que se le tenía como acceso y transporte exigiéndosele demasiado a su desempeño. (El concepto es similar al de un FEP y un Host en el ambiente SNA, donde el FEP le quita las funciones y responsabilidades de comunicaciones al Host a fin de hacerlo más eficiente.) Es importante mencionar que un conmutador de Frame Relay siempre deberá ser alimentado por un enrutador o FRAD el cual servirá como DTE para el sistema.

Beneficios de Frame Relay • Menor número de puertos (Hardware) en equipos

enrutadores (menor costo).

• Menor número de enlaces ( menor costo).

• Mayor aprovechamiento del ancho de banda de los circuitos digitales (Características de Frame Relay ).

• Gran número de circuitos virtuales.

• Menor tiempo de convergencia (mayor" performance"= mayor velocidad).

• Administración más sencilla (modularidad para crecer).

• Formación de una red jerárquica (ordenada) de acceso y transparente.

• Tecnología de vanguardia, compatible con" ATM ".

Bajo la tecnología de Frame Relay es posible añadir valor agregado a las funciones de una red corporativa, ya que se pueden ofrecer servicios que antes eran considerados como consumidores de recursos. Es el caso del correo electrónico, el cual, aunque estratégico, podía motivar gran cantidad de tráfico en la red. Bajo la tecnología de Frame Relay es posible asignar circuitos virtuales con menor prioridad a estos servicios, de tal manera que existan y estén habilitados por la red mientras otras aplicaciones más críticas no requieran el ancho de banda, obteniendo una vez más que los canales siempre estén en uso mediante la asignación de circuitos virtuales distintos para aplicaciones específicas (situación que no sena controlada por redes con "backbones" de enrutadores).

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La capacidad de asignar circuitos virtuales entre redes remotas y fonnar grupos de trabajo es el origen de las "redes virtuales", las cuales se han desarrollado gracias a Frame Relay y ATM.

2.9. Frame Relay Vs. X.25

X.25 es un protocolo que asume que el medio de transmisión es de poca calidad; es decir susceptible al ruido, inducciones magnéticas, atenuaciones. Por tal motivo utiliza un protocolo de alto nivel de control de enlace (HDLC) para desarrollar funciones de verificación de errores y control de flujo en cada nodo de la red, basándose en el principio de confinnaciones entre nodos hasta que se confirma la correcta recepción. Con la rápida proliferación de circuitos digitales de alta calidad e inmunes al ruido, a inducciones magnéticas y atenuaciones, Frame Relay incrementa su desempeño, eficiencia y elimina retardos al omitir las funciones de verificación de errores.

Lo anterior expuesto se puede entender, ya que mientras X.25 ocupa los primeros tres niveles del modelo OSI, Frame Relay sólo ocupa los dos primeros (figuras 52 y 53 ).

Comparación de Tecnologías de Conmutación

X.25 DTE - DCE Interface. Addresslug, ve establishment and contrnl, ve now control - -X.25 - - X.25

Layer 3 Link control, framing, error chkg, LayerJ link flow control, rcllahility

~ -~ -

LAPB LAPB Physlcal connection

~ --Layer 1 Layer 1

DTE (llost/Terminal)

DCE (X.25 Switch)

figura 52

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Diseflo e Implementación de Redes frame Relav v ATM

Comparación de Tecnologías de Conmutación

Frame Relay DTE - DCE Interface

LAP-F Frame Relay

Layers2

Layer 1

D'l'E (HostJTermlnal)

Framing, Addresslng, Error Chccklug I ntcrface

LAP-F Managcmcut ~

Frame Relay ~ -Layer2

~

Physlcal connectlon -~ - Layer 1

un: ...... -----------1 .. .,(.lt'rame Relny Switch)

figura 53

ITESMICEM

Cierto es que X.25 puede operar sobre un enlace a 64 Kbps, mas sin embargo no se pueden evitar las confirmaciones y retransmisiones que son característicos de la forma de operar de X.25; es decir aunque la capacidad de transmisión se incremente, las confirmaciones en cada nodo continúan.

Frarne Relay nos permite el manejo de tramas de hasta 8000 bytes mientras que en X.25 se manejan por lo general paquetes de 128 bytes.

Quizá la característica más importante que permite diferenciar a Frarne Relay de X.25 es el manejo de circuitos virtuales. Las redes tradicionales de X.25 manejan hasta 128 circuitos virtuales por puerto mientras que en Frarne Relay podernos manejar hasta 975 circuitos virtuales por puerto. Lo más relevante es que cada uno de ellos puede crecer y decrecer en su capacidad de transmisión por demanda (manejo de CIR y Be), situación que X.25 no puede soportar.

Una red típica de X.25 introduce un retardo de 200 rnseg (end-to-end) mientras que una red Frarne Relay lo reduce a 20rnseg.

Frarne Relay es la migración natural hacia A TM aun para las redes X.25.

2.10. Voz Sobre Frame Relay

Frarne Relay proporciona una solución de un alto beneficio en cuanto a costo se refiere para la interconexión de redes LAN's de datos. Sin embargo, también puede ofrecer una

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solución muy atractiva para el manejo de voz y fax ofreciendo ahorros entre el 30 y 50% dependiendo de las características de la red corporativa. La conversión de la transmisión de voz de forma analógica a forma digital se inició con el algoritmo para 64 kbps llamado PCM (Pulse Code Modulation) surgiendo posteriormente el ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) incrementando la eficiencia a 32 Kbps para cada llamada de voz y permitiendo la transmisión del doble de tráfico. PCM y ADPCM son aún utilizadas por compañías telefónicas en todo el mundo para el tráfico conmutado de voz. Existen dispositivos FRAD's que no sólo son capaces de encapsular el tráfico de LAN's en formatos Frame Relay sino que además pueden combinar voz, fax y datos para transmitirlos a través de redes públicas o privadas de Frame Relay. Para asegurar la calidad de la voz en Frame Relay, el FRAD debe estar diseñado para minimizar la congestión. Al fragmentar las tramas en tamaños pequeños se permite el tránsito de las mismas con parámetros aceptables de retardo así como el determinar el tamaño adecuado de los "buff ers" de la red.

Compresión y Digitalización de Voz

DSP (Digital Signal Processors) es un microprocesador diseñado para procesar señales digitalizadas. Existen los siguientes algoritmos de compresión de voz, los cuales al implementarse utilizan un hardware DSP.

* PCM/ADPCM * ATCílMBE (Adaptive Transform Codingílmproved Multi-Band Excitation) * CELP/ ACELP (Code Excited Linear Prediction/ Algebraic Code Excited Linear Predication)

PCMIADPCM

Es el algoritmo tradicional utilizado por compañías telefónicas. Manejan un MOS (Mean Opinion Score; parámetro de medición de la calidad de voz) de 4.4 para PCM y 4.1 para ADPCM consumiendo 64 kbps y 32 kbps respectivamente.

ATCllMBE

ATC es una combinación de tres parámetros telefónicos: TDHS (Time Domain Harmonic Scaling), LPC (Linear Predictive Coding) y VQ (Vector Quality). Sus principales características son la baja complejidad y el rango de digitalización variable. ATC tiene un MOS de 2 a 3.8. IMBE es un algoritmo híbrido, con un MOS de 3 a 4.

CELPIACELP

Utiliza un MOS de 4.2 y es el método empleado para transmisión de voz sobre Frame Relay.

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Cuando se habla de mantener la calidad de la voz normalmente se dice que la complejidad aumenta y la calidad se reduce conforme se incrementa la compresión sin embargo, con ACELP se ha demostrado que la voz se puede comprimir hasta 4.8kbps y tener una alta calidad.

El uso de FECN y BECN en Frame Relay no son suficientes para el manejo de voz ya que son generados después de que se presenta la congestión. El uso de la técnica conocida como Predictive Congestion Management responde a la carga de tráfico variando el tamafio de la información que se encuentra en un cola de espera antes de que ocurra la congestión.

Dentro de un FRAD existen niveles de prioridad para las distintas aplicaciones. Debido a que las señales de voz y fax no pueden tolerar retardos se les asigna la prioridad más alta:

"' Primera prioridad: Fax "'Segunda prioridad: Voz "' Tercera prioridad: Datos

El manejo de voz sobre Frame Relay debe verse como un valor agregado de Frame Relay más que como una alternativa para salvar costos de larga distancia por dos razones básicamente: la primera de aspecto técnico. La voz sobre Frame Relay tiene un retardo aproximado de 100 mseg. que aunque es mucho mejor que el retardo de 300 mseg. del sistema convencional satelital, no se compara con una comunicación tipo "clear channel" digital. Sin embargo para aplicaciones como "Hot lines" o comunicaciones de tipo operativo en empresas de índole rutinario (monitoreo de centros de control, comunicaciones dedicadas) resulta muy atractiva. La segunda razón de aspecto más estratégico y comercial es que cada vez los servicios de voz por larga distancia serán mas baratos por lo que convendrá utilizar la infraestructura pública para el manejo de voz y los recursos de redes privadas para el manejo de datos sin realizar grandes inversiones para el transporte de la voz sobre plataformas privadac;.

A continuación se muestra el caso de una red corporativa que integra voz y datos sobre Frame Relay. Consta de una oficina corporativa en la Ciudad de México (figura 54) que recibe vía RDI variac; sucursales y utiliza al satélite como respaldo para algunas de ellas. El Switch de Frame Relay recibe así a los equipos enrutadores remotos y al enrutador local. Al mismo tiempo recibe a los FRAD's que encapsulan la voz en Frame Relay, cada uno de los cuales consta de 8 extensiones de voz para un total de 16. Para el caso de Toluca y Pachuca se conectan mediante enlaces de red conmutada vía modems y a puertos seriales del enrutador local.

Para el caso de las sucursales (figura 55) se repite el esquema sólo con la diferencia de que ya no se hace necesario poner un conmutador de Frame Relay del mismo tamaño en cada plaza, bastando con pequeños esquemas de conmutación local y concentración de la voz y

80


datos formando una red jerárquica donde todos los enlaces transportan Frame Relay a la nube de conmutación formada por el switch de Frame Relay central.

NODO CENTRAL MEXICO, D.F.

SUCURSAL LEON

figurs55

81

DisetJo e Implementación de Redes frame BMr vAIM UESUICEM

2.11. Redes Públicas de Frame Relay

Al conceptualizar una red pública de transmisión de datos independientemente del protocolo que maneje, nos estamos refiriendo a un sistema cuya finalidad es abatir costos de canw dedicados de larga distancia. Lo anterior debido a que al utilizar una plataforma pública y con costos compartidos, delegamos la función de transporte a proveedores de servicios de transmisión de datos generándose el concepto de "outsourcing"; para que el usuario pueda dedicar más atención al giro de su empresa abaratando costos de operación y dejando de invertir en grandes sistemas privados de telecomunicaciones ya que en ocasiones se llegaba a tener sin darse cuenta su "propia compaMa telefónica" por la cantidad de recursos invertidos. No obstante, es indispensable que el proveedor de servicios nos ofrezca y garantice una alta confiabilidad y desempefio en la transmisión de nuestros datos que le encomendamos y es aquí donde la selección de la tecnología adecuada cobra importancia.

El hecho de contar con una red privada de Frame Relay y/o A TM no significa que no se deba considerar la interconexión a una red pública, ya que no son excluyentes debido a que la red pública puede ser el resplado de una red privada o utilizarse para ciertos segmentos cuyos costos de larga distancia son elevados. Es un error de apreciación el pensar que al contratar un servicio de red pública de Frame Relay ya no es necesario adquirir equipos en las instalaciones del usuario. Como se mencionó previamente, la red pública tiene como propósito el reducir costos de arrendar canales de larga distancia; sin embargo, siempre será necesario tener un equipo ya sea un enrutador o un conmutador que sea conectado a la red pública de Frame Relay. La diferencia puede estribar en que un conmutador no nos obligaría a tener demasiados puertos; sería mejor el desempeño y podríamos formar grupos de trabajo o pequeñas redes privadas de Frame Relay por zona y sólo conectarse a una infraestructura pública para las largas distancias.

Tanto Frame Relay como ATM nos permiten la formación de redes jerárquicas donde existe una red de acceso y una red de transporte.

Las tendencias en los "Backbones" (columnas vertebrales o de transporte) de las redes públicas son muy claras en cuanto a la necesidad y tendencia a corto plazo de basarse en plataformas de conmutación ATM. Sin embargo, el mercado de hoy en día se satisface con el uso de "Backbones" de Frame Relay en la red de transporte los cuales son capaces de recibir X.25 y protocolos de LAN's como accesos, para más adelante convertirse en el acceso hacia redes de transporte A TM.

Podemos resumir algunos de los beneficios ofrecidos por Frame Relay: reduce el número de puertos en equipos enrutadores así como el número de enlaces dedicados (traduciéndose esto en un menor costo), ofrece un mayor aprovechamiento del ancho de banda de los circuitos digitales, tiene un gran número de circuitos virtuales para ser utilizados por diversas aplicaciones, nos brinda un menor tiempo de convergencia comparado con esquemas de enrutamiento (traduciéndose en un mejor desempeño de la red), finalmente,

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Diseflo e Implementación de Redes Frame Re/av vATM ITESMICEM

representa una administración mas sencilla. Frame Relay debe utilzarse donde se tiene necesidad de interconectar LAN's o requerimiento de topologías de malla con enlaces menores o iguales a un El (2.048 Mbps).

Frame Relay es una tecnología cuya aplicación dentro de una red pública va orientada al "ajuste fino" y "manejo de calidad" de las redes corporativas de datos, ya que reduce costos de operación y equipos además de ser una excelente alternativa de respaldo a redes privadas de conmutación de paquetes.

figura 56

2.12. UniNet

UniNet surge en México como la red pública de conmutación de paquetes (Frame Relay, ATM y X.25) de mayor cobertura y alto desempefto. En su disefto se contempló el uso de la infraestructura SDH de la red de Larga Distancia de Telmex, a fin de ofrecer la mejor confiabilidad en cuanto a esquemas de respaldo y eficiencia. Lo anterior es posible mediante el uso del concepto denominado "Binodo", el cual es un nodo redundante de conmutación SDH con doble anillo de transmisión a fin de que en caso de contingencia el tráfico sea reenrutado hacia el destino final sin sufrir interrupción. En UniNet no sólo se cuidó la parte de transmisión; se puso especial interés en seleccionar la mejor plataforma tecnológica de Frame Relay y ATM disponible en el mercado para la infraestructura de la red. Asimismo, se ofrece el servicio de X.25 (que aunque es un protocolo que está cumpliendo su ciclo de vida es importante seguir soportando la base instalada).

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Diseflo e Implementación de Redes Frame Re/av vATM ITESMICEM

UniNet viene a satisfacer la demanda que en cuanto a servicios de interconectividad de redes corporativas tiene el país, ya que en su primera etapa cubre las 48 principales ciudades de México además de contar con salidas internacionales. En un principio UniNet sale al mercado con un servicio de Frame Relay en su "backbone" pero se espera que para principios de 1997 esta dorsal migre hacia ATM con canales E3 (34 Mbps) y más adelante a OC-3 (155 Mbps), haciendo entonces posible la interconexión de redes privadas A TM a través de UniNet.

TOPOLOGIA UNINET

2"T3 ,_, 2"T3

(N.Y.)

E1 E1 E1

- • - RADIO

-RED DE ACCESO (4XE1)

• NOOO LNINET

• IINODOTB.MEX

figura 57

La tecnología Frame Relay en redes públicas es una excelente alternativa para el manejo de tráfico Internet, el cual se espera crezca de 30 a 200 millones de usuarios para el año 2000 quienes requerirán mayor capacidad para transmitir nuevas aplicaciones de multimedia. Proveedores de servicios Internet en los Estados Unidos como: PSI Perfonnance Systems Intemational Inc., Hemdon, Va.; UUNet Technologies lnc., Fairfax, Va.; y Netcom On-line Communications Services Inc., San José, Calif., han sustituido a los enrutadores por conmutadores de Frame Relay (de Cascade Communications Corp., Westford, Ma.) ya que han encontrado que con Frame Relay en el ''Backbone" se obtiene un alto desempefto y capacidad de construir redes con topologías extensas, contrario a las basadas en enrutadores las cuales después de 16 "hops" o brincos en equipos de enrutamiento empiel.8.0. a tener problemas en cuanto a su selección de rutas. Por tal motivo UniNet es un proveedor de

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av vAIM UESMIQEM

servicios de valor agregado al ser un medio de acceso a Internet de manera nacional e internacional.

Al momento de la elaboración del presente trabajo, las redes públicas de Frame Relay existentes tienen sus esquemas de tarificación en base a tarifas planas (flat rates), ya que el cobrar los servicios en base al volumen de tráfico y tiempo de conexión requiere de esquemas más complejos y del desarrollo de software de administración con costo de más de 50 millones de USD. Sin embargo, se espera que antes de finalizar 1996 las redes públicas empieren a facturar por volumen y tiempo (similar a X.25) haciendo más atractivo el servicio al usuario desde el punto de vista económico y no sólo de eficiencia tecnológica.

Al contratar el servicio de una red pública de Frame Relay normalmente hay un cobro inicial y único por concepto de suscripción. Posteriormente se hacen cargos mensuales (flat rates) ftjos que pueden estar en función de distintos rubros, como el número de puertos contratados, la velocidad de transmisión, el número de PVC's contratados, el CIR seleccionado o la pareja formada por un valor de CIR y Be. No existe una forma ideal de cobrar los servicios públicos de Frame Relay. La estratégia consiste más en las tarifas que en la filosofía que se siga para armar el marco de precios. Una empresa que desarrolla una red pública de Frame Relay deberá saber el tiempo en el que desea o necesita recuperar su inversión y en función de esto será lo agresivo del esquema tarifario.

El número de circuitos virtuales contratados dependerá de las necesidades de cada usuario ya que se puede asignar un circuito virtual por aplicación o por protocolo pero si se desea optimizar recursos es posible concentrar distintos protocolos ( IP, IPX por ejemplo) en un mismo circuito virtual.

Sin duda la próxima liberación de los circuitos virtuales conmutados (SVC's) por parte de los fabricantes de enrutadores marcará una gran diferencia no sólo en la forma de asignar recursos sino en la forma de facturar servicios al cliente. Esta facturación se basará en un esquema similar al servicio telefónico, pero siempre tratando de dar servicios mas competitivos en cuanto a tarifas se refiere.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/av vATM ITESMICEM

Conexiones de Frame Relay alrededor del Mundo (Origen y destino se refiere al sentido en que se generan las

llamadas)

U.S.

z ~ EUROPA ¡ o

CAN ADA/ ASIA/ Resto del Mundo

U.S.

90%

4%

19%

DESTINO

EUROPA

6%

94%

6%

CAN ADA/ ASIA/Resto mundo

4%

2%

75%

TOTAL

100%

100%

100%

Los siguientes estándares fueron tomados del Foro de Frame Relay:

Frame Relay Standars

Subject ITU-T Standard ANSI Standard Architecture and Service 1.233 Tl.606 Description Data Link Layer Core Q.922 Annex A Tl.618 Aspects Permanent Virtual Q.933 Annex A Tl.617 Annex D Connection (PVC) Management Congestion Management 1.370 Tl.606a Switched Virtual Connection Q.933 Tl.617 (SVC) Signaling

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Diseno e Implementación de Redes frame Relav v ATM ITESMICE&f

Implementation Agreement documents developed by the Frame Relay Forum.

Subiect

User-Network Interface - UNI Network-to-Network Interface - NNI Multiprotocol Encapsulation User-to-Network Switched Virtual Connection-SVC Frame Relay/ A TM Network Interworking Frame Relay Service Customer Network Frame Relay Multicast Frame Relay/ A TM PVC Service Interworking

FRF Documeut

FRF.1 FRF.2 FRF.3

FRF.4 FRF.5 FRF.6 FRF.7 FRF.8

87


CAPÍTULO 3. ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode) es una tecnología de conmutación de paquetes de alto desempeño que al igual que Frame Relay se caracteriza por el manejo de circuitos virtuales que pueden incrementar su capacidad por demanda, por lo que se le considera un protocolo orientado a conexión. Sin embargo, es conveniente definir la relación de ATM con B-ISDN antes de profundizar en las características funcionales de ATM.

BROADBANDISDN B-ISDN

64 KBps 1.5 Mbps 2.048 Mbps 34 Mbps 45 Mbps 155 Mbps 622 Mbps OC-3 OC-12

NARROWBAND BROADBAND

Frame Relay - WAN ATM - WAN y LAN figura 58

Como se puede apreciar en la figura 58, Frame Relay se ubica en los rangos de bajas capacidades de transmisión, es decir desde los 64 kbps hasta los 2.048 Mbps (aunque se implementa desde los 9.6 kbps con ISDN y existen estándares para 34 Mbps). Sin embargo, tiene su utilización sólo en el contexto W AN a diferencia de A TM quien se puede posicionar tanto en W AN como en LAN pero permaneciendo en el rango de "Broad Band" desde los 34 Mbps. Surgirán las preguntas: ¿Qué sucede en el caso de capacidades de transmisión de 2.048 Mbps (El)?, ¿ Se deberá utilizar Frame Relay o ATM1. Realmente la respuesta es muy simple: se debe conocer la aplicación a fin de determinar que tecnología implementar. Si se desea transmitir solamente datos, resulta más eficiente utilizar Frame Relay dentro del El, ya que al manejar tramas de información variables es posible. insertar un formato de LAN dentro del formato de Frame Relay sin necesidad de fragmentar el paquete; es decir, si se desea por ejemplo transportar una trama de Ethernet cuya longitud es de 1500 bytes dentro de un El, Frame Relay puede ajustar el tamaflo de su trama a 1500 o 2000 bytes y transportar en forma íntegra cada una de las tramas Ethernet. Si se utilizara ATM, en este caso se debería fragmentar la trama Ethernet para ser insertada en celdas A TM de tamaflo

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QiseDo e Implementación de Redes frame Rslav v ATM {TES&ftCEAf

mucho menor (48 bytes), lo que provocaría mayor tiempo de procesamiento de la transmisión ya que se deberán realizar funciones de fragmentación y ensamble de paquetes en cada extremo. Si se desean transmitir señales de datos, voz y video por un El, entonces resulta más eficiente manejar A TM como transporte, ya que las celdas se ajustarán a cada tipo de servicio. Podemos establecer que lo más importante es conocer qué se espera de nuestro sistema de red para decidir qué platafonna tecnológica implementar. Recordemos que no hay viento favorable para el que no sabe hacia donde va.

Queda entonces claro que A TM cobra importancia en la medida que nuestra infraestructura maneje capacidades grandes de transmisión como E3, OC3, OC12, OC24, OC48, lo cual resulta poco atractivo (a nivel de inversión) para establecer una red de área extendida, ya que aunque técnicamente es viable el manejo de ATM en estos rangos, en la actualidad son servicios que no se ofrecen para la comercialización de soluciones W AN. Sin embargo, en el contexto LAN es muy común el manejar topologías donde se instale infraestructura de Fibra Óptica dentro de edificios o Campus (esquema que se venía utilizando en redes FDDI) donde sí resulta altamente viable el uso de ATM.

ATM ha proliferado en el mundo LAN más por razones económicas que por justificaciones técnicas aunque se encuentra ya listo para su implementación en el contexto W AN, siendo los "carriers" o proveedores de servicios como las compañías telefónicas las primeras en implementarlo dentro de sus "backbones". Una vez más se ve claramente que Frame Relay es una migración natural hacia ATM, el cual ocupará la parte dorsal de las redes dejando a Frame Relay como un acceso hacia él, generándose el concepto de Interworking el cual será tratado posterionnente.

Al referenciar ATM en B-ISDN notaremos que ATM es la parte de transporte y que se requiere de un modelo para entender su funcionamiento.

Similar al modelo OSI, este modelo tiene varias capas que deben irse cumpliendo una a una para lograr el funcionamiento de un sistema A TM.

El modelo consta de 5 capas : Servicios, AAL (ATM Adaptation Layer), ATM, Convergencia y Físico (figura 59 ).

En la capa 5 o de Servicios es donde se lleva a cabo la recepción de otros sistemas que manejen voz, datos o video, ya que estos son los servicios que pueden ser transportados sobre A TM y que dan la pauta para el manejo de multimedia.

La capa 4 conocida como AAL es la que se encarga de la adaptación precisamente de los distintos tipos de servicios (voz, datos y video) en celdas ATM. En esta capa también se lleva a cabo la detección de variaciones por retardos de celdas y pérdida de secuencia de las celdas. Existen 4 niveles de adaptación de acuerdo al tipo de servicio que se esté recibiendo de la capa 5.

89


Niveles de Adaptación de A TM

El nivel de adaptación O se utiliza para recibir servicios, conexiones o equipos que vienen ya en un formato de celdas ATM y que no es necesario adaptarlos. Se puede decir que es un nivel de adaptación transparente.

MODELO DE B- ISDN

5 SERVICIOS 4 AAL 3 AlM 2 tONVERGENCIA

PISICO

5) VOZ, VIDEO, DATOS 4) o, 1, 2, 3/4, 5 3)CELDAA1M 2) VERIFICA ERRORES DE ENCABEZADO 1) COBRE, FIBRA, SONET, SDH

"AlM ES UN COMPONENTE DE B-ISDN" figura 59

El nivel de adaptación 1 (figura 60) se utiliza para adaptar en celdas ATM los servicios conocidos como "eonstant Bit Rate"(eBR), es decir, servicios o aplicaciones cuya tasa de transmisión es constante. A estos servicios se les define como clase A. La voz (PeM) y el video son los servicios que deberán ser recibidos y adaptados por este nivel. Este nivel consta de 2 subniveles: * es (eonvergence Sublayer) * SAR (Segmentation and Reassambly) El es tomará la información del usuario proporcionando un rango constante y dividiéndola en un protocolo de 47 octetos, conocido como "Protocol Data Units" (PDU). El PDU se vuelve la información que será transportada en el subnivel SAR, el cual agrega un encabezado y un octeto para formar la celda de 48 octetos. El PDU consiste de dos campos, el Sequence Number (SN) y el Sequence Number Protection (SNP). El campo de SN contiene dos subcampos conocidos como eonvergence Sublayer lndicator (eSI), el cual es un bit utilizado para funciones específicas de servicio y un subcampo denominado Sequence eount (Se), tres bits que contienen un contador de secuencia binario que se pasa entre niveles AALl (peer to peer).

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Diseño e Implementación de Redes fraroe Re/av vAIM tTESMtCEN

:: .. , ..

figura 60,fuente: Foro de ATM

El nivel de adaptación 2 (figura 61) está orientado al manejo de señales conocidas como "Variable Bit Rate" (VBR) donde podemos ubicar señales de voz o video con tasa variable. Se le denomina VBR-RT (Variable Bit Rate - Real Time) donde se ubican las señales de video en tiempo real y el VBR- NRT (Variable Bit Rate - Non Real Time) las cuales pueden ser imágenes no en tiempo real. Ambas se les conoce como clase By clase C. Actualmente el nivel de adaptación 2 se encuentra en desarrollo por el ITU-T sin embargo existe una propuesta de formato.

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Diseño e Implementación de Redes &ame Re/ay y A TM ITESMICEM

figura 61.fuente: Foro de ATM

El nivel de adaptación 3 / 4 (figura 62) va más orientado al manejo de tráfico clase C y D donde el tipo D se caracteriza por señales de datos conocidas como ABR/UBR (Available Bit Rate/Unspecified Bit Rate). El nivel de adaptación 3 I 4 se divide en dos subniveles: SSCS (Service Specific Convergence Sublayer) y CPCS (Common Part Convergence Sublayer); este último transporta bloques de datos de longitud variable en PDU de 48 octetos.

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Diseno e Implementación de Redes frame Relav vAIM UESMtCEM

figura 62, fuente: Foro de ATM

El nivel de adaptación 5 (figura 63) está diseñado para transportar tráfico clase C, el cual es "connection oriented", enviado con un VBR, por lo que se puede ubicar mejor en el manejo de datos. Es aquí donde se maneja el concepto de"Lan Emulation" que consiste en la adaptación de tráfico de LAN (Ethernet por ejemplo) a celdas ATM.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av v A TM ITESMICEM


Es por lo tanto conveniente que al adquirir o evaluar un sistema o equipo de ATM se revise qué niveles de adaptación nos ofrece el fabricante; por ejemplo, si se menciona que soporta el nivel AAL O, 3 / 4 y 5 significa que sólo podrá ser interconectado a otros dispositivos ATM o equipos de datos mas no a dispositivos de voz y video ya que no menciona la capacidad de manejo del nivel AAL l.

La capa 3 conocida como A TM es la encargada de la estructura de la celda ATM. Es aquí donde se forma la unidad básica de transporte de ATM que cuenta con un campo de 48 bytes para el transporte de información (payload) y un campo de 5 bytes para encabezados.

CELDA ATM

Encabezado Información figura 64

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QiseDo e Implementación de Redes frame Rslav vAIM lfESMtCEM

Existen cuatro tipos de celdas A TM:

• Celdas vacías que se utilizan para adaptación de tasas de transmisión (rate adaptation). • Celdas no asignadas * Celdas para transporte de información * Celdas para operación y mantenimiento (OAM)

La razón de que la celda ATM sea de 48 bytes para el transporte de la información se debe a dos razones: 1) Los datos operan mejor con celdas largas ( caso de Frame Relay) con un "overhead" pequeño y pueden tolerar retardos moderados, mientras que la voz y video prefieren celdas cortas ya que no pueden tolerar retardos. Se encontró que 53 bytes se ajusta bien a ambos tipos de necesidades. 2) Los europeos querían 32 bytes de información más el encabezado, mientras que en norteamérica se proponía 64 bytes de información más el encabezado (debido a razones de la infraestructura telefónica existente en cada región). Entonces, en forma democrática ! se partió la diferencia! y se dejaron 48 bytes de información más un encabezado de 5 bytes con una duración de la celda de 2.8 microsegundos a una capacidad de transmisión de 155Mbps (OC-3). De esta forma se ofreció un retardo aceptable en el manejo de voz y datos.

El encabezado de 5 bytes contiene información de enrutamiento tienen la capacidad de seleccionar prioridades en las celdas y calidad de servicio (QoS) así como el verificar la validez de la celda. Existen dos tipos de encabezados: UNI (User to Network Interface) y NNI (Network To Network Interface) siendo la única diferencia que en el UNI existe un campo de 4 bits denominado GFC (Generic Aow Control) y que se utiliza para el control de flujo de la información hacia la red ATM. (Ver figura 65).

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Private UNI

Public NNI

Uso de UNI y NNI en ATM

La figura 67, muestra ]a estructura del encabezado de una celda A TM.

ITESMICEM

figura 65

Los campos denominados VPI (Virtual Path Identifier) y VCI (Virtual Channel ldentifier), se utilizan para direccionar la celda ATM. En NNI se utilizan los 4 bits del GFC para direccionamiento extra. Un VCI hace referencia al circuito virtual que se establece entre dos dispositivos ATM y e] VPI es un grupo de VCI con el mismo origen y destino (figura 66). Todo VCI debe tener un VPI asociado.

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figura 66, fu-ente: Foro de ATM

El campo PTI (Payload Type lndicator) es el que nos indica el tipo de celda que se transporta (OAM, información, etc.). El campo CLP (Cell Loss Priority) es un bit similar al DE de Frame Relay y se utiliza para asignar prioridades a las celdas. Si se selecciona como O la celda será de alta prioridad y sólo será descartada como última alternativa, mientras que si selecciona con un valor de 1 tendrá una baja prioridad y será descartada al experimentar congestión la red. El campo conocido como HEC (Header Error Control) consiste en un algoritmo definido por el CCITT que sólo mide la integridad del encabezado y la información de enrutamiento, y no los datos en el campo de información.

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Diseño e Implementación de Redes frame Re/ay vAIM

BIT

ATM Header

VIRTIJAL PATHS e 256 VIRTIJAL CBANELS = 6S,.SJ6

VIRTIJAL PATHS = 4,096 VIRTIJAL CBANELS "' 65,.536

GFC GENERIC fl.OW CONTROL VPI VIRTUAL PA m IDEN'DnER VCI VIRTIJAL CHANEL IDENnnER PTI PAYWAD TYPE INDICATOR CLP CELL WSS PRIORITY HEC HEADER ERROR CONTROL UNI USER-NETWORK INTERFASE NNI NETWORK.NETWORK INTERFASE

figura 67.fuente: Foro de ATM

JTESMtCEM

Mientras que Frame Relay nos permite el uso de 975 circuitos virtuales por puerto físico es interesante ver que ATM nos ofrece hasta 65,536 circuitos virtuales por conexión física, cada uno de ellos creciendo y decreciendo por demanda. Aunque el estándar nos ofrece 65,536 hoy en día los fabricantes han logrado implementar hasta 16,000 circuitos virtuales por puerto.

La capa 2 se le conoce como Convergencia y es donde se implementa el HEC para verificar la integridad del encabezado de la celda.

Finalmente la capa 1 es, al igual que en el modelo OSI, la denominada como Física y es la encargada del transporte de las celdas ya sea en cobre o fibra óptica. Codifica y decodifica los bits de ATM en señales eléctricas (cobre) u ópticas (fibra). Estos medios son los que se ubican en SDH y SONET así como medios físicos de redes locales.

Como se podrá apreciar, las 5 capas de B-ISDN (Servicios, AAL, ATM, Convergencia y Física) nos dicen en resumen qué servicios se pueden recibir, cómo se adaptan a celdas A TM, cómo se verifica su encabezado y cómo se transportan. El Foro de ATM establece Clases de Servicio de acuerdo a las aplicaciones que se pretenden transportar, la figura 68 nos muestra la clasificación de estos.

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figura 68, Fuente: Foro de ATM

3.1 TCP/IP sobre redes ATM.

Las computadoras utilizan el nivel de adaptación 5 para enviar paquetes convencionales de datos através de una red ATM. Aunque ATM utiliza celdas de tamaño fijo, el nivel AAL 5 maneja una interfaz que acepta y entrega paquetes de tamaños variables en longitud. AAL permite paquetes que contengan entre 1 y 65,535 octetos de datos (ver figura 68.1).

Entre 1 y 65,535 Octetos de Datos

---8-BIT 8-BIT 16- BIT 32- BIT uu CPI Longitud "Frame Checksum"

figura 68.1

8 Octetos

Trailer - 7

/ /

I

/ /

/ /

/

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QiselJo e Implementación de Redes frame Relav vA1M ffESMtQEN

A diferencia de otras tramas de red que colocan información en el encabezado, en AAL 5 coloca información de control en un trailer de 8 octetos al final del paquete. El trailer contiene un campo de 16 bits para indicar la longitud, un campo de 32 bits para el CRC y dos campos de 8 bits cada uno, llamados UU y CPI que realmente no se utilizan.

Cada paquete de AAL 5 debe ser dividido en celdas para ser transportado através de la red A TM, y entonces deben ser recombinados para formar un paquete antes de ser enviados al Host receptor. Si el paquete, incluyendo el trailer, es un múltiplo exacto de 48 octetos, la división generará celdas completamente llenas. Si el paquete no es un múltiplo exacto de 48 octetos, la celda final no estará llena en su totalidad.

Una computadora usa el nivel de adaptación 5 para transferir bloques largos de datos através de un circuito virtual de ATM. En el lado del Host transmisor, AAL 5 genera un trailer, divide el bloque de datos en celdas y envía cada celda sobre el circuito virtual. En el lado del Host receptor, AAL 5 reensambla las celdas para reproducir el bloque original de datos, retira el trailer y entrega los datos al Host receptor. AAL 5 utiliza un bit en el encabezado de la celda para marcar el final de la celda de un bloque de datos dado.

Las direcciones MAC de las redes locales a interconectar, son mapeadas a los VPUVCI de los circuitos virtuales que utilizan entre sí. Cuando TCPflP envía datos através de una red ATM, se transfiere un datagrama completo utilizando el AAL 5. Aunque AAL 5 puede aceptar y transportar paquetes que contengan hasta 64K octetos, el estándar TCPflP restringe el MTU a 9180 octetos. IP debe fragmentar cualquier datagrama mayor a 9180 octetos antes de pasarlo al AAL 5.

El trailer de AAL 5 no incluye un campo para especificar el tipo de celda, por lo que la trama AAL 5 no es autoidentificable. Existen dos posibilidades: 1) Que las dos computadoras a los extremos del circuito virtual acepten "a priori" que el circuito será utilizado por un protocolo en específico (por ejemplo IP). 2) Que las dos computadoras a los extremos del circuito virtual acepten "a priori" que algún octeto del área de datos sea reservado para especificar el tipo de celda. Si las computadoras acuerdan transferir IP, el transmisor puede pasar cada datagrama directamente hacia el AAL 5, sin enviar nada adicional. La principal desventaja de esta situación radica en la duplicación de circuitos virtuales ya que la computadora debe crear un circuito virtual independiente para cada protocolo de alto nivel. Esto es una desventaja debido a que un "carrier" puede cobrar por cada circuito virtual que se contrate, creando múltiples circuitos virtuales entre un par de computadoras. Si ambas computadoras utilizan un sólo circuito virtual para múltiples protocolos, tiene la ventaja de permitir que todo el tráfico viaje por un sólo circuito virtual; pero tiene como desventaja que cada paquete debe contener octetos que identifiquen el tipo de protocolo transportado. De esta forma, por un circuito virtual podemos enviar protocolos de alto nivel como TCPflP, IPX, Appletalk.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/av v ATM ITESMICEM

El estándar de TCPnP especifica que las computadoras (transmisora y receptora) pueden escoger entre las dos posibilidades de usar AAL 5.

3.2. Frame Relay to ATM lnterworking

El concepto conocido como ATM Interworking proporciona las bases de la conexión de redes de baja velocidad basadas en Frame Relay a servicios A TM de alta capacidad. El ATM Interworking puede ser clasificado en dos tipos de servicios: Network Interworking y Service Interworking. En el Network Interworking (figura 69) se permite a dos entidades basadas en Frarne Relay el comunicarse a través de un servicio ATM, mientras que el Service Interworking (figura 70) permite a un usuario de Frarne Relay comunicarse con un dispositivo de ATM. El IWF (Interworking Function) es el encargado de implementar el Network y Service Interworking.

Frame Relay to ATM Network lnterworking

FR UNI

ATM UNI

ATM UNI

FR UNI

figura 69, Fuente: Foro de ATM

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Frame Relay to A TM Service Interworking

FR UNI


ATM UNI

ATM UNI

La implementación del Frame Relay to ATM Interworking es un acuerdo desarrollado en forma conjunta por los Foros de ATM y Frame Relay, basándose en estándares existentes del ITU-T en su recomendación 1.555, sección 7 y en la especificación B-ICI del Foro de ATM.

En el Network lnterworking, el uso de la red ATM no es visible para los usuarios de Frame Relay. El conjunto de protocolos del usuario final pennanece intacto ya que la función IWF (lnterworking Function) proporciona todas las funciones de mapeo y encapsulamiento necesarias para asegurar que los servicios no sean alterados por la presencia de un transporte ATM.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay v A TM

Network Interworking Between Frame Relay and ATM

ITESMICEM

Network A Network B

Um>er Uppper Layers Layers

I FR-SSCS FR-SSC:S

0.922 0.922 CPCS 0.922 CPCS 0.922 Core Core ,----- Core - Core BAR BAR

ATM r:w;i r:w;i ATM

~ I PHY PHY PHY PHY I PHY PHY ~ - - - -figura 71, fuente: Foro de ATM

En la figura 71 se muestra la concatenación de dos redes ATM através de B-ISDN. Cada una de las redes maneja en forma local el IWF para que los usuarios de Frame Relay (FRCPE) puedan transportarse através de las redes ATM. (CPE significa Customer Premise Equipment). En la parte inferior de la figura 71 se muestra la referencia con los niveles de A TM involucrados en cada elemento del sistema de comunicaciones.

La función de IWF realizará un mapeo de cada DLCI a un VCC y viceversa, así como entre los parámetros PCR y SCR de ATM con el CIR y Be de Frame Relay, los cuales son utilizados para el manejo de la congestión en ATM.

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Diseño e Implementación de Redes frame Rslav vAIM

PCR

SCR

P C R = Peak Cell Rate ( celdas por segundo) S C R = Sustained Cell Rate


Be CIR

UESUICEU

En el Service Interworking el encabezado de Frame Relay (DLCI, DE, FECN, BECN, C/R y los campos de EA) no son transportados sobre la red de ATM al dispositivo fmal de ATM; sólo se mapean uno a uno los DLCI a los VPINCI, siendo ésta la responsabilidad del IWF.

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Diseño e Implementación de Redes &ame Re/ay vATM

Uppper Lay era

0.922 Core

Network Interworking Between Frame Relay and ATM

FR-SSCS

0.922 CPCS

Core

PHY PHY

0.922 Core

PHY


ITESMICEM

B-ISDN Terminal

En la figura 73, se muestra la posibilidad de utilizar la infraestructura ISDN como transporte de Frame Relay, para posteriormente y mediante el IWF interoperar con un ambiente ATM, el cual utiliza a B-ISDN como transporte. En la parte inferior de la gráfica se muestra la referencia con los niveles de ATM involucrados en cada elemento del sistema de comunicaciones.

El Service Interworking también describe métodos de encapsulamiento para protocolos de usuarios de nivel superior. El encapsulamiento de múltiples protocolos está basado en el RFC 1490 para Frame Relay y en el RFC 1483 para ATM AAL5.

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Las redes que utilizan el concepto de IWF entre Frarne Relay y ATM migrarán en forma transparente de Frame Relay hacia ATM en "Backbone" mediante SVC's ó PVC's sin necesidad de adicionar equipo.

3.3. Posicionamiento de Frame Relay ante ATM

1.- Frame Relay es una tecnología complementaria y no sustituta. 2.- Frarne Relay es la migración natural hacia ATM. 3.- Tanto Frame Relay como ATM tienen zonas específicas de acción.

Es interesante notar que mientras A TM tiene un "overhead" de un l 0% aproximadamente (5 bytes de encabezado y 48 bytes de información) Frarne Relay tiene un "overhead" despreciable (6 bytes de encabezado y hasta 8000 bytes de información).

En la figura 7 5 se muestran las tendencias en "Backbones", donde claramente se ve que ATM será la columna vertebral de las redes, recibiendo Frame Relay en la parte W AN y las tecnologías tradicionales de LAN. Es interesante ver que X.25 sólo será migrable hacia A TM mediante Frarne Relay.

Los protocolos de red como TCP/IP e IPX, pueden ser transportados directamente en A TM, en Frarne Relay o mediante tecnologías tradicionales como FDDI y Ethernet, para ser transportadas en A TM mediante el uso de AAL 5.

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Diseño e Implementación de Redes frarne RBJav vATM UiSMtcEU

WAN

LAN

Tendencias en "BackBones" figura 75

3.4. Implementación de ATM en Redes Locales

Cuando se está evaluando la implementación de una red local de alto desempeño, topologías tradicionales como FDDI surgen como una alternativa probada, mas sin embargo, el considerar a ATM puede resultar mucho más viable tanto económicamente como tecnológicamente por las siguientes consideraciones:

1.- FDDI es una tecnología que tiene una capacidad de transmisión de 100 Mbps mientras que ATM puede operar no sólo a 100 Mbps (ATM TAXI) sino que puede soportar 155 Mbps, 622 Mbps, 1.2 Gbps y mayores, por lo que el tiempo de procesamiento de la información en la red se ve incrementado. i

2.- FDDI se basa en el manejo de un "token" para que cada estación pueda transmitir, lo que se traduce en tiempo de espera, que aunque no es notorio para el usuario, existe y afecta al desempeño de la red. ATM maneja circuitos virtuales que pueden ser establecidos en todo momento mejorando la eficiencia.

3.- FDDI por su arquitectura requiere de un doble cableado de fibra óptica mientras que ATM puede operar sobre un sólo cable de fibra óptica traduciéndose en un menor costo de inversión.

4.- FDDI está diseñado para transmitir solamente señales de datos mientras que ATM puede transmitir voz, datos y video siendo, la plataforma natural para la multimedia.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay vATM ITESM/CEM

• Velocidades hasta 100 Mbps

• Doble cableado de fibra óptica

• Mecanismo en base a "Token"

• Transporta solo datos (no voz, video, multimedia)

figura 76

FDDI (figura 76) es una tecnología que ya cumplió con su compromiso en el contexto LAN de ofrecer accesos a servidores, cuyos accesos eran anteriormente saturados al formarse cuellos de botella. Sin embargo, no se pretende establecer que debe desecharse cuanta infraestructura de FDDI exista sino mas bien migrar las ya existentes hacia ATM. Para las infraestructuras de redes en proyecto de instalación se deberá considerar como alternativa ATM, ya que por el mismo costo se obtendrá una plataforma tecnológica de mejor desempeño (el mercado de productos de ATM cada dfa se vuelve más competitivo, lo que resulta en un abaratamiento de la tecnología).

Diseño de redes ATM corporativas

La forma de implementar ATM en una red corporativa debe ser en base a una metodología en la cual se inicie de adentro hacia afuera, creando grupos de trabajo en donde los servidores sean actualizados con ATM en base a módulos capaces de realizar la implementación de ATM; asimismo, las Estaciones de Trabajo deberán contar con módulos ATM donde se originen los circuitos virtuales. Se utilizan inteñaces ATM tipo TAXI a 100 Mbps, UTP 3 a 52 Mbps y UTP 5 a 155 Mbps. Estas tarjetas se in~egran a la estaciones de trabajo en los "buses" o "slots" de expansión. (Ver figura 77).

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ETAPA 1 CREANDO UN GRUPO DE TRABAJO

figura 77

Los servidores no se conectan más a segmentos de red sino que van directamente al conmutador de ATM al igual que las Estaciones de Trabajo. De esta forma se podrán establecer cientos de circuitos virtuales entre todos los dispositivos que se conecten al conmutador, donde cada uno de estos circuitos podrá crecer y decrecer por demanda a capacidades de transmisión de 155 Mbps o mayores. Las estaciones de trabajo podrán hacer uso de su capacidad de procesamiento ( de varias decenas de millones de instrucciones por segundo) que anteriormente se vefa subutilizada.

En la segunda etapa (figura 78) llamada Integración de LAN's, se pretende llevar los beneficios de A TM hacia todos los usuarios de la red corporativa, no obstante se encuentren sobre plataformas como Ethernet, Token Ring y FDDI. Para esto se requiere del uso de equipos enrutadores a los cuales se les interconectan las topologías de LAN tradicionales. Estos enrutadores deberán tener módulos A TM para realizar el Lan Emulation.

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ETAPA2 INTEGRACION DE LAN"S

figura 78

Los usuarios de Ethernet, Token Ring y FDDI que anteriormente experimentaban retardos en los accesos a sus servidores remotos seguirán operando a l O, 16 y 100 Mbps respectivamente en su acceso al enrutador, mas sin embargo, una vez que accesan a1 equipo enrutador con módulos ATM, se generarán circuitos virtuales a 155 Mbps (en el peor caso) hacia los servidores, los cuales se encuentran operando también en A TM. De esta forma el usuario de la red local no volverá a experimentar retardos o "cuellos de botella" en sus accesos a servidores.

La siguiente etapa (figura 79) tiene como objetivo el construir una columna vertebral de A TM en hase a conmutadores, así como buscar el "ajuste fino" en lo que se refiere a la creaci6n de circuitos virtuales en el "backbone"; monitoreando los tiempos de respuesta y asignando servicios de valor agregado en base al mejor aprovechamiento del ancho de banda, utilizando los parámetros de Calidad de Servicio (QoS).

Lo anterior se logra en base al grado de confianza y experiencia que el administrador de la red obtuvo y para este punto ya se pueden migrar distintas aplicaciones de la corporación hacia la red ATM.

Lo más importante es realizarlas en forma ordenada y en base a registros para evaluar el desempeño de cada aplicación, ya que el comportamiento variará de acuerdo a Iac, necesidades de ancho de banda que sea solicitado y a la correcta asignación de los recursos de calidad de servicio por circuito virtual. Lo anterior aplica sólo en caso de PVC's, ya que para SVC's los equipos de enrutamiento y conmutación ATM negociarán todos los parámetros debido a que tanto la estación de trabajo como el conmutador de ATM conocen Jac, direcciones de todos los dispositivos y recursos conectados a la red. Este registro de direcciones es implementado usando el protocolo ILMI (lnterim Local

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Management Interface) del foro de ATM, el cual es derivado del SNMP. El estándar UNI 3.1 y UNI 4.0 definen varios mensajes que son intercambiados entre las estaciones fuente y destino.

ETAPA3 CONSTRUYENDO LA VERTEBRAL A TM

figura 79

Finalmente en la etapa 4 (figura 80) se llevan los beneficios de ATM a todos los miembros de la red corporativa y es el momento de considerar medios de acceso W AN para lo cual se puede implementar el concepto de Interworking.

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ETAPA4 ATM INTERNETWORK

figura 80

ATM es una tecnología que llegó para quedarse dehido a que cualquier aplicación que pretenda transmistir el ser humano será posible a través de ésta. Recordemos que cuando surgi6 X.25 ya se escuchaba hablar de Frame Relay de igual manera al surgir Ethernet y Token Ring, FDDI ya se perfilaba como una alternativa; sin embargo, en el caso de ATM no se vislumbra otra tecnología que pueda sustituirla, ya que A TM no es más que un formato de un tamaño estándar que se ajusta de manera simultánea a servicios de voz, datos y video.

Es interesante el observar que aunque el costo por equipo o por puerto de ATM pareciera ser mayor comparado con otras tecnologías, el costo por Mbps es mucho menor. Lo anterior tiene sentido debido a la gran capacidad de transmisión que posee. El diseño de redes debe ir cada día más orientado al costo/beneficio y no únicamente al costo de inversión. En la figura 81 se muestra un comparativo entre tecnologías para LAN en cuanto al costo por Mbps.

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En cuanto al desempeño de la red y a la capacidad de procesamiento, los tiempos de ejecución de distintos procesos que anteriormente consumían más tiempo, se verán reducidos en más de un 50%. En la gráfica siguiente se muestran dos funciones rutinarias en servidores basados en Estaciones de Trabajo.

ATM es una alternativa que sin duda se irá haciendo más común en la implementación de redes corporativas en la medida en que se vayan reglamentando los estándares entre fabricantes. Sin embargo, lo importante es entender en qué situaciones y aplicaciones deberá implementarse y no sólo por ser una moda. En el caso de una red de PC's que sólo requiere de accesos a una base de datos en forma esporádica y quizás el compartir recursos de impresión, bastará una solución tipo Ethernet con un protocolo IPX de Novell sin necesidad de realizar una inversión que quedará fuera de la medida de la corporación.

Es interesante el mencionar que el nombre de ATM no se refiere a la característica de un protocolo asíncrono, sino al hecho de que no existe sincronía entre las celdas. Las celdas pueden ir en desorden dependiendo de qué aplicación solicitó el acceso al medio, al contrario de una tecnología como TDM donde el receptor sabe exactamente qué canal esperar.

En la figura 82 se presentan dos casos prácticos de aplicaciones reales que se ven beneficiadas en cuanto a desempeño se refiere mediante la utilización de A TM. Se presentan los tiempos de ejecución antes y después de la implementación de A TM.

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Diseño e Implementación de Redes Frame Re/ay vA7M /TESMICEM

M 20 s .4 1 E N 15 G 3 u u T N o 10 D .2

s o 5 s .1

o o REINDEXANDO LA PROCESAMIENTO DE BASE DE DATOS TRANSACCIONES

figura 82

A continuación se muestra el mercado mundial de servicios de A TM, Frame Relay y SMDS (Switched Multimegabit Data Service), en millones de dólares.

Mercado Mundial de Servicios de Banda Ancha

4500 -:

4000

3500 ;:

o 1994 1995 1996 1997 1998

•ATM ; •SMDS

a Frame Relay

•Total

114

Disetto e Implementación de Redes frame RsJav vAIM (TESMtCEJI

Es interesante el notar que en los próximos dos aftos A TM tendrá un crecimiento moderado con respecto a las otras tecnologías.

3.6. ¿Qué Se Debe Cuidar al Seleccionar un Equipo tú ATM?

3.6.1. Capacidad de Transmisión llamada en ocasiones ''Bandwith" o "Ancho de Banda" es la métrica de desempefto más antigua que se maneja entre proveedores de equipo ATM y la más agotada, ya que todo mundo clama tener más "gigabits" que los que realmente tienen o de los que los usuarios realmente necesitan. En primer lugar, hay que detectar que el "Bandwith" no se esté contando en forma duplicada ( celdas que entran y que salen del Switch). Se debe evaluar la densidad de puertos en los equipos, ya que un equipo que opere con lOMbps pero tenga límite de 10 puertos de OC-3, será mucho menor a uno que pueda soportar 56 puertos de OC-3. Será también importante verificar que se puedan utilizar los 56 en forma simultánea. Un aspecto a cuidar es que el conmutador de A TM sea no bloqueantes lo que se refiere a la capacidad de recibir y procesar distintos tipos de tráfico (voz, datos y video) sin que interfieran entre sí bloqueando al procesador.

3.6.2. Capacidad de Circuitos Virtuales hay que tener cuidado de que el conmutador de ATM tenga un número adecuado de circuitos virtuales, ya que de nada sirve que puedan manejar centenas de gigabits si el equipo tan sólo soporta 1000 circuitos virtuales.

3.6.3. Señalización es la forma de solicitar una conexión de ATM. Todo fabricante de dispositivos ATM debe cumplir con el estándar Q2931 (Q.938) o no estarán en "el juego". Se utiliza el SAAL (Signaling A TM Adaptation Layer) para establecer la seftalización a través del VPI=O y VCl=5. SAAL consta de SAR (Segmentation and Reassembly), CPCS (Common Part Convergence Sublayer), SSCOP (Sevice Specific Connection-oriented Protocol) y SSCF (Service Specific Coordination Function). El SAR y el CPCS proporcionan el mapeo de tramas de datos de longitud variable a celdas ATM. El SSCOP proporciona transferencia de datos de forma eficiente entre dos usuarios. El SSCF proporciona el mapeo entre las señales del protocolo SSCOP y las primitivas de servicio SAAL en el punto de acceso.

3.6.4. Buffers, cuyo análisis de tamaños es un aspecto importante a evaluar, ya que del tamaño de estos dependerá el desempefto del equipo. El buffer es necesario en toda aplicación que no sea CBR, ya que se requiere almacenar la información que de otro modo sería descartada.

Los equipos ATM se pueden clasificar en cuatro grupos: Workgroup, Campus, Enterprise/Service y W AN.

Workgroup: Estos conmutadores están enfocados en el "desktop" ATM para aplicaciones de LAN a 155 Mbps o menores con UTP (Unshielded Twisted Pair). Estos equipos se caracterizan por un costo muy bajo por puerto y pocas funciones incluyendo un número

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limitado de circuitos virtuales y poca capacidad de almacenamiento (buffers). Ejemplos de estos equipos son: El ASXl00/200 de Fore Systems, UB Networks Geoswitch y el Bay Newtorks Latticell.

Campus: Están enfocados a convertir los paquetes de datos de redes Ethernet y Token Ring en celdas ATM y ofrecen cierto grado de conmutación ATM. Estos productos están enfocados a proporcionar interfaces nativas ATM. Aquí podemos ubicar a Bay Ethercell, Agite ATMizer, XYLan, Bay Networks, Cisco Catalyst y Cisco Lightstream 2020. El costo por puerto es importante pero menor que en el Workgroup.

Enterprise/Service: Son equipos para interconectar Campus requiriendo alta densidad de puertos, alta densidad de circuitos virtuales, estricto soporte de QoS. Aquí podemos ubicar al Cascade 500, Stratacom, GDC, Newbridge y Northen Telecomm.

WAN: Son conmutadores que requieren puertos de más de OC48 (2.4 Gbps). NEC, Fujitsu, Siemens y A TI son los participantes en esta categoría.

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QiseOo e Implementación de Redes frame ReJav vATM UESMtQEN

3.7. Tabla Comparativa de Fabrlcanüs.

ATM Cascada 500 GDC Newbrldge StrataCom Fore Llghtaream APEX-DV2 36170 BPX ASX-200 2020

Circuitos 16,000 7,168 15,000 1,000 por 12,000 por 32,000 Virtuales por 240,000 por puerto puerto tarjeta switch

Capacidad 5 y 10 Gbps 3.2 Gbps 12.8 Gbpa 9.6 Gbps 10 Gbpa 2Gbps (Gbit/seg)

Slots 14 16 12 12 16 12 disponibles

Tipos de PVC,SVC PVC PVC PVC PVC, SVC PVC señalización soportada

Clases de ABA, CBR, CBR, HVBR, ABA, CBR, ABA, CBR, CBR, VBR, CBR, VBR, Servicio UBR, MVBR,UBR UBR, VBR VBR/RT, ABR,UBR ABA soportados VBR/RT, VBR/NRT

VBR/NRT

Capacidad 112 32 36 36 16 2 máxima de 8 puertos por 2 puertos por 3 puertos por 3 puertos por ptos. T-3/E-3 tarjeta tarjeta tarjeta tarjeta

Capacidad 56 16 12 24 40 18 máxima de 4 puertos por 1 puerto por 1 puerto por 2 puertos por ptos. OC-3 tarjeta tarjeta tarjeta tarjetas

Capacidad 14 NA NA NA NA NA máxima de 1 puerto por ptos. OC-12 tarjeta

Capacidad 16,000 celdas 1,215 celdas 1,000 celdas 24,000 celdas 256 celdas 48,000 por del Buffer por puerto. por puerto por puerto en NNI por puerto tarfeta

24,000 celdas en OC-3

Retardo de menos de 40 microseg 10 a 50 2.75 menos de 43.5 tránsito 10microseg microseg microseg 10 microseg microseg

Estándares UNI 3.0/3.1 UNI 3.0/3.1 UNl3.0 UNI 3.1 UNI 3.0 UNl3.0 deATM PNNI, B-ICI PNNI B-ICI

SNMP SI V.1 No SI V.1 & 2 V.1

Conclusiones Generales

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La falta de conocimiento o desinfonnación en la comunidad teleinfonnática motiva que los usuarios tengan miedo a invertir o trabajar con tecnologías de punta prefiriendo en muchas ocasiones permanecer con tecnologías obsoletas pero probadas, cayendo en lo que se conoce como "opción de parálisis". Uno de los compromisos al obtener el grado de Maestro en Ciencias Computacionales es el de ayudar a la creación de una cultura y fomentar tecnologías que promuevan la eficiencia en los distintos sectores del país. Al término del presente trabajo se puede asegurar que las tecnologías de Frame Relay y A TM cumplen con este propósito de la siguiente fonna:

1.- Permiten la optimización de canales digitales al manejar circuitos virtuales que crecen y decrecen por demanda. De tal fonna que en todo momento el canal digital se encuentra transportando infonnación de distintas aplicaciones. Actualmente, al hablar de enlaces digitales se relacionan invariablemente con la tecnología TDM, sin tomar en cuenta los desperdicios en ancho de banda que esto genera.

2.- Permiten la creación de grupos de trabajo geográficamente dispersos bajo el concepto de redes virtuales; donde usuarios que pertenecen a distintos segmentos de red comparten aplicaciones sin necesidad de conexiones físicas. Lo anterior debido a la utilización de circuitos virtuales.

3.- Reducen los gastos de inversión en equipos y en contratación de enlaces ya que por un solo puerto se pueden definir múltiples circuitos virtuales a distintos nodos de la red. Todos los circuitos virtuales que se definen en un puerto, pueden tener en fonna simultánea una capacidad de transmisión igual a la del puerto, aunque la suma de las capacidades de transmisión definidas a cada circuito virtual, exceda la capacidad de transmisión del puerto. Esto debido a que no se está manejando el concepto de TDM, sino el de conmutación de paquetes.

4.- La utilización de redes públicas de Frame Relay o ATM penniten un ahorro considerable en costos de enlaces de larga distancia. No se debe considerar que al utilizar una red pública estaremos exentos de adquirir equipos de acceso de conmutación, ya que siempre es necesario tener un dispositivo (CPE), que dé la cara al "carrier". Este equipo puede ser un enrutador o un conmutador. Deberá ser un enrutador si deseamos concentrar el tráfico y entregarlo a la red pública. Será un conmutador si además de entregar el tráfico a la red pública, tenemos necesidad de conmutación local, la cual puede ser metropolitana delegando el servicio de larga distancia al "carrier".

5.- Las tendencias en México en cuanto a servicios públicos de Frame Relay y ATM, se presentan atractivas debido a la apertura que en materia de telecomunicaciones se está dando en el país. Distintas empresas se encuentran ofreciendo o implementando servicios de

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Diseno e [mp[eroentaci6n de Redes fraro, Rslav vAZM U€SMtQEM

conmutación de paquetes de alta velocidad. Podemos mencionar a la red UniNet, la cual al ser una empresa subsidiaria de Teléfonos de México, cuenta con una infraestructura digital basada en la red SDH de TELMEX. UniNet tiene una cobertura nacional de más de 40 ciudades, posicionándola como líder en el mercado nacional, además de ser un ISP (Internet Service Provider) y tener compuertas internacionales con las principales redes extranjeras. Sin embargo, es importante mencionar que alianzas como la de Bancomer-GTE y Banamex· MCI, han dado lugar a la creación de UniCom y Avantel respectivamente, con lo cual la competencia tiende sin lugar a duda, a beneficiar al usuario final, quien tendrá mayores opciones de servicios. En esta competencia la empresa que ofrezca mejores servicios de valor agregado será la que tenga el mayor número de usuarios.

Existen distintas modalidades de acceso a las redes públicas. En el caso de UniNet, es posible accesar mediante la contratación de enlaces digitales (El 's, EO's y DSO's) para interconexión de LAN's multiprotocolo, requiriendo en fonna adicional del uso de un equipo enrutador o conmutador del lado del usuario y el contratar un puerto de acceso en la red, cuyo costo (renta mensual) estará en función de la capacidad de transmisión contratada. Los servicios de Internet pueden ser corporativos con enlaces digitales o através de la infraestructura telefónica.

En México existen actualmente una gran cantidad de ISP's que comercializan en fonna local accesos a Internet, para lo cual tienen contratado un enlace digital de larga distancia hacia algún proveedor de servicios nacional o extranjero. Infraestructuras como la de UniNet, les permitirán ahorrar costos de operación al cancelar los circuitos digitales de larga distancia y contratar servicios públicos de transporte, además de gozar de los beneficios de tecnologías de alto desempeño como Frame Relay.

Actualmente en México no se cuenta con un servicio público de ISDN, lo cual ofrecería una alternativa más de acceso con alta calidad y bajo costo hacia una red de Frame Relay. Sin embargo, existen estudios encaminados a analizar la viabilidad de la implantación de ISDN en México. En nuestro país se cuenta con una red digital integrada (EO, El, El fraccional y OSO) pero hace falta el ofrecer los servicios de BRI y PRI (para voz, fax y datos en un sólo acceso) a fin de contar con lo que se conoce como ISDN.

6.- México es un país con una gran base instalada de servicios X.25. Estos no pueden quedar fuera del contexto globalizador de telecomunicaciones nacionales, por lo que la mejor forma de integrarlos a las redes actuales es mediante Frame Relay. Existen equipos conmutadores de X.25 que cuentan con módulos de Frame Relay, de tal fonna que realizan la encapsulación de X.25 en Frame Relay de una forma local y transparente al usuario y a sus aplicaciones; las cuales se verán beneficiadas al usar en el "backbone" una mejor tecnología de alto desempeño.

7. - En México la introducción de A TM es un proceso que requiere de crear una cultura que acepte los beneficios intrínsecos de la tecnología y no sólo el costo global de un proyecto.

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Diseno e Implementación de Redes frams Relay yATM ITESMtCEM

No obstante, existe un gran interés en analizar los alcances de ATM; sobre todo en el sector académico donde diversos campus se encuentran realizando pruebas con grupos de trabajo y aplicaciones gráficas. Empresas privadas como Grupo ICA, han implementado redes corporativas de ATM en el área metropolitana, en lugar de las tradicionales redes de FDDI. Las perspectivas estarán sobre todo en función de los precios en el mercado de adaptadores de A TM para estaciones de trabajo, tarjetas para enrutadores que realicen el ''LAN Emulation" y conmutadores de A TM. Sin embargo, la migración de los "backbones" de las redes públicas a equipos conmutadores de A TM, traerá como consecuencia la posibilidad de interconectar en forma remota redes locales corporativas de ATM a un bajo costo, integrando servicios de voz, datos y video. Lo anterior se espera para principios de 1997.

8.- El uso de la tecnología ATM en el ITESM/CEM, debe verse bajo la óptica de la creación de una cultura antes que de la implementación de una tecnología novedosa. Las pruebas de interconectividad con estaciones de trabajo, transferencia de archivos de gran volumen, diseño remoto de gráficas computacionales se verán ampliamente favorecidas con el uso de ATM.

Se recomienda empezar con la interconexión en forma local de varias estaciones de trabajo (preferentemente de distintas marcas: SUN, lndigo, RSA) intercambiando aplicaciones através de un conmutador ATM; esto utilizando el estándar UNI. Posteriormente, habilitar mediante el estándar NNI un par de conmutadores ATM en forma local, a fin de evaluar la administración de dos entidades independientes (redes) de A TM. Actuahnente el ITESM/CEM al igual que los campus Monterrey y Guadalajara son usuarios de la red UniNet, por lo que pruebas de Service lnterworking y Network Interworking podrían ser realizadas en el sistema ITESM.

Existen en México varios proveedores que ofrecen equipos y sistemas de A TM, por lo que sería conveniente solicitar equipo para realizar pruebas a un bajo costo e inclusive, como donación con fines no lucrativos. En la medida en que se implementen aplicaciones sobre ATM y se pueda medir el desempeño de las redes, estableciendo parámetros de comparación con tecnologías existentes; se estará coadyuvando al desarrollo de ATM y de las Ciencias Computacionales en México.

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