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Importancia del modelo OSI

Antecedentes

¿ Cómo y por qué fue desarrollado el modelo OSI ? Los fabricantes desarrollaron diferentes técnicas de transmisión (protocolos) como respuesta a la necesidad de las comunicaciones en el área de la computación para explotar las mayores velocidades disponibles de transmisión y para implementar los grados de control más sofisticados. Pero su gran inconveniente fue que cada fabricante trabaja por separado, y no existía compatibilidad entre equipos de diferentes marcas. Si un cliente compraba equipo a un fabricante quedaba comprometido en continuar con esa marca en crecimientos y expansiones futuras., su equipo instalado no podía crecer con sistemas diferentes. Otro problema surgió cuando distintos departamentos de una organización adquirieron tecnologías de redes procedentes de diferentes fabricantes y el intercambio de información fue necesario. Un escenario similar se presento cuando una empresa realizaba la compra de otra o establecía sucursales, ya que cada oficina manejaba diferentes tecnologías de red. Los problemas de la heterogeneidad de las redes de computo de una organización y la dependencia hacia un solo fabricante influyo en el desarrollo de los sistemas abiertos. Estos buscan de manera básica lograr la independencia del Hardware y Software, portabilidad de la aplicación y cumplimiento de los estándares.

ISO, define un sistema abierto como todo el conjunto de interfaces, servicios y formatos de soporte, además de otros aspectos de usuario para la interoperabilidad o portabilidad de aplicaciones, datos o personas, según se especifica en los estándares y perfiles de tecnología informática.

Desarrollo de OSI

Surgimiento y desarrollo de OSI El modelo OSI surgió frente a la necesidad imperante de interconectar sistemas de procedencia diversa en los que cada fabricante empleaba sus propios protocolos para el intercambio de señales. Esté modelo fue creado como tal, es decir, que no necesariamente todos los fabricantes tenían que sujetares a él. Pero al hacerse éste un estándar, todo aquel que no fuera compatible o hecho con basé en OSI de alguna manera iba a quedar relegado en el

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mercado, ya que por ningún motivo el usuario deseaba seguir obligado a vivir con una sola marca, con todas las desventajas que esto representaba. Existieron gigantes de las Telecomunicaciones que en un principio se opusieron al desarrollo de su tecnología con base en el modelo OSI, pero conforme vieron sus ventajas y desventajas se sujetaron al nuevo estándar. El modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos OSI, ( open systems Interconnection ), fue aprobado, por el organismo internacional ISO, ( Internnational Standarsds, Organization , en 1984, bajo la norma ISO 7498, después de varios años de arduo trabajo. Este modelo fue desarrollado por la necesidad de interconectar sistemas de distintos fabricantes por lo que fue hecho con base en necesidades generales de todos los sistemas, de tal forma que los fabricantes pudieran apegarse a estas funciones. El modelo de referencia OSI proporciona una arquitectura de 7 niveles alrededor de los cuales se pueden diseñar protocolos específicos que permitan a diferentes usuarios comunicarse abiertamente. La elección de los 7 niveles se dividió básicamente en los 3 puntos siguientes: 1.- La necesidad de tener suficientes niveles para que cada uno no sea tan complejo en términos del desarrollo de un protocolo detallado con especificaciones correctas y ejecutables. 2.- El deseo de no tener tantos niveles y provocar que la integración y descripción de éstos lleguen a ser demasiado difíciles. 3.- El deseo de seleccionar fronteras naturales, con funciones relacionadas que se recolectan en un nivel y funciones muy separadas en diversos niveles. También se tomó en cuenta para el desarrollo del modelo OSI, que cada nivel debe contar con ciertas premisas, las cuales son siguientes: 1.- Cada nivel realiza tareas únicas y específicas y debe ser creado cuando se necesite un grado diferente de abstracción. 2.- Todo nivel debe tener conocimiento de los niveles inmediatamente adyacente y sólo de éstos. 3.- Todo nivel debe servirse de los servicios del nivel anterior, a la vez que los debe de presentar al superior. 4.- Los servicios de un nivel determinado son independientes de su implantación práctica. 5.- Los límites de cada nivel se deben seleccionar, teniendo en cuenta que minimicen el flujo de información a través de las interfaces establecidas.

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El modelo OSI

Funcionamiento del modelo OSI Es un conjunto completo de estándares funcionales que especifican interfaces, servicios y formatos de soporte para conseguir la interoperabilidad. El modelo OSI se compone por 7 niveles (capas), cada una de ellas con una función especifica. La utilidad principal del modelo OSI radica en la separación de las distintas tareas que son necesarias para comunicar dos sistemas independientes. Es importante indicar que no es una arquitectura de red en sí misma, sino que exclusivamente indica la funcionalidad de cada una de ellas. El modelo de referencia OSI se constituye como el marco de trabajo para el desarrollo de protocolos y estándares para la comunicación entre dos capas homónimas ubicadas en equipos separados. Conforme se avanza en la explicación y funcionamiento de cada una de las capas, se identifica como muchos de los términos se duplican de capa en capa. Un nivel representativo ofrece un conjunto de servicios a al entidad de la capa superior; la capa superior se llama Usuario de Servicio y la capa inferior Proveedor de Servicios.

Fig. Comunicación entre niveles del modelo OSI.

Servicios

Nivel n

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Nivel 3

Nivel 3

Nivel 3

Host A

Nivel n

Host B Protocolos

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Nivel Nombre Función

7 Aplicación Datos normalizados 6 Presentación Interpretación de los datos. 5 Sesión Diálogos de control 4 Transporte Integridad de los mensajes 3 Red Enrutamiento de los mensajes 2 Enlace Detección de errores 1 Físico Conexión de quipos

Tabla 3.1 Niveles o capas del modelo OSI.

Capa Física. El nivel físico es el encargado, primordialmente, de la transmisión de los bits de datos (0s ó Is) a través de los circuitos de comunicaciones. El propósito principal de este nivel es definir las reglas para garantizar que cuando la computadora emisora transmite el bit “1”, la computadora receptora verifique que un “1” fue recibido y no un “0”. Es el nivel de comunicación física de circuitos. Adicionalmente, esta capa provee los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento para establecer, mantener y liberar conexiones físicas entre el dispositivo terminal (DTE) y el punto de conexión de la red (DCE), o entre dos DTE. ♦ Mecánicos: define el tipo de conector, sus dimensiones físicas, la distribución de pines,

etc. ♦ Eléctricos: concierne alas características eléctricas, como su voltaje, nivel, impedancia,

etc. ♦ Funcionales: define el significado de los niveles de tensión en cada uno de los pines del

conector. ♦ De Procedimiento: define las reglas aplicables a ciertas funciones y la secuencia en que

éstas deben incurrir.

Capa de Enlace Es el nivel de datos en donde los bits tienen algún significado en la red, y este nivel puede verse como el departamento de recepción y envío de una compañía de manufactura, el cual debe tomar los paquetes que recibe de la Capa de Red y prepararlos de la forma correcta (tramas) para ser transmitidos por el nivel físico. De igual forma sucede cuando recibe

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paquetes (bits) del nivel físico y tiene que ponerlos en la forma correcta (tramas) para verificar si la información que está recibiendo no contiene errores, si los paquetes vienen en orden, si no faltan paquetes, etc., para entregarlos a nivel de red sin ningún tipo de error. Dentro de sus funciones se incluyen la de notificar el emisor (la computadora remota) si algún paquete (Trama) se recibe en mal estado (basura); si alguna de las tramas no se recibieron y se requieren que sean enviadas nuevamente (retransmisión), o si una Trama esta duplicada, también cuando la Trama llegó sin problemas. En resumen, es responsable de la integridad de la recepción y envió de la información, así como de saber dónde comienza la transmisión de la trama y dónde termina, y garantizar que tanto la computadora transmisora y como la receptora estén sincronizadas en su reloj y que emplean el mismo sistema de codificación y decodificación. En esta capa se determina el uso de una disciplina de comunicaciones conocidas como HDLC (High Level Data Link Control). El HDLC es el protocolo de línea considerado como un estándar universal, que muchos toman como modelo. Los datos en HDLC se organizan en tramas. La trama es un encuadre que incluye bits de redundancia y control para corregir los errores de transmisión; además, regula el flujo de las tramas para sincronizar su transmisión y recepción, también enmascara a las capas superiores de la Imperfecciones de los medios de transmisión utilizados. Dentro de esta capa se encuentra el protocolo HDLC (3,309), el procedimiento LAP B (7,706) y las normas IEEE 802.2-7 para LAN.

Capa de Red. El nivel de red es el responsable del direccionamiento de mensajes y de la conversión de las direcciones y nombres lógicos o físicos. También determina la ruta del mensaje desde la computadora emisor hasta la computadora receptora, dependiendo de las condiciones de la red. Dentro de las funciones de ruteo de mensajes evalúa la mejor ruta que debe seguir el paquete, dependiendo del tráfico en la red, el nivel de servicios, etc. Los problemas de tráfico que controla tienen que ver con el ruteo (routing), intercambio (switching) y congestionamiento de paquetes de red. Asimismo, maneja pequeños paquetes de datos juntos para la transmisión a través de la red, así como reestructuración de tramas de datos grandes (números de bits) en paquetes pequeños. En la computadora receptora sé reensamblan los paquetes en su estructura de datos original (Trama). A la información provienen de la capa de transporte se le agregan componentes apropiados para su ruteo en la red y para mantener un cierto nivel en el control de errores. La información es presentada según el método de comunicaciones para accesar a la red de área local, la red de área extendida (como los enlaces E1) y la conmutación de paquetes (como X.25, etc. )

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El diseño de este nivel debe considerar que: ♦ Los servicios deben ser independientes de la tecnología empleada en la red de datos. ♦ El nivel de transporte debe ser indiferente al número, tipo y topologías de las redes

utilizadas. ♦ La numeración de la red debe ser uniforme a través de LANs y WANs. El servicio de red se define en la recomendación X.213 (ISO 8,348 y 8,880 para LANs). Como ejemplo de este nivel, tenemos las recomendaciones X..25, X..32, X.3, X.28, X.29 del CCITT para redes de conmutación de paquetes, la ISO 9,420 protocolo de enrutamiento para LAN y las 8348,8208,8473, 8648 para sistemas de proceso de información.

Capa de Transporte El nivel de transporte es llamado ocasionalmente el nivel de Host to host o el nivel de end to end., Debido a que en él se establecen, mantienen y terminan las conexiones lógicas para la transferencia de información entre usuarios. En particular de la capa 4 hasta la 7 son conocidas como niveles end to end y los niveles 1 a 3 son conocidas como niveles de protocolos. El nivel de transporte se relacionan más con los beneficios de end to end, como son las direcciones de la red, el establecimiento de circuitos virtuales y los procedimientos de entrada y salida a al red. Solamente al alcanzar el nivel superior de transporte (sesión) se abordarán los beneficios que son visibles al usuario final. Este nivel puede incluir las especificaciones de los mensajes de broadcast, los tipos de datagramas, lo servicios de los correos electrónicos, las prioridades de los mensajes, la recolección de la información y su administración y segmentación de la información cuando el tamaño des mayor al máximo del paquete según el protocolo. Al recibir información del nivel de red, el nivel de transporte verifica que la información esté en el orden adecuado y revisa si existe información duplicada o extraviada. Si la información recibida está en desorden, lo cual es posible en redes grandes cuando se rutean las tramas, el nivel de transporte corrige el problema y transfiere la información al nivel de sesión en donde se le dará un proceso adicional. Algunos de los principales parámetros de calidad de los que se hacen mención son los siguientes: ♦ Retardo en el establecimiento de la conexión ♦ Falla en el establecimiento de la conexión ♦ Protección contra intrusiones ♦ Nivele de prioridad ♦ Interrupción por congestión ♦ Retardo en la liberación de la conexión ♦ Error en la liberación, etc.

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En este nivel trabajan las recomendaciones X.214 (ISO 8,072) y X.224 (ISO 8,073). La siguiente figura muestra el ordenamiento y funciones de las capas de acuerdo a lo mencionado.

Capa de Sesión Este nivel es el que permite que 2 aplicaciones en diferentes computadoras establezcan, usen y terminen la conexión llamada sesión. El nivel de sesión maneja el diálogo que se requiere en la comunicación de 2 dispositivos. Establecer reglas para iniciar y terminar la comunicación entre dispositivos y brinda el servicio de recuperación de errores; es decir, si

Capa de Aplicación

Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Enlace

Capa de Sesión

Cap. De Presentación

Capa Física.

Protocolo de aplicación

Protocolo de presentación

Protocolo de sesión

Protocolo de transporte

Red Red

Red Red

Red Red

Capa de Aplicación

Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Enlace

Capa de Sesión

Cap. De Presentación

Capa Física.

Red Red Red Red

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la comunicación falla brinda el servicio de recuperación de errores; es decir, si la comunicación falla brinda el servicio de recuperación de errores; es decir, si la comunicación falla y ésta es detectada, el nivel de sesión puede retransmitir la información para completar el proceso de la comunicación. El nivel de sesión es el responsable de iniciar, mantener y terminar cada sesión lógica entre usuarios finales. Para entender mejor este nivel, se puede pensar en el sistema telefónico. Cuando se levanta el teléfono, espera el tono y marca un número, en ese momento se está creando una conexión física que va desde el nivel uno (físico) como un protocolo de persona a red. Al momento de hablar con la persona en el otro extremo de la línea, se encuentra en una sesión persona a persona. En otra palabras, la sesión es el diálogo de las dos personas que se transporta por el circuito de la conexión telefónica. También en este nivel se ejecutan funciones de reconocimiento de nombres para el caso de seguridad relacionada a aplicaciones que requieren comunicarse a través de la red. Se pueden resumir sus funciones de la manera siguiente: ♦ Establecimiento de la conexión a petición del usuario. ♦ Liberación de la conexión cuando la transferencia termina. ♦ Intercambio de datos en ambos sentidos ♦ Sincronización y mantenimiento de la sesión para proporcionar un intercambio

ordenado de los datos entre las entidades de presentación En el nivel de sesión están las recomendaciones X.215 (ISO 8,326) y X.225 (ISO 8,327).

Capa de Presentación El nivel de presentación define el formato en que la información será intercambiada entre aplicaciones, así como la sintaxis usada entre las mismas. Se traduce la información recibida en el formato del nivel de aplicación a otra intermedio reconocido. En la computadora receptora, la información es traducida del formato intermedio al usado en el nivel de aplicación de dicha computadora y es, a su vez, responsable de la obtención y liberación de la conexión de sesión cuando existan varias alternativas disponibles. El nivel de Presentación maneja servicios como la administración de la seguridad de la red, como la encirptación y desencriptación, también brinda las reglas para la transferencia de información (data transfer) y comprime datos para reducir el número de bits que necesitan ser transmitidos. En el nivel de presentación se encuadran por ejemplo, las normas para videotex, telefax y teletex y las normas X.225 del CCITT.

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Capa de aplicación Al ser el nivel más alto del modelo de referencia, el nivel de aplicación es el medio por el cual los procesos de aplicación acceden al entorno OSI. Por ello, este nivel no interactúa con uno más alto. Proporciona los procedimientos precisos que permiten a los usuarios ejecutar los comandos relativos a sus propias aplicaciones. Estos procesos de aplicación son la fuente y el destino de los datos intercambiados.

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Redes de Datos

Historia : El concepto de distribuir los recursos de un sistema en una compañía se conoce como proceso distribuido, y consiste en establecer en los diferentes departamentos, sistemas de computo propios en lugar de una computadora central pero aun cuando cada departamento en una compañía pueda tener su propia microcomputadora, continua el problema de proveer una conexión entre esa maquinas. Así las compañías empezaron a interconectar las computadoras y a escribir el software necesario para comunicar esos sistemas con otros de la misma compañía o incluso con sistemas externos. Tan pronto como surgieron las microcomputadoras, los costos comenzaron a disminuir y el poder de procesamiento a aumentar, los usuarios de sistemas mayores comenzaron a hacer análisis más detallados de sus necesidades para tratar de cubrirlas o completarlas con el uso de microcomputadoras. Aunque el concepto de REDES de área local (LAN) por si mismo no es nada nuevo, fue con la llegada de las microcomputadoras que las compañías pudieron implementar ese tipo de sistemas. Esto representa por lo tanto, una evolución lógica de la tecnología en la computación.

Concepto de Red En general, una red se considera como una serie de dispositivos conectados en un ambiente común con el fin de compartir recursos (entre ellos la información). Los dispositivos que pueden conectarse a una red incluyen computadoras de cualquier tamaño (de microcomputadora a main frame). Terminales y periféricos como impresoras y graficadores. El concepto de red esta muy ligado a los de compartir información y compartir recursos de hecho, uno de los objetivos primordiales de una red es la posibilidad de compartir los recursos de las estaciones interconectadas y la facilidad de intercambiar información entre estas estaciones. Una red no esta limitada a un tipo especial de equipo o una marca exclusiva. La idea de un sistema de red es agrupar a equipos diferentes bajo un mismo ambiente por medio de un software especializado. Por tal razón es común encontrar en una red maquinas de diferentes tipos como minis, mainframes, Microcomputadoras o incluso estaciones especializadas como un robot o monitor industrial.

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Esto es lo que proporciona grandes ventajas a las redes y los sistemas conectados a ellas, ya que brinda a la posibilidad de disponer de los recursos que algunas estaciones o maquinas pueden poseer.

Tipos de Redes Es difícil decir cuantos y cuales son los tipos de redes ya existentes, ya que por si mismo, el concepto de red involucra una amplia gama de elementos. Desde el punto de vista de redes de información se reconocen básicamente tres tipos de redes: *Redes de Area Local (Local Area Network/Lan). Las redes de área local son un modo de conectar sistemas múltiples en una área geográfica limitada. Podemos considerar como redes de área local las utilizadas de universidades, edificios y en general a aquellas que se ubiquen en un mismo campus. *Redes de Area Metropolitana (Metropolitan Area Network/Man). Las redes de área metropolitana comprenden una extensión geográfica más amplia y se utilizan para comunicar edificios, campus y elementos dentro de una ciudad. *Redes de Area Extendida (Wide Area Network/Wan). Las redes de área extendida se manejan a nivel mundial conectando distintos puntos geográficos con los continentes o países que la integran.

Justificación ¿Porqué una RED ? Es una de las preguntas más comunes cuando se propone un sistema de este tipo para la solución de ciertos problemas. Para responder a esta pregunta, conviene discutir algunos conflictos o situaciones que se resuelven al implantar una RED. Hoy en día es común encontrar empresas con un alto índice de duplicidad de información; esto se refiere a que dos o más entidades de la empresa manejan la misma información, incluso por los mismos medios pero en diferentes localidades. Cuando se implanta una RED, se busca que la información común a varias entidades este disponible y actualizada en todo momento a través de herramientas como base de datos que aseguren la integridad y confiabilidad de la información, proporcionando medios accesibles y sencillos para su uso. Otro problema típico es la instalación de Hardware y/o Software costosos. En un caso ordinario (sin un sistema de RED); el uso de estos recursos esta limitado por la disponibilidad del equipo en donde hayan sido instalados dichos recursos.

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Cuando se dispone de un sistema de RED, los recursos conectados a la misma generalmente están disponibles para cualquier usuario, lo que permite crear cierta independencia de los recursos y prestaciones de la RED.

Beneficios de una Red ¿Qué beneficios se obtienen utilizando una RED de comunicación de cualquier tipo? ∗ Conexión a una gran diversidad de equipo. ∗ Compartir recursos de alto costo o difícil acceso. ∗ Todos los elementos pueden actuar en forma independiente. ∗ Flexibilidad en el crecimiento. ∗ Conexiones externas. ∗ Accesos s librerías de Software. ∗ Control centralizado / Procesos distribuidos. ∗ Compartir información.

Elementos Básicos de una Red Los elementos básicos que se necesitan para formar una RED son los siguientes: ∗ Recursos a compartir. ∗ Usuarios de la RED. ∗ Medios para la comunicación. • Recursos a Compartir.- Abarcan el conjunto de dispositivos disponibles en la RED (impresoras, graficadores, discos, etc.), dentro de este aparato podemos considerar también la información, que finalmente es también un recurso de RED. • Usuarios de la Red.- Son los elementos que hacen uso directo de los recursos de la RED y de sus beneficios. Un caso típico es una microcomputadora que utiliza las impresoras y graficadores de la RED e intercambia información vía los medios de transmisión. • Medios para la Comunicación.- Son todos los elementos de la RED a través de los cuales se lleva a cabo el flujo e intercambio de información. Básicamente están representados por un cable (coaxial, par trenzado, fibra óptica, etc.).

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Un análisis más detenido considera los siguientes elementos: ∗ Nodos. ∗ Medios de comunicación. ∗ Topologías. ∗ Protocolos. ∗ Esquemas de acceso. • Nodos.- Cada elemento activo conectado a la RED se considera como NODO de la

misma. Esto implica si este elemento se desconecta de la RED, tiene su capacidad para procesar información y ejecutar aplicaciones en forma individual. Un NODO de la RED puede estar constituido lo mismo por una microcomputadora que por un robot o monitor industrial.

Tipos de nodos: ♦ Servidores.- Se considera como el cerebro de la RED. Una clasificación de los

servidores los divide en 2 tipos: ◊ Dedicados : Solamente pueden realizar funciones de control y aprovisionamiento de los

recursos así como de comunicaciones. ◊ No Dedicados: Realiza las funciones anteriores y además puede actuar como una

estación más de la RED. No es recomendable para redes muy grandes.

Además dentro de la red pueden existir: ♦ Disk Servers: Con la función de almacenar información que pueda ser compartida por

las estaciones de la RED. Para las estaciones de la RED el Disk Server aparece como una unidad más de disco.

♦ File Servers: Son más eficientes y complejos que los disk servers. Utilizan un software

que crea un SELLE alrededor del sistema operativo de la máquina y para las estaciones aparece como n disco de gran capacidad.

♦ Print Servers: Permiten que las estaciones de la RED compartan diferentes impresoras

dentro de la RED. ♦ Estaciones De La Red: Es cualquier elemento de la RED que interactue con ella. Este

concepto no esta limitado a una microcomputadora, puede considerarse como una estación de RED a una microcomputadora o a un robot. Una clasificación de las estaciones las divide en:

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◊ Ordinarias.- Son computadoras que envían, reciben y procesan información en la RED, por lo tanto acezan los recursos de la misma.

◊ Especializadas.- Están conectadas a la RED para un propósito especifico (robots,

monitores industriales, etc.). ◊ Diskless.- Son estaciones que realizan el proceso de inicio (BOOT) o a través del file

server, esto es, un BOOT remoto. Estas estaciones trabajan en forma similar a una terminal conectada a un sistema multiusuario.

• Medios de Comunicación.- Dentro de una RED debe existir un cableado para unir

las estaciones individuales con el servidor y otros dispositivos. Entonces los medios de comunicación son todos aquellos elementos a partir de los cuales se pueden llevar a cabo la conexión entre las estaciones de la RED. Existen varios tipos:

♦ Cable Serial: En este tipo de comunicación se utiliza como interfaz un puerto serial

asíncrono con conectores DB-25 o DB-9. Esta comunicación se basa en el estándar RS-232C o el RS-422A. La principal ventaja de este tipo de comunicaciones es su uso generalizado y el hecho de que cualquier máquina o dispositivo en el mercado, soporta algún tipo de comunicación serial. Además el proceso de comunicación es bastante sencillo. Su gran desventaja es la velocidad de transmisión (demasiado baja).

♦ Par Trenzado: Es quizá el medio más barato en el ambiente de REDES. Es un cable

muy similar al cable telefónico común. Se forma a partir de pares de hilos entrelazados. Su uso se ha extendido mucho porque la estructura de más bajo nivel para poder utilizar este tipo de comunicación esta ya establecida (RED TELEFONICA), pero sigue siendo un método muy susceptible a errores por interferencias electromagnéticas. Algunas de sus características son:

∗ Capacidad de 12 a 24 canales. ∗ Acepta cualquier topología (canal, estrella, etc.). ∗ Puede transportar señales analógicas y digitales. ∗ Aproximadamente 1000 dispositivos conectados como máximo. ∗ Puede trabajar en Half Duplex y Full Duplex. ∗ Bajo costo. ∗ Velocidad hasta 1 Mb/seg. ∗ Alta tasa de error a grandes velocidades. ∗ Alta interferencia de señal por lo que se requiere de protección especial. ⇒ TP = Twisted Pair = Par Trenzado. ⇒ UTP = Unshielded Twisted Pair = Par Trenzado Sin blindaje. ⇒ STP = Shielded Twisted Pair = Par Trenzado Blindado.

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♦ Cable Coaxial: Es casi tan fácil de instalar como el par trenzado y posiblemente el

medio de transmisión más utilizado en REDES de ares mayores. Esta formado por 2 conductores separados por un material dialéctico (aislante). Permite transmitir grandes volúmenes de información con alta confiabilidad. Dadas las características del cable utilizado para la comunicación se manejan 2 calibres que son: THINLAN (50 ohms) y THICKLAN (93 ohms). Además existe cable coaxial tipo BASEBAND que maneja altas velocidades de transmisión pero esta limitado a un canal; y el cable BROADBAND que tiene la capacidad de manejar varios canales al mismo tiempo, por variación de frecuencia. Algunas características son:

Banda Angosta ∗ Tx digital en Half Duplex. ∗ No hay modulación en frecuencia. ∗ Se puede Tx voz digitalizada. ∗ Alcance de 1 a 10 Kms. ∗ De 200 a 1000 dispositivos se pueden conectar. ∗ Bajo costo y fácil de instalar. ∗ Poca inmunidad al ruido, puede mejorarse con filtros. ∗ Velocidad hasta 10 Mb/seg.

◊ Banda Ancha ∗ Principal uso en REDES de TV. ∗ Utiliza FDM. ∗ Combina datos, voz y vídeo. ∗ Toplogías tipo canal y árbol principalmente. ∗ Más costoso que el anterior (el de banda angosta) pero menos inmunidad al ruido. ♦ Fibra Optica: La fibra óptica constituye uno de los avances más importantes dentro de

las REDES de comunicación. Las fibras ópticas son filamentos, generalmente de forma cilíndrica, que consisten en un núcleo de vidrio y un revestimiento de plástico.

♦ Núcleo (Ocre). - Es la sección a través de la cual viaja el haz de luz. ♦ Revestimiento (Cladding).- Es la capa que rodea al núcleo. Su función principal es

reflejar la luz hacia el centro de la fibra atrapándola en el núcleo.

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Características de la Fibra: ∗ Velocidades hasta 50 Mb/seg. ∗ Altamente confiable con poca atenuación. ∗ Se puede Tx voz, datos y vídeo. ∗ Topologías más usadas son las de anillo y estrella. Consideraciones Para Establecer Una Topología Segmentación.- Se refiere a la posibilidad de dividir la RED en secciones menores. Esto facilita el manejo de trafico y ancho de banda, la adición de nuevas estaciones y dispositivos, detección de fallas y un diseño para aumentar el rendimiento y confiabilidad de la sección. Diagnostico y Detección de Errores.- Es preferible aislar una estación para detectar un error que deshabilitar toda la RED. Ancho De Banda.- Consiste en detectar si el diseño de la topología presenta algún cuello de botella, particularmente en el cable. Administración.- Verificar si la topología soporta sistemas de administración para la RED. Capacidad Para Puenteo.- Que posibilidades presenta la topología para conectarse a otras REDES vía bidge. Aun cuando de momento no se requieran de este tipo de conexiones es importante considerar la posibilidad para el futuro. Opciones de Crecimiento y Expansión.- Es un hecho que las REDES siempre están creciendo y cambiando. Cuando se diseña la topología para la RED es importante que sea relativamente fácil mover, agregar o eliminar estaciones. También el cable por si mismo debe de poder moverse fácilmente.

Revestimiento Núcleo

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Topología de Estrella: Es una de la topología más antiguas en el ambiente de REDES. Para esta topología se presentan dos disposiciones físicas: Una consiste en conectar todos los NODOS de la RED a un NODO central y la otra se forma al interconectar todos los NODOS de la RED entre sí (MALLA). En el primer caso, que es el más común, todos los mensajes deben direccionarse a la computadora central que llevara a cabo el control de flujo. Si se desea agregar una estación, bastará con conectar dicha estación con el NODO central a través de tarjetas de RED. Esta topología presenta ventajas como manejo de prioridades y monitoreo de las estaciones. Una de sus mayores desventajas es que cualquier falla en el NODO central afectara directamente a toda la RED.

Topología de Anillo: Los NODOS se interconectan formando un anillo o circulo. Los mensajes viajan de un NODO a otro en una sola dirección. Esta topología permite verificar si un mensaje ha sido recibido satisfactoriamente. La disposición del anillo no se hace tirando un cable que toque a todos los NODOS sino a través de un elemento llamado MAU (Multistation Access Unit). De esta forma los elementos se conectan al MAU, que internamente formara el anillo.

Central

Nodo

Nodo Nodo

Nodo

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Protocolos : Un protocolo es un conjunto de procedimientos establecidos que permiten a las computadoras y estaciones de trabajo comunicarse entre sí. Para la adecuada comunicación, ambas tanto la computadora central como la estación de trabajo deberán de usar los mismos protocolos. La mayoría de los fabricantes de equipos de computo siguen de alguna manera algún protocolo reconocido con el propósito de hacer su producto utilizable con productos de otros fabricantes. Existen protocolos de dos niveles en las conexiones de una computadora a una estación de trabajo. Los protocolos de nivel más bajo se enfocan primordialmente a la conexión física (Hardware) de 2 dispositivos y los protocolos de alto nivel que permiten la transmisión de la información de manera confiable. Ambas clases de protocolos finalmente controlan el flujo de información a través del medio de comunicación. Al hablar de protocolos es indispensable definir los conceptos de DTE y DCE: DTE (Data Terminal Equipment) o ETD (Equipo Terminal de Datos). - Es un dispositivo que recibe y envía información, esto es una estación de trabajo o computadora. DCE (Data Comunication Equipment) o ECD (Equipo de Comunicación de Datos).- Son dispositivos y recursos que permiten comunicar los DTE´s por ejemplo un MODEM. La conexión física entre un DTE y un DCE esta definida por un protocolo de hardware, en este aspecto existen 2 organizaciones internacionales dedicadas a la estandarización de dichos protocolos. Estas son la EIA (Electronic Industry Association) y la CCITT. La importancia de la estandarización radica en la capacidad de conexión con equipos diferentes que manejan los mismos estándares de comunicación. Uno de los estándares más populares para la comunicación de los equipos es el RS-232C de la EIA, este estándar define funciones de circuitos eléctricos para 25 pines que comúnmente se implementan en un conector tipo “DB”.

NODO

NODO

NODO

SERVER SERVER NODO

MAU

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Esquemas de Acceso.- Indican la forma en que se va a utilizar el hardware de la RED, los esquemas más importantes son: ∗ POLLING. ∗ TOKEN PASSING. ∗ CSMA/CD. Polling (Poleo).- El controlador de comunicaciones de la RED “pregunta” a cada NODO si tiene alguna instrucción para transmitir, esta atención se realiza en forma secuencial. Token Passing.- La comunicación y el control se llevan a cabo manipulando un elemento llamado Token (estafeta o paquete de información), que viaja a través de la RED llegando a cada estación; de esta forma cada una podrá enviar o recibir información utilizando para ello el Token. Csma/Cd.- El esquema CSMA/CD (Carrier Sensing Multiple Access/Collision Detection) presenta un medio común de comunicación (generalmente un BUS). Como el medio de comunicación es compartido, todas las estaciones tienen la misma oportunidad de transmitir su información, a reserva de que el canal este libre para el envío. Este esquema permite detectar cuando 2 o más estaciones intentan utilizar el medio al mismo tiempo (COLISION), permitiendo además corregir este problema imponiendo un lapso de espera para algunas de las estaciones involucradas, mientras una de ellas este utilizando el medio de transmisión.

Acceso por Poleo

SERVER NODO

NODO

NODO

NODO

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NODO NODO

SERVER

NODO

Acceso por Token Passing

ACCESO CSMA/CD

Terminador

Nodo All Clear?

Server

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Características Técnicas de las Tarjetas de Red Local • ETHERNET : Desarrollado por XEROX en cooperación con DEC e INTEL, para

interconectar las minicomputadoras de DEC, ETHERNET se ha convertido en una RED muy popular para microcomputadoras, distinguiéndose por su alto rendimiento y amplio soporte en el mercado. Algunas de sus características son:

∗ Topología de BUS. ∗ Protocolo de RED CSMA/CD. ∗ Velocidad de transmisión 10 Mbps. ∗ Largo máximo por segmento hasta 185 Mts. ∗ Tipo de cable RG-58 (Coaxial) de 50 ohms. ∗ Direccionamiento por JUMPER´S. • Arcnet.- Datapoint Corp. Desarrollo originalmente ARCNET en 1977 para permitir el

intercambio de información en tiempo real entre sus sistemas de contabilidad. La popularidad de ARCNET en la actualidad es por el resultado de la simplicidad de su mantenimiento y su bajo costo por NODO de la RED. Algunas de sus características son:

∗ Topología de anillo modificado. ∗ Protocolo de Token Passing. ∗ Velocidad de transmisión 2 .5 Mbps. ∗ Largo máximo por segmento hasta 600 Mts de repetidor activo a estación y 30 mts de

repetidor pasivo a estación. ∗ Tipo de cable RG-62U (Coaxial) 93 ohms. ∗ Direccionamiento por switch tipo DIP. En el estándar de IEEE 802 tenemos los siguientes formatos de Frames: Lógica Link Control (LLC)

1 1 1-2 N DSAP SSAP CONTROL DATA

CSMA/CD

7 1 2,6 2,6 2 0-1500 0-46 4 preamble SFD DA SA Lengh LLC PAD FCS

Token Bus

>=1 1 1 2,6 2,6 >=0 4 1 preamble SD FC DA SA LLC FCS ED

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Token Ring

1 1 1 2,6 2,6 >=0 4 1 1 SD AC FC DA SA LLC FCS ED FS

AC = Acces Control Preamble: A 7 Byte Pattern Used By Receiver

to Erstabalish Bit Sync. And Locate The Frist Bit at The Frame.

DA = Destination Addres DSAP = Destination Service Access Point ED = Ednding Delimiter FC = Frame Control FCS = Frame Check Sequence FS = Frame Status SA = Source Addres SD = Stating Detimiter SFD = Start Frame Delimiter SSAP = Source Service Access point PAD = Relleno En el estándar de IEEE 802 (LAN) comparándolo con el modelo OSI en la capa de enlace (capa #) se tienen dos subcapas: MAC: (Medium Access Control) LLC: (Logical link Control)

Higher Layers

Logical Link Control (LLC)

Medium Access control ( MAC )

Higher Layers

Logical Link Control (LLC)

Medium Access control ( MAC )

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Subcapa MAC (Medium Access Control) El requerimiento lógico de esta capa es el administrar el acceso de múltiples fuentes de información y buscar el encadenamiento con el dispositivo destino.

Subcapa LLC (Logical Link Control) Las funciones básicas de esta subcapa son:

Encodificar/decodificar señales. Generar o remover el preámbulo (7 Bytes) para la sincronización. Detectar el bit de transmisión / recepción.

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Logical Link Control

Medium Access Control

Physical

24

En 802.5 (Token Ring) Comparándolo con 802.3 (Ethernet) y FDDI.

ETHERNET TOKEN RING. FDDI IEEE 802.3 IEEE 802.5

Logical Topology

Dual ring, dual ring of trees

Bus Single ring.

Physical Topology

Ring, Star, Hierarchical star.

Star, Bus, Hierarchical

Ring, Star

Media Optical Fiber Optical Fiber, Twisted pair, Coaxial cable,

Microwave

Twisted-pair Optical fiber.

Bandwidth

100 Mb/s

10 Mb/s

4 or 16 Mb/s

Media Access

Timed-token Passing

CSMA/CD Token passing

Token acquisition

By absorption Not applicable (CSMA/CD)

By setting a status bit, converts token into a

frame. Token release

After transmit Not applicable (CSMA/CD)

After receive (4) or After transmit (16)

Messages on LAN

Múltiple Single 1 (4 Mb/s rings) Múltiple (16 Mb/s)

Maximum Frame size.

4,500 bytes 1,518 bytes 4,500 bytes (4) 18,000 bytes (16)

Encoding Metod

4B/5B NRZ/NRZI

Manchester Differential Manchester

Number nodes

500 1024 260

Distance Between nodes

1 Km (1.2 mi)

2.8 Km (1.7 mi)

300 m (984 ft) st. To wiring closet (4 Mb/s ring), however 100 m (330 ft) is recommended for both 4 and 16 Mb/s

Maximum Network Span

100 Km (62 mi)

2.8 Km (1.7 mi)

Varies whit Configuration

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Puentes (Bridge) Los puentes tienen usos definidos, primero pueden interconectar segmentos a través de medios físicos diferentes; tp, cable coaxial, fibra óptica, etc. Además pueden aceptar diferentes protocolos de bajo nivel (capa 2) y así en circunstancias adecuadas. Se pueden usar puentes para conectar segmentos similares como dos Ethernet o mezclar segmentos diferentes como un Ethernet con Token Ring o Arcnet. Los puentes pueden ser locales o remotos.

Repetidor Básicamente, un repetidor es un dispositivo amplificador de señales eléctricas. El uso de repetidores en redes locales (LAN) está definido de acuerdo al estándar, por ejemplo: En 802.3 (Ethernet) tenemos la siguiente tabla que está en función del cableado.

Parameter 10Base5 10Base2 1Base5 10BaseT 10B road 36 Transmission

Medium Coaxial cable

(50 ohm) Coaxial cable

(50 ohm) UTP UTP Coaxial cable (75

ohm) Signaling Technique

Baseband (Manchester)

------------ ------------

------------ ------------

------------ ------------

Broadband (Dpsk)

Data Rate (Mbps) 10 10 1 10 10 Maximun

Segment Lengh (m)

500 185 500 100 1800

Network Span (m) 2500 925 2500 500 3600 Nodes per Segment

100 30 NA ------------ ------------

Cable diameter (mm)

10 5 0.4-0.6 0.4-0.6 0.4-1.0

LAN LAN

Puente Local

Nodo Nodo

26

También presentan transparencia de protocolo de alto nivel. Pueden mover tráfico entre dos segmentos sobre un tercero donde el segmento intermedio solo existe con fines de enrutamiento. Los puentes son inteligentes, aprenden las direcciones de destino de tráfico que pasa por ellos y lo dirigen a su destino. Esto explica su importancia en la división de la red.

Conexiones Disponibles Para Repetidores Multipuerto 10 BaseT.

Dos unshielded twisted pair 2 100 Dos fibras ópticas 2 500 Cable coaxial (10Base2) 30 185 Cable coaxial (10Base5) 100 500 En 802.4 (Arcnet). Por lo común una red Arcnet utiliza un protocolo token passing y la topología de anillo modificado con cableado en forma de estrella con una velocidad de 2.5 Mbps. La distancia máxima que se puede tener: a) De un repetidor activo a otro activo es de 600 mts b) De un repetidor activo a nodo es de 600 mts. c) De un repetidor pasivo a nodo es d e30 mts d) De un repetidor pasivo a repetidor activo es de 30 mts.

LAN LAN

PUENTE REMOTO

PUENTE REMOTO

X.25

NODO NODO

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Server NODO

30 mts

Rep Pasivo Rep Activo

Nodo

30 mts

Nodo

600 mts

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X.25 Antecedentes Introducción El desarrollo del estándar X.25 y su amplia aceptación en la industria de las telecomunicaciones fue propiciado por la aparición de las redes comerciales de conmutación de paquetes en estados Unidos y Canadá además, por la necesidad que tuvieron de interconectarse entre sí.

Historia En los años 60, el departamento de Defensa de Estados Unidos auspició las investigaciones en una tecnología que permitiera el envío de un mensaje vocal en fragmentos a través de distintas rutas de una red de Telecomunicaciones, como una manera de vitar que el enemigo pudiera extraer información importante de la línea telefónica. Poco después, en 1969, el mismo Departamento de Defensa patrocinó la puesta en operación de 4 nodos de Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET). Todo lo anterior trajo como consecuencia la aparición de redes públicas de datos en todo el mundo. Por ejemplo, en Estados Unidos Telenet (1975), Tymnet (1977) y Accunet (1978); en Canadá Datapac (1977) y en Francia Transpac. De la proliferación de estas redes públicas de datos surgió la necesidad de una interface estándar que estableciera los mecanismos de conexión entre las estaciones de usuarios y los nodos de la red encargados del manejo de los paquetes, fue en 1974 cuando la CCITT emitió el primer documento sobre el estándar X.25. revisiones posteriores se realizaron en 1976, 1978 y 1980. Actualmente, X.25 es el interface estándar más utilizado para la conexión de usuario a redes de amplia cobertura. Cuando en 1978 Telenet y Datapac se enlazaron surgió la necesidad de interconectividad para las redes públicas de datos. En ese mismo año, la recomendación de X. 25, “Sistema de señalización de paquetes conmutados entre redes públicas que proveen servicios de transmisión de datos”, fue liberada.

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Definición ¿Qué es X. 25? Es una red de comunicación de datos que trabaja dentro de las 3 primeras capas del modelo OSI (Open System Interconnection), Capa Física, Capa de Enlace de datos Capa de red. Maneja un conjunto de normas asociadas (x.3, X.28 Y X.29) para la conexión de equipos asíncronos y para la conexión con otras redes (X.75), utilizando la conmutación de paquetes (tramas) para lograr la transmisión de datos. También puede definirse como una red de comunicaciones de datos que usa la tecnología de conmutación de paquetes para efectos de transmitirlos. Éstos se encuadran en marcos (tramas) que contienen estructuras llamadas “paquetes”. Es importante destacar que X.25 define el interface DTE/DCE entre un sistema sincrono de modo paquete y la red pública de datos, sin embargo, la arquitectura interna de la red y su operación no se define en X. 25. Por lo tanto, la arquitectura de la red puede ser propietaria, lo anterior.

Estructura gral. De una red de paquetes conmutados y acceso X. 25 de acuerdo al estándar internacional.

Redde Datos

DCE

X 25

X.25 DCE

DTE

DTE

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Características X. 25 maneja las características para la interconexión entre el DTE y equipos computacionales como: computadora central, front-end, concentrador, terminal inteligente y un equipo DCE (un nodo de la red que obra como entrada o salida de la misma). Estas características se detallan en los 3 niveles de procedimiento de control.

Nivel 1 Hacer referencia de un circuito Half-Duplex (circuito creado para la transmisión en ambos sentidos sobre un medio de dos alambres) sincrónico, punto-a-punto. Que realizará la transmisión física entre el DTE y la red. Este nivel es equivalente a la capa 1 del modelo OSI en lo que se refiere a su funcionamiento.

Nivel 2 Describe el método de entrada al enlace a ser utilizado para el intercambio en la información de datos entre un DTE y un DCE. Este nivel es equivalente a la capa 2 del modelo OSI. Se determina la clase del modelo OSI y las condiciones de utilización de la disciplina de línea HDLC (High Level Data link Control.), Especificación de la Organización Internacional de Estandarización (ISO), procedimiento de control de línea orientada al bit para transmisiones sincrónicas para un sistema balanceado punto-a-punto; a éstos se les llama LAPB (Link Accesss procedure Balanced).La utilización de los requisitos DLC da la confianza de que los paquetes proporcionados por el nivel 3 (de X. 25) se “guardan” en tramas HDLC y son confiablemente transmitidos entre el DTE y la red. El proceso que corresponde al nivel 2 es realizado por módulos de software, tanto en el DCE como en el DTE.

Nivel 3 Es el nivel más alto de la recomendación X.25, especifica la forma en que la información de control y los datos del usuario se agrupan en paquetes. El control de la información con el direccionamiento se localiza en el encabezamiento del paquete (Packet Header), indicándole a la red la identificación del DTE al que está el paquete destinado. En X.25 se define los procesos que se utilizarán en la interconexión de un DTE y el equipamiento de la PDN, comúnmente llamado DCE. La interface X.25 da el acceso a los servicios que proporciona la PDN, que son: 1.- SVC (Circuito Virtual Conmutado). 2. - PVC (Circuito Virtual Permanente). 3. - DG (Datagrama).

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Fig. 6.2 X.25 trabaja dentro de las capas 1,2 y 3 del modelo OSI.

Funcionamiento

En esta sección se explica brevemente el funcionamiento de las capas de X.25, para que el lector tenga una idea más clara de lo que es y la forma en que trabaja.

Capa 1 En la capa 1 de X.25 se emplea el X.21 bis, protocolo de la Capa física de la serie X, el cual provee las características eléctricas, mecánicas, funcionales y de procedimiento, que son la base para lograr levantar las conexiones físicas, mantenerlas y después liberarlas del mecanismo terminal (DTE) y el punto de conexión con la red (DCE). X.21 bis soporta también las conexiones punto-a-punto, velocidades de hasta 192 Kbps en comunicación síncrona y transmisiones full-duplex.

Aplicación

Control de Presentación

Control de sesión

Transporte

Control de red

Control de enlace de

datos

Control de enlace físico

Funciones específicas del usuario

Capa 7

Capa 6

Capa 5

Capa 2

Capa 1

Capa 4

Capa 3

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

RED X.25

Control de transferencia entre usuario fínales.

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Capa 2 X.25 es una herramienta del LAPB (Link Access Procedures-Balanced ). Procedimiento Balanceado del Enlace de Acceso, el cual permite iniciar la conexión de comunicación de cualquiera de los extremos (el DTE o el DCE). Durante la transferencia de información LAPB verifica que las tramas lleguen con el receptor con una secuencia correcta y libre de errores utilizando 3 tipos de formatos de tramas que se describen a continuación.

Trama de información (I) Estas tramas transportan información a la capa superior y controlan un poco de información que es necesario para las operaciones full-duplex. También envía y recibe números de secuencia donde el bit de poleo final (P/F) lleva acabo el control de flujo y la recuperación de errores. El número de envío de secuencia se refiere al número de tramas que está corriendo en ese momento y el número de recepción de secuencia registra el de tramas que será recibido. En una conversación full-duplex tanto el transmisor como el receptor retienen números de envío y recepción de secuencia. El bit de poleo se utiliza para forzar un bit de mensaje en respuesta para detección de errores y recuperación de datos.

Trama de supervisión Estas tramas brindan información de control solicitando y suspendiendo la transmisión, reportando el estatus reconociendo la recepción de tramas, sin tener un campo de información.

Tramas sin número Estas tramas, como su nombre lo indica, no tienen secuencia sino que son empleadas con propósitos de control, por ejemplo: pueden inicializar una conexión utilizando el estándar o el ventaneo extendido (módulo 8 contra 128), desconectando el enlace y reportando un error de protocolo.

Campos de una Trama LAPB.

CAMPO IZQUIERDO DE BYTES

BANDERA DIRECCIÓN CONTROL DATOS FCS BANDERA

1 1 1 VARIABLES 1 1

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Los componentes de una trama LAPB son los siguientes:

Bandera. Delimita la trama LAPB; un bit de sobrecupo se utiliza para asegurar que el patrón de la bandera no se traslape con el cuerpo de la trama.

Dirección. Indica si la trama carga un comando o una respuesta.

Control. Provee requisitos adicionales en comandos de tramas de respuesta y también indica el formato de la Trama (U, I o S), funciones de la Trama (por ejemplo: listo para recibir o desconexión) y el número de envío/recepción de secuencias.

Datos. Transporta datos de la capa superior. Su tamaño y formato varía dependiendo del tipo de paquetes de la capa 3. La longitud máxima de este campo se determina por acuerdo de un administrador PSN y el suscriptor al momento de suscribirse.

Trama de chequeo de secuencia (FCS). Asegura la integridad de los datos transmitidos.

Capa 3 El encabezado de la capa con el protocolo X.25 está constituido por un identificador general de formato (GFI), un identificador lógico de canal (LCI) y un identificador de tipo de paquete (PTI). El GFI es un campo de 4 bit que indica el formato general del encabezado en el paquete. El LCI es un campo de 12 bit que identifica el circuito virtual. El PDN conecta 2 canales lógicos, cada uno con LCI independiente, en 2 interfaces DTE/DCE para establecer un circuito virtual. El campo PTI identifica uno de los 17 tipos de paquetes de X.25. Los campos de direccionamiento en los llamados paquetes de instalación proveen de las direcciones DTE fuente y destino. Éstos son usados para establecer los circuitos virtuales que constituyen la comunicación X. 25. La recomendación ITU-T del X. 121 especifica los formatos de dirección fuente y destino. Las direcciones X. 121, también llamadas números internacionales de datos o IDNs, varían en longitud y pueden ser de hasta 14 digitales (decimales) de largo. El Byte 4 en el paquete de instalación especifica las longitudes de dirección de fuente DTE y destino DTE. Los primeros 4 dígitos de un IDN son llamados códigos de identificación de datos de la red (DNIC). El DNIC está dividido en 2 partes; la primera (3 dígitos) especifica el país y el último el PSN a sí mismo. Los dígitos restantes son llamados número de terminal nacional (NTN), y se usan para identificar el DTE específico en el PSN.

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Los campos mencionados que forman X. 121 son necesarios cuando se utilizan SVC y por lo tanto solamente durante llamadas de programación. Una vez que se establece la llamada, el PSN ocupa el campo LCI del encabezado del paquete de datos para especificar el circuito virtual particular hacia el DTE remoto. La capa 3 de X. 25 maneja 3 procedimientos operacionales de circuitos virtuales. ♦ Llamadas de establecimiento. ♦ Transferencia de datos. ♦ Liberación de llamadas.

Creación de una llamada virtual conmutada. La ejecución de estos procedimientos depende del tipo de circuitos virtual utilizado. Para un PVC la capa 3 de X.25 siempre está en modo de transferencia de datos debido a que el circuito se encuentra establecido permanentemente. Si se ocupa en SVC, los 3 procedimientos son empleados. Para la transferencia de datos, la capa 3 de X.25 segmenta y reacomoda mensajes de usuario cuando éstos son demasiado largos para el máximo tamaño del paquete del circuito. A cada paquete de datos se le da un número consecutivo, por lo tanto un error y control de flujo puede ocurrir a través de la interface DTE/DCE.

Formato de direcciones X. 121 de fuente y destino

dce dce

requerimiento Lamada Llamada que llega

Llamada conectada Aceptación Llamada Aceptada

Dte Local

Dte Remota

LLAMA DTE DIRECCIÓN IZQUIERDO

LLAMADA DTE

DIRECCIÓN IZQUIERDA

CIUDAD

PSN

NÚMERO

TERMINAL NACIONAL

DNIC 4 digitos

NTN Up to

10 digitos 4 bits 4 bits

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Estándares relacionado con X. 25

Estándares X.3, X.28 y X.29 De acuerdo a la definición de X. 25, se considera que el DTE que se conectará a la PDN es un sistema sincrono que trabaja en modo paquete. Sin embargo, si los dispositivos que se desean conectar a la red son terminales asíncronas, como lo eran en su mayoría los sistemas de los 70; es necesario utilizar mecanismos adicionales a X. 25 sin dejar de ser estándares internacionales. En 1977, los organismos de estandarización desarrollaron las especificaciones X.3, X.28 y X. 29 para una interface de conexión de terminales asíncronas a una PDN. La recomendación X.3 define la manera en que la información del DTE asíncrono es convertida en paquetes (ensamblado de paquetes) para su transmisión a través de la red hasta el DTE destino, en donde tiene lugar el proceso inversor (desensamblado de paquetes). El resultado fines es un servicio transparente para el usuario. La función de ensamble/desensamble de paquetes y el dispositivo dotado de tal capacidad, recibe el nombre de PAD (Packed Assembler/Disassembler), se encarga además del Establecimiento/Liberación de la llamada a la red. En X.23 se especifican 22 parámetros, algunos de ellos son: velocidad de transmisión, paridad y control de flujo entre la terminal y el PAD. La recomendación X. 28 define los mecanismos de control de la transmisión de información entre el DTE asíncrono y el PAD. La terminal envía comandos al PAD para leer/modificar los parámetros X.3 o para solicitar el establecimiento/liberación de una conexión a la red. El PAD manda a la terminal las respuestas de los comandos recibidos; estas respuestas reciben el nombre de señales de servicio del PAD. La recomendación X.29 especifica la manera en que un DTE remoto puede comunicarse con un PAD. Esto es, cuando una terminal remota de la red necesita leer o modificar algunos parámetros del PAD utiliza la especificación de X.29, para visualizar el lugar que ocupa X.29 en el PDN y su relación con X.3 y X.28

Lugar que ocupa X.29 en la PDN y su relación con X.3 y X.28.

DTE PAD

X.3 X.28

X.25

X.29

X.25 y función PAD

Computadora (DTE)

X.25

Red X.25 de Paquetes de Cnmutados

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En los antecedentes se menciona que un DTE se conecta a la PDN para intercambiar información con otro DTE remoto enlazado a la misma red. Sin embargo, puede existir la necesidad de enviar datos a un DTE en una red distinta. Para solucionar este problema, en 1978 se desarrolló una recomendación adicional a X.25 como consecuencia de la interconexión de Telnet y Datapac en es mismo año. Dicha recomendación es el estándar X.75, cuyo objetivo es la interconexión de redes X.25 independientes o dentro de una misma red X.25, y la interconexión de conmutadores de paquetes.

Estándar X.25 Utilizando X.75 como enlace entre 2 redes X.25, el usuario de un DTE asíncrono que necesite comunicarse con un usuario situado en otra red genera una llamada a su propia red a través de un PAD. Esta red determina que el DTE destino se encuentra en una red distinta por lo que establece una conexión con la red destino X.25 empleado X.75. la red destino gestiona la llamada con el DTE solicitado, completando de esta manera la comunicación DTE a DTE. En la fig. 6.7 se muestra este proceso.

Enlace entre 2 redes X.25 utilizando una conexión X.75

El resultado es un servicio transparente para el usuario y con una cobertura internacional. X.75 define un interface de red en en nivel físico de acuerdo al estándar X.21 o V.24 y una señalización a 64 Kbps ó 48 Kbps.

Paquetes Red X.25 de Conmutados

Red X.25 de paquetes Conmutados

DTE Asíncrono

PAD

X.25

X.75

X.25

PAD DTE

Asíncrono

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Otros Estándares. Los estándares mencionados hasta este momento son considerados los más importantes de la familia X.25, pero no son todos. A continuación se mencionan algunos más.

X.1 Clases de servicio del usuario X.2 Facilidades del usuario. X.10 Categorías de acceso X.92 Conexiones de referencia. X.96 Señales de llamada en curso X.121 Plan internacional de numeración X.213 Servicios de red.

Tecnología X. 25 Hasta el momento se ha hablado del conjunto de estándares X.25 de una manera conceptual, no se han mencionado los dispositivos o programas de cumplen con las especificaciones del estándar, ese tópico es el que se aborda a continuación. Los principales componentes de una red X.25 son los dispositivos adaptadores y concentradores, los PADs, los conmutadores de paquetes que forman la espina dorsal de la red y el sistema de gestión de la red. Actualmente, es posible que algunos dispositivos se comporten como PAD y conmutador simultáneamente.

El PAD X.25 Un PAD, como se menciona al halar de X.3, convierte la información procedente de un dispositivo que no soporta X.25 en paquetes de datos con el formato X.25, también permite concentrar múltiples dispositivos locales y remotos, además de efectuar la conversión de protocolos. Las terminales y computadoras equipadas con el software apropiado envían y reciben datos en caracteres individuales (formato asíncrono), o en un flujo de caracteres (formato sincrono) sin direccionamiento ni información de control. Por lo tanto, es necesario un dispositivo para ensamblar la cadena de caracteres dentro de paquetes que incluyan la información de ruteo necesario y desensamblar los paquetes posteriormente; esta conversión es efectuada por el PAD. La mayoría de PADs soportan la conexión de varios dispositivos, los cuales pueden ser una mezcla de terminales, puertos de un CPU, impresoras y otras más. Los PADs, por lo tanto, efectúan las funciones de concentración y multiplexaje para estos dispositivos, lo mismo que le ensamblado/desensamblado de paquetes. Un PAD puede ser un dispositivo independiente conectado remotamente a una red X.25, a un dispositivo no compatible con X.25, o puede ser un componente modular residiendo dentro de una conmutador a o un conmutador de paquetes. (6.1)

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Otra función de los PADs es proporcionar el ordenamiento, control y direccionamiento de los paquetes que forman un mensaje completo. También provee conversión de velocidad, código y protocolo para acomodar los datos procedentes de usuarios diferentes. Todas las entradas son convertidas a una velocidad común entre los nodos de conmutación (los códigos y protocolos también son convertidos a un medio común) En el nodo final el PAD efectúa la conversión para la compatibilidad con la estación receptora. Actualmente, la mayoría de protocolos encapsulan la información generada mediante un protocolo propietario haciendo sólo cambios mínimos. La adaptación permite pasar a los datos en un protocolo a través de la red que utiliza otra protocolo. El PAD transmisor recibe procedente del host o periférico en el protocolo del dispositivo de envío, convierte y paquetiza los datos en el formato X.25 especificado y transmite el paquete. En el extremo receptor otro PAD efectúa la verificación de errores, desensambla los paquetes y convierte los mensajes al protocolo original. Los dispositivos pueden accesar un PAD a través de una conexión directa, una línea pública conmutada o una línea dedicada.

Conmutadores de paquetes X.25 Para construir un sistema de conmutación de paquetes se instala una facilidad de transporte de alta velocidad de nodos de conmutación de paquetes. Cada nodo puede consistir de múltiples conmutadores de paquetes y es conectado por líneas troncales por lo menos a otros 2 nodos. Cada nodo de conmutación maneja el tráfico de todos los PADs conectados a él, lo mismo que el tráfico desde y hacia los nodos de conmutación. Como los conmutadores de paquetes varían en tamaño y capacidades, una organización puede seleccionar un switch que reúna los requerimientos de rendimiento, flexibilidad y expansión para su propia red. La mayoría de conmutadores de paquetes son modulares, esto permite una reconfiguración y crecimiento flexible de la red mediante la adición de más memoria, CPUs, puertos de troncales y/o para dispositivos de acceso (cada módulo provee un servicio de sistema especifico). Los niveles de la jerarquía física dentro del conmutador de paquetes son los módulos, el gabinete y el bastidor. Un bastidor aloja una cantidad de gabinetes especificada por el fabricante. Cada nodo de conmutación sucesivo en la trayectoria de transmisión verifica su propia tabla de rutas para determinar dónde direccionar el paquete y agrega la información de ruteo, control y comprobación de errores necesaria para transmitir exitosamente el paquete a través de la red. La red transmite el paquete de nodo a nodo al destino correcto. Los paquetes siempre viajan en una ruta hacia delante. La información de ruteo y control asegura que el paquete progresa al nodo lógico siguiente y no sea ruteador de regreso. Si una línea o componente en la ruta de transmisión falla, el conmutador de paquetes automáticamente direcciona los paquetes a una vía alterna, si existe alguna, y la sesión del usuario continua interrumpida.

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Cada nodo recibiendo un paquete es responsable de la detección y corrección de errores de los paquetes. El nodo también almacena una copia del paquete antes de enviarlo al próximo destino. El nodo transmisor retiene esta copia hasta que recibe un asentamiento positivo procedente del nodo destino. Los paquetes son retransmitidos automáticamente si son detectados errores de transmisión. En el nodo final, los paquetes son colocados en la secuencia apropiada y entregados al destino final.

Ejemplo de Conmutadores de Paquetes X. 25 Una familia de conmutadores incluye 7 modelos capaces de soportar 8 a 3,000 líneas de comunicación con niveles de velocidad de procesamiento de datos desde 64 hasta 3,000 paquetes por segundo. Los conmutadores presentan PAD multiprotocolo, función para LANs Token Ring, establecimiento de subredes virtuales privadas y un juego completo de servicios de administración de red.

Algunas redes X.25 en el mundo

PAIS RED ALEMANIA DATEX-P ARGENTINA ARPAC CANADÁ DATAPAC CHILE ECOM ESTADOS UNIDOS TELENET ESTADOS UNIDOS TYMNET ESTADOS UNIDOS UNINET ESPAÑA CTNE FRANCIA TRANSPAC JAPÓN VENUS-P MÉXICO TELEPAC PANAMÁ ITNELPAC

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Frame Relay

Antecedentes de Frame Relay Las 3 tecnologías mas utilizadas para la transmisión de datos a niveles locales, nacionales e internacionales son, sin duda alguna, el X.25, Frame Relay y ATM. Dichas tecnologías son utilizadas cada día mas por los operadores públicos para ofrecer servicios de alta y baja velocidad, que buscan satisfacer las necesidades de interconexión de datos en redes de área local y redes de banda amplia, así como también para la transmisión de voz, imágenes y vídeo. En México ya existen varias empresas de telecomunicaciones con infraestructura avanzada que son capaces de ofrecer una extensa gama de los servicios con estas tecnologías. Tal como se identifica en él capitulo anterior, X.25 es uno de los protocolos mas utilizados en el mundo. Cuando X.25 se dise, la comunicación de datos a través de las líneas existentes no era confiable ya que la mayoría estaban basadas en circuitos analógicos, los cuales son muy susceptibles a ruidos externos. Por lo tanto, se requiere de un protocolo que fuera robusto y sobre todo seguro, a pesar de que los medios de transmisión no eran óptimos. Esto es precisamente lo que X.25 ofreció: comunicación y entrega garantizada de datos de un punto a otro, a nivel local, nacional e internacional. Con la evolución de las tecnologías y las mejoras de los medios de telecomunicación como consecuencia de las digitalización de los enlaces, se hizo evidente que la verificación de la integridad de las tramas de información en cada nodo ya no era necesaria. Este escenario dio origen al protocolo Frame Relay, el cual toma ventajas de los beneficios ofrecidos por la lata calidad de las líneas digitales y de fibra óptica existentes hoy en día. Aún cuando falta mucho por hacer, se puede decir que en México el proceso de digitalización de las líneas de comunicación avanza a pasos agigantados. Actualmente, existe una red de fibra óptica que cubre la mayoría de las ciudades del país. De igual manera, algunos de los caries nacientes implementan sus propias redes de fibra óptica para ofrecer servicios de interconexión de alta calidad a sus usuarios. Uno de estos servicios es, sin lugar a dudas, el Frame Relay.

Definición de Frame Relay

¿Qué es Frame Relay? La definición de Frame Relay ha corrido por cuenta de la CCITT (Recomendaciones I.112, Q.922 y Q.933, así como las serie I) y de la ANSI, específicamente de su comité TISI fabricantes, y operadores de la tecnología, formando el Foro Frame Relay, Entre los que destacan DEC, StrataCom y Bell Northern, que buscan hacer propuestas al respecto a las organizaciones mencionadas.

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Algunas definiciones que podemos mencionar son las siguientes: • Estándares internacionales de redes de datos para redes publicas y privadas. • Se define el estándar ISDN. • Alto desarrollo de redes orientadas a paquetes. • Múltiples conexiones lógicas sobre un solo enlace físico.

¿Cómo es posible Frame Relay? Las viejas líneas analógicas de voz tienen un VER de cerca de 1/1,000 (1 error en 1,000 bits). Como resultado tienen una pequeña oportunidad de transmitir cantidades grandes o medianas de paquetes sin error Las fibras ópticas modernas tienen un VER de 1/1,000,000,000 (1 error en 1 billón de bits), por lo que una gran cantidad de paquetes tienen una excelente oportunidad de llegar sin error.

Nube Frame Relay • Los paquetes de datos son dirigidos a través de varios nodos para arribar al nodo

destino, en una malla el retraso es importante. Resulta muy útil considerar en Frame Relay como un protocolo para redes de área amplia similar a los que existen para redes de área local (Token Ring, Ethernet, etc.), cuya función es trasladar a aquellas las sencillez de estas. Uno de los elementos mas utilizados para el acceso de la red son los equipos conocidos como routers. Equipos que se mencionan en capítulos anteriores. Por ejemplo, es posible interconectar redes como: Ethernet, Token Ring y FDDI localmente a través de la Red de Area Amplia, así como también protocolos de alto nivel (por ejemplo: TCP/IP, IPX, XNS, DECnet, OSI y Appletalk), siempre y cuando el protocolo a nivel 3 (nivel de red) se mantenga.

Nube Frame Relay

C

A

D

F

B

E

Sitio 1Local Loop

Sitio 2Local Loop

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Red LAN tipo Malla Algunas redes requieren comunicación directa entre cada sitio. Los routers con enlace punto-a-punto crecen exponencialmente y necesitan muchos puertos.

Red Frame Relay Frame Relay únicamente requiere un puerto y un enlace físico por sitio, lo cual significa bajo costo y complejidad. Para mantener el aumento de información en la carga de datos en las redes de área amplia y evitar retrasos se ha propuesto utilizar la tecnología de Frame Relay, diseñada para ayudar en la transmisión de las actuales arquitectura de red (como por ejemplo Cela Relay), y de esta manera facilitar la interconexión de redes locales. Precisamente debido a los beneficios de eficiencia que representa, mejores tiempos de respuesta, calidad adaptable del servicio, transparencia y flexibilidad, las tecnologías de paquetes como Frame y Cell Relay, comienzan a reemplazar a arquitectura más tradicionales como TDM (Time Division Multiplexing) y X.25. En contraste con X.25, el cual esta definido en las 3 primeras capas del modelo OSI, Frame Relay trabaja en los 2 niveles de dicho modelo. Al no trabajar en la Capa de Red (nivel 3), todos los protocolos que funcionen a ese nivel o mayor son transferidos a través de la red

A

B

D E

C

A

B

D E

C

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en una forma transparente. Esto hace que la velocidad de transmisión de las tramas aumente considerablemente y por lo tal motivo Frame Relay soporta velocidades que varias desde 9.6 Mbps hasta 52 Mbps.

¿Cómo trabaja Frame Relay? Frame Relay opera el supuesto de que las conexiones son confiables y transporta únicamente datos. Elimina gran parte del control y detección de errores de X.25, por lo que requiere menos procesamiento que este. Soporta velocidades en el rango de 256 Kbps a 34 Mbps. La comunicación por celdas manejadas de 34 Mbps hasta 155 Mbps en la interfaces del usuario y 600 Mbps entre los nodos conmutados. Similarmente al X.25, una red de Frame Relay transfiere datos entre 2 equipos, un DTE y un DCE o un DTE y otro DTE. La red recibe las tramas del equipo transmisor y verifica su estructura, longitud y el CRC (Circle Redundancy Check). Si la información es aceptable, la red envía la trama a su destino, identificado por el campo de información en la trama. La red también es responsable de mantener el orden de las tramas y se asegura de que no sea duplicadas.

¿Cómo trabaja Frame Relay • Los datos desde un equipo terminal son encapsulados sobre un paquete Frame Relay. • La dirección del destinatario esta junto al paquete Frame Relay con los datos sobre el

apropiado circuito virtual.

¿Cómo trabaja Frame Relay

DTE DATASITE AT1 Local Loop

56 k Local Loop SITE B

SITE C56 k Local Loop

FRAME RELAY

PVC 1

PVC 2

DTE DATA

DTE DATA SITE AT1 Local Loop

56 k Local Loop SITE B

SITE C56 k Local Loop

FRAME RELAY

PVC 1

PVC 2

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• El equipo destino retira la información Frame Relay y entrega solamente la información original.

• Frame Relay no hace corrección de errores. • Los paquetes dañados son descartados • Si la red esta congestionada los paquetes pueden ser destacados.

Implicaciones de Frame Relay • El equipo virtual terminal debe ser inteligente y hacer correcciones de errores. • Requiere poco procesamiento (Low Overhead), los paquetes FR solo agregan 6 octetos

a la información y son dirigidos tan pronto la dirección es recibida. • Menor complejidad en equipamiento, lo cual significa menores costos en fabricación de

equipo. Como X.25, Frame Relay transporta datos dentro de tramas y no maneja paquetes, tiene la capacidad de realizar funciones de enrutamiento a nivel de Frame. En realidad constituye una versión simplificada del nivel de Frame de X.25 con alguna semejanza con el LAPD, el nivel de la trama del ISDN (Integrated Service Digital Network) o Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), para el canal D. Este procesamiento de comunicación se ubica en la Capa 2 del Modelo OSI. Funciona al transferir datos mediante un nivel rudimentario de Frames que denomina el núcleo, que consiste básicamente en sobres de trama tipo HDLC (High Level Data Link Control).

Circuitos Virtuales PVCs (Permanet Virtual Circuits), también conocido como DLC (Data Link Connections), son identificados por un numero llamado DLCIs (Data Link Connection Identifier). El rango de DLCIs esta entre 0 y 1023, pero algunos son reservados para uso especial (administración, etc.); hay disponibles 992 DLCIs desde el 16 hasta el 1,007 y el DLCI 0 y 1,023 son para señalización.

Numeración de PVC:

C

DLCI 16 DLCI 44

DLCI 18 DLCI

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• Los DLCIs tienen solamente un significado local. • El DLCI es especifico en cada nodo. • Compara tablas de translación DLCI-DÑCI. Si bien Frame Relay no posee funciones para control de flujo de datos, las trama contiene un campo que actúa como identificador lógico del canal a nivel de Frame. Para lograr sus objetivo, el Frame Relay utiliza un sistema de direccionamiento al nivel de enlace (nivel 2). A las tramas se les da el nombre de DLC (Data Link Connections), Conexiones de Enlace de Datos. Cada DLC se le asigna un DLCI (Data Link Connetion Identifier); Identificador de Conexión de Enlace de Datos. Todas las tramas que participen en una conexión de Frame Relay contienen el mismo DLCI. Además de los DLCIs, otros procesos dentro de la red son empleados para garantizar el direccionamiento correcto de las tramas del usuario. Desde el sitio A. Se transmiten los datos en el DLCI 100 y llegan hasta el sitio B.

Circuitos Virtuales

Desde el sitio B, se transmiten los datos en el DLCI 500 y llegan al sitio A. Inicialmente, Frame Relay solo soportaba conexiones virtuales permanentes o circuitos virtuales permanentes (PVC), que se utiliza como una línea dedicada. Mas recientemente, el SVC (Switched Virtual Circuits) circuito virtual conmutado, ha sido introducido por algunos proveedores. Esto permite la interconexión de un punto a otro mediante una conexión conmutada, tal como una llamada telefónica común. Una local loop es usado para accesar a la nube de Frame Relay.

DLCI 100 SITE A

DLCI 500

DLCI 600

FRAME RELAY

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Diagrama de transmisión por PVCs PVCs (Permanet Virtual Circuits) también conocidos como DLCs (Data Link Connectios) esta situación en cada lugar al que se necesite accesar.

Administración de la congestión Frame Relay establece mecanismos que sirven para prevenir congestiones permanentes en la red. Dichos mecanismos requieren de una comunicación estrecha entre la red y los DTEs. En caso de congestiones, Frame Relay utiliza 2 campos de la trama llamados FECN (Forward Explicit Congetion Notification), Notificación de la Congestión Explícita Delantera, y BECN (Bacward Explicit Congestion Notification), Retorno de la Notificación de la Congestión Explícita, que sirve para informarle a los DTEs que empieza a existir congestión y que por lo tanto, deben reducir la velocidad en la cual están transmitiendo. Si el DTE no responde al medio de la red de reducir la velocidad de y transmisión, entonces la red activa un bit de la trama conocido como DE (Discard Elegitibility). Posibilidad de Descarte de la información la trama puede descartar la misma durante periodos severos de congestión. Realmente los CPE no prestan atención a FECN/BECN porque no es un mandato. Este es otro camino para controlar la congestión.

Administración de congestión

SIT E A

T 1 L ocal L oop

56K L ocal Loop S IT E B

56K L ocal Loop S IT E C

FR A M E R EL A YPV C 1

PV C

FR SWITCH

Congested

No Congested

FECN–0, BECN-0

FECN–0, BECN-1

FECN–1, BECN-0

FECN–0, BECN-0

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Como la red de Frame Relay descarta paquetes durante la congestión, un protocolo de alto nivel puede reducir el tamaño de la aventura y decrementar la congestión en la red automáticamente. Las redes de Frame Relay descarta algunos paquetes si la red detecta congestión, cuando muchos usuarios envían al mismo tiempo o cuando las fallas en la red reducen sus capacidad. La red notifica a los puntos terminales la congestión con un FECN/BECN (Forward/Backward Explicit Congestion Notification) y el equipo terminal identifica y espera la reducción de trafico enviado.

Formato de Trama

DLCI

(higher

order)

C/R

EA

FECN

BECN

DE

EA

Formato de trama de Frame Relay El C/R (Command/Response Bit): puede ser utilizado por el equipo del usuario para implementar comandos punto-punto y en bits de respuesta. El EA (Extended Address Bit): Asegura que Frame Relay cumpla con los requerimientos futuros. El DE (Discard Elegible Bit): es empleado para indicar cual Frame debe ser descartado primero en caso de una congestión en la red. La interconexión de redes de área local a través de redes de área amplia es uno de los responsables del crecimiento explosivo experimentando por el Frame Relay a nivel mundial. De acuerdo con un estudio realizado por Vertical Systems Group, para 1997 los servicios de Frame Relay generaran sobre 2,000 millones de dólares en ventas en los Estados Unidos. Si se requiere de una interconexión de datos a alta velocidad en un ambiente en el cual los medios de transmisión son confiables, el Frame Relay es una de las mejores opciones.

Flag (1 octec) Frame Relay (2 octec)

User Data layer 2 info (variable length)

CRC (2 octec)

Flag (2 octec)

DLCI (Lower order)

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¿Por qué Tener Frame Relay? • Tiene un bajo costo • La inversión no depende del trafico • El precio no esta basado en el uso (costos variables) • Se pueden tener varias conexiones lógicas sobre una simple línea de acceso. Soporta

múltiples protocolos y necesita menos equipo con pocos puertos. • Soporta fácilmente ambientes de malla. • Permite un rápido desarrollo en redes digitales

Ventajas /Desventajas

Ventajas de Frame Relay Entre los principales beneficios de la tecnología de Frame Relay, además de los mencionados, permite al usuario aprovechar al máximo cualquier mejora cualitativa en la Capa física. Los enlaces de fibra óptica han cambiando radicalmente la calidad del servicio en los medios de transmisión, además de las mejoras continuas en los enlaces de cobre. Por lo tanto, se elimina la necesidad de realizar controles y correcciones de errores tan frecuentemente como con X.25. También, la tecnología de Frame Relay ofrece casi 5 veces mas velocidad en la conmutación debido a la simplificación del proceso. Sus usuarios pueden compartir canales muy costosos como T1, E1, T3 y E3. Es importante señalar el rápido aumento en el poder de procesamiento de las estaciones de trabajo, y como en la actualidad intercambian grandes archivos y realizan funciones de comunicaciones que antes se llevaban a cabo en los nodos de la red. Frame Relay maneja con eficiencia un trafico irregular e impredecible y suministra acceso de una sola línea a la red con la conectividad lógica hacia cualquier otro destino. En consecuencia, se reducen los requerimientos del hardware, se simplifica el diseño de la red y se reducen los costos de operación. Es común que cuando un usuario desea una interconexión de Frame Relay, se establezca un contrato proveedor-usuario. Entre otras cosas, el contrato especifica el mínimo ancho de banda que el proveedor se compromete a ofrecer cuando haya interconexión, lo que se conoce como el CIR (Commited Information Rate), Velocidad de Interconexión Mínima. Además, el proveedor permitiría al usuario exceder el CIR, siempre y cuando exista ancho de banda disponible en la red. Este parámetro es conocido como EIR (Excess Information Rate), Velocidad de Interconexión Máxima, de modo que un usuario podría ordenar, por ejemplo, un enlace de Frame Relay con un CIR de 64 Kbps y un EIR de 256 Kbps, bajo las

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anteriores condiciones; el usuario transmite a una velocidad mayor de la contratada siempre que no exista congestión en la red. Este es uno de los beneficios que ofrece Frame Relay.

Desventajas de Frame Relay Para muchos resulta una desventaja que Frame Relay no corrija errores. Sin embargo, debido fundamentalmente a las recientes mejoras tecnológicas, como la introducción de fibra óptica y los repetidores de línea, los errores que detecta pueden corregirse de extremo a extremo por X.25 o TCP/IP, de esta manera disminuye el software de conmutación del nodo lo que permite una conmutación mucho más rápida. Por otro lado, este protocolo no incluye un mecanismo de control de flujo que reduzca las ventanas de transmisión. En lugar de eso, señala los problemas de congestionamiento, descarte los Frames que provocaron aquel y deja que un protocolo de nivel mas alto retransmita los mensajes correspondientes (X.25 o TCP/IP). Sin embargo, tanto los organismos reguladores como los fabricantes de productos para esta tecnología comienzan a trabajar para solucionar esta situación.

Aplicaciones Actuales/Futuras A continuación se muestran 3 diferentes aplicaciones con Frame Relay Líneas privadas SNA Usuarios: Cualquier organización con una red de líneas privadas SNA. Motivación: Frame Relay es menos costoso que las líneas privadas, además su alta funcionalidad puede ser substancialmente aprovechado sobre las líneas privadas.

Beneficios • Alta funcionalidad en el tráfico de una Red LAN (56 Kbps, 9.6 Mbps T1) • Calidad de línea digital • Otro protocolos pueden ser manejados sobre el mismo circuito, si lo deseas. • Bajo costo mensual • Precio insensitivo a la distancia • No basado en el uso •

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Servidor terminal vía Frame Relay Usuarios: Locaciones al por menor con múltiples terminales para acceso a información, agencias gubernamentales, etc. Motivación: Servidor terminal soportando varios accesos asíncronos, y hasta secciones Telnet. Además son terminales que deben conectarse remotamente a un servidor de una central LAN IP y Frame Relay es la tecnología de red de costo más efectivo.

Beneficios: • Alta funcionalidad en el trafico de una Red LAN (56 Kbps, 384 Kbps, T1). • Calidad de línea digital. • Ideal para un alto trafico dentro de una red LAN. • Menor costo mensual • Precio insensitivo a la distancia. • No basado en el uso. Proveedores de Servicio Internet Usuarios: Proveedores de servicios Internet, quienes ofrecen acceso a Internet a pequeños y medianos negocios, usuarios de casa, clubes, etc. Motivación: Frame Relay es la tecnología de costo más efectivo para redes ISP.

Beneficios: Alta Funcionalidad en el tráfico de una red LAN (56 Kbps, 384 Kbps, T1)

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Calidad de línea digital Ideal para un alto tráfico dentro de una red LAN. Conexiones lógicas múltiples soportando ambientes de red. Menor costo mensual Precio insensitivo a la distancia. No basado en el uso.

Proveedores de servicio de Internet

Tecnología

Foro de Frame Relay El foro de Frame Relay es una organización abierta a vendedores y usuarios que se dedica a promover la aceptación e implementación de Frame Relay basado en estándares internacionales. El Foro no desarrolla estándares ni especificaciones, sólo promueve y utiliza las existentes desarrolladas por las organizaciones de estándares tales como ANSI, ITU/TSS (antes CCITT), además de impulsar la interoperabilidad o compatibilidad entre los diversos fabricantes de equipos con esta tecnología. El Foro no desarrolla fue fundado oficialmente en mayo de 1991 como una asociación no lucrativa. Actualmente existen más de 100 empresas afiladas, sus orígenes se remontan a 1990 cuando 4 compañías decidieron realizar una revisión de las propuestas de estándares de ANSI para Frame Relay de manera conjunta, a quienes se les conoció como El grupo de los 4 que son: Cisco System. Digital Equiptment Corporation (DEC). Northern Telecom (Nortel). Stratacom.

El 18 de Septiembre de 1990 emitieron un documento llamado:

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“Especificaciones de Frame Relay y anexos basado en estándar propuesto TISI” El documento fue diseñado no sólo para los miembros del grupo sin no para los fabricantes de sistemas de comunicación en general, con la intención original de establecer las bases para implementación de Frame Relay por todos los fabricantes y proveedores a nivel mundial. Asimismo, en el texto se invitó a todos aquellos que fabrican equipo de Frame Relay y a quienes en un futuro pensaban implementarlo, a unir sus esfuerzos al de “El grupo de los 4”. El 16 de octubre de 1990, 17 compañías decidieron unirse para asegurar la interoperabilidad de sus productos para Frame Relay, formando así la base del Foro; de inmediato muchos otros quisieron unirse a este esfuerzo coordinado y en enero de 1991 realizaron su primera sesión. Inicialmente la misión del Foro era la de cooperación y coordinación entre fabricantes para la implementación de los estándares asegurando la interoperatividad de los sistemas en beneficio de los usuarios. Los beneficios del Foro no se hicieron esperar entre los miembros, ya que la

información técnica, desarrollo y de mercado, fluyó rápidamente. Ante esto, El Foro se incrementó en número de socios hasta alcanzar 50 en ese año.

El Foro de Frame Relay está compuesto de 3 comités: el Técnico, el de Comercialización y el Comité de Interoperabilidad y Pruebas. A continuación una breve descripción de la función de cada uno de ellos.

Comité Técnico Las principales funciones son: Formar cuerpos altamente especializado dentro del Foro, constituyéndolo como la máxima autoridad técnica, además de ser la interface principal entre las organizaciones internacionales de estándares y los fabricantes. Una función establece los acuerdos de implementación, proveyendo las bases para el desarrollo de interfaces con la seguridad de que serán 100% compatibles con las de otros fabricantes; estos son aprobados por todos los miembros del Comité. El primer acuerdo de implementación por el Foro fue la interface de usuario hacia red (UNI), siendo posteriormente establecida entre redes públicas o privadas (Network to Network Interface NNI). Un acuerdo que aún sigue en discusión es el de los Circuitos Virtuales Conmutados (SVC) y de cómo establecer la ruta de conexión de los mismos. Los acuerdos del Foro son aceptados en todo el mundo, demostrando la efectividad del mismo y la disposición de los miembros (fabricantes) a proveer a los clientes una implementación sencilla sin tener que casarse con una marca en particular.

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El Comité Técnico no pretende reescribir los estándares ni crear nuevos, sino servir de interface entre los organismos dedicados al establecimiento de estándares y la ratificación de los mismos.

Comité de Comercialización El objetivo del Comité de Comercialización del Foro de Frame Relay es el estimular el interés del mercado en la tecnología, productos, servicios y aplicaciones de Frame Relay. Este esfuerzo es llevado de diversas maneras, pero encausado a través de 3 tipos de actividades: Educativo Promoción Demostración

La actividad educativa consiste en capacitar técnicamente al usuario identificando los beneficios y aplicaciones de Frame Relay, así como los estándares y métodos de interoperabilidad. La demostración algunas veces se efectúa durante Interop y consiste en montar equipos de diferentes marcas interconectados entre sí, simulando una red para que los clientes vean como operan los equipos de manera real. Otra actividad del Comité de Comercialización es el establecimiento de un grupo de usuarios, donde es posible discutir problemas y soluciones de sus propias redes de Frame Relay; esto es provee un medio de enriquecimiento de sus conocimientos, además de brindar retroalimentación a los fabricantes para mejorar los sistemas e interfaces en la eliminación de posibles fallas no detectadas en laboratorio.

Comité de Interoperabilidad y Pruebas Este Comité trabaja muy de cerca con el Foro de Usuarios de ISDN DE Norte América (NIUF) para el desarrollo de programas y rutina de software y guías de prueba para interoperabilidad entre fabricantes, además trabaja en el desarrollo de tutoriales de interoperabilidad para usuarios, fabricantes y de validar los planes de prueba en el laboratorio de sistemas nuevos que manejan la tecnología en auge paras transmisión de datos Frame Relay.

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La voz sobre redes IP Las tecnologías de Voz sobre redes de datos han demostrado ser una alternativa rentable al uso de las redes de voz públicas. La voz sobre redes IP plantea ventajas revolucionarias adicionales

Descubra algunas ventajas: -Integración sobre su Intranet de la voz como un servicio más de su red, tal como otros servicios informáticos. - Las redes IP son la red estándar universal para la Internet, Intranet y extranets.- Estándares efectivos (H.323)-Interoperabilidad de diversos proveedores - Uso de las redes de datos existentes -Independencia de tecnologías de transporte (capa 2), asegurando la inversión. - Menores costos que tecnologías alternativas (voz sobre TDM, ATM, Frame Relay) - No paga Larga Distancia en sus llamadas sobre IP. Descubra porqué la Voz sobre IP está produciendo un cambio profundo en el mercado de las telecomunicaciones, y ponga estas ventajas a trabajar para Usted.

¿Por qué voz sobre IP? ¿Por qué IP sobre las redes telefónicas?. La distinción entre voz y datos se hace cada día más difusa. Internet se está transformando aceleradamente en la revolución de las telecomunicaciones que hemos predicho. La largamente esperada supercarretera de la información ha llegado y voz sobre IP sólo viene a confirmar una tendencia anunciada. Voz y datos han convivido por muchos años en redes TDM, Frame Relay y ATM. Sin embargo, al pasar la voz por el protocolo de capa 3 de la convergencia (IP), se neutraliza el riesgo tecnológico de la capa de enlace (capa 2). Por lo tanto, una empresa puede invertir segura en una tecnología que funciona en todos los protocolos de LAN y WAN disponibles hoy y mañana. La segunda razón para desarrollar soluciones de voz por IP tiene que ver con algo aún más trascendente: al disponer de un protocolo y red única de transporte de voz y datos es más fácil y económico complementar soluciones integradas realmente de gran valor agregado.

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Por ejemplo, al atender requerimientos de clientes utilizando voz, Web u otros formatos informáticos simultáneamente por un solo medio, se obtiene un valor agregado en riqueza y calidad comunicacional que la red telefónica por sí sola no puede igualar, ya que ésta sólo entrega voz y punto. La tercera razón, aunque hay quienes le otorgan el primer lugar, es el costo. El incentivo a utilizar redes únicas IP (Internet y/o Intranet) como un by-pass de las redes telefónicas tradicionales ha sido el principal incentivo hasta la fecha para toda la industria de voz sobre IP. Efectivamente, hoy han surgido empresas proveedoras de productos y servicios que utilizando la gran infraestructura IP existente pueden reducir las facturas telefónicas mensuales de las corporaciones al menos de la mitad. Al transportar la voz por la Intranet, es posible convertir todas las llamadas de larga distancia en locales. Si se utiliza Internet, o los servicios de los así llamados "carriers de nueva generación", se puede llamar a todo el mundo a costos ínfimos. Sin duda, la revolución de Internet se dejará sentir con fuerza en los próximos meses y años, ya que este cambio tecnológico provocará un deterioro en la estructura de ingresos tradicionales de las telefónicas, si éstas no reaccionan a tiempo y a favor del cambio. Podemos mencionar otras ventajas adicionales de esta tecnología. Por ejemplo, la tradicional central telefónica (PBX) será paulatinamente sustituida por la red de conmutación de paquetes. En un mundo IP ¿de qué sirve conmutar circuitos?. Este sólo hecho generará importantes ahorros a las empresas, quienes deberán preocuparse sólo de robustecer su red IP, solucionando así sus necesidades de voz y datos simultáneamente. Otro beneficio adicional consiste en disminuir el costo y el tiempo de provisionar los cambios, adiciones y traslados de personal, los que en una red IP son triviales en comparación a las complejidad que ofrece el sistema telefónico tradicional. Una obvia ventaja adicional está en reducir el costo de inversión y mantención en cableado, el que sólo se realiza una vez. Hoy se debe cablear para voz y datos separadamente. Aspectos como seguridad, uptime y confiabilidad son también más fáciles de obtener en una red unificada por cuanto se requiere de un solo respaldo para el 100% de las necesidades de comunicaciones de las empresas. Por otro lado, la escalabilidad de la solución es inmediata y lineal por usuario, evitando costosas reinversiones totales en las redes telefónicas cuando éstas llegan a su capacidad máxima. Voz sobre IP significa telefonía abierta basada en estándares aprobados por la UIT (H.323), por lo tanto, cabe esperar una reacción del mercado similar a la observada en el mercado de la computación de inicios de los 80. El término de la tecnología propietaria en telefonía redundará en grandes beneficios para los consumidores e incentivará una dinámica nunca antes vista en el sector telecomunicaciones. Quienes no comprendan la magnitud del cambio que voz sobre IP conlleva o no se adapten a este nuevo escenario arriesgan su competitividad futura.

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Voz sobre IP: No hace demasiado tiempo, meses, ATM era visto por todos los operadores de telecomunicaciones como la única tecnología integradora de todo tipo de tráficos: datos, vídeo y por supuesto del tráfico de voz. Sin embargo, ATM ha visto como su desarrollo e implantación han ido más lentos de lo esperado y su extensión sobre todo al entorno LAN está en duda. A la vez, IP surgido como un protocolo de LAN de transmisión de datos, ha ido extendiéndose hacia la MAN y la WAN de un modo imparable debido en parte a su sencillez, debido en parte a su bajo costo tanto en equipos como en transporte tanto a través de redes IP como de InterNet.

Transmisión De Voz Sobre Ip IP ha tenido su origen en transmisión de datos y no está demasiado adaptado a la transmisión de datos e imágenes. La tecnología de transmisión de paquetes, en la que está basada IP, ofrece tamaño de celdas variable, que en comparación con tecnologías de tamaño de celda fija como ATM, introduce ineficiencias y necesidad de proceso extra. Además IP es un protocolo que solamente ofrece un tipo de calidad de servicio (QoS) basado en proporcionar el mejor rendimiento posible en el enlace disponible. Actualmente la voz sobre IP tiene dos modos de ser transportado:

• A través de líneas privadas y dedicadas que proporcionan una calidad de servicio

aceptable • A través de redes públicas como Internet o redes públicas IP con una calidad de

servicio inferior Cuando hablamos de tecnologías "IP" nos estamos refiriendo en general a un conjunto de protocolos que conforman lo que actualmente llamamos redes IP. Principalmente los más comúnmente usados son TCP: que se ocupa de proporcionar conexiones garantizadas para paquetes de datos sobre IP y UDP: que proporciona un servicio de entrega no garantizado; sin embargo, ninguno de estos protocolos puede proporcionar el soporte de aplicaciones en tiempo real como la voz. Existen una serie de protocolos que intentan proporcionar servicios en tiempo real sobre IP como son RTP (Real time Transport Protocol), RTCP (Real time Control Protocol), RSVP (Resource Reservation Protocol) y RTSP (Real time Streaming Protocol), sin embargo es H.323 el protocolo internacional para conferencia sobre redes de paquetes que ha sido aprobado por la UIT en 1996. De esta manera es posible que un único standard permita:

• Interoperabilidad de aplicaciones con diferente hardware y software distintos sobre

IP • Interoperabilidad con RDSI y Red Local

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H.323 se define como el standard que permite que tráfico multimedia, en tiempo real sea intercambiado sobre una red de paquetes, tal y como es una red IP, añadiendo también la capacidad de flujos multimedia (retransmisiones de audio o vídeo). H.323 define una serie de entidades en una red H.323 con una serie de funcionalidades:

• Gatekeepers: Dentro de su zona LAN actúa de monitor de la red, proporcionando

los servicios de resolución de direcciones (por ejemplo, asignación de la dirección IP a su alias, ya sea número telefónico o nombre) y de conceder permisos de llamadas

• MCUs (Multipoint Control Unit): es el sistema encargado del control de las conferencias múltiples, proporciona todos los servicios para establecer comunicaciones multipunto

• Terminales: son los dispositivos que se pueden conectar directamente a IP y soportan H.323

• Gateways: son los sistemas encargados de permitir que los equipos H.323 puedan operar con otras redes, H.323 predefine un número de dispositivos, los actualmente definidos son H.320 (interconexión con terminales de videoconferencia RDSI), H.324 (terminales de videoconferencia sobre telefonía) y dispositivos RTB

• Proxies: son los sistemas que actúan como intermediarios entre diversas entidades, tal y como lo hacen los Proxies en las redes IP (conexión entre la INTRANET e InterNet, por ejemplo)

El standard H.323 define un método de permitir tráfico multimedia sobre una red IP, pero y como no puede ser de otra forma, no asegura que la comunicación pueda tener lugar. En el caso de transmisión de voz es necesario asegurar unos parámetros mínimos para que una conversación pueda tener lugar. Los parámetros más influyentes en el comportamiento de una transmisión de voz son los siguientes:

• Retardos de los paquetes: una red IP, y sobre todo InterNet, no asegura el retardo de un paquete. Actualmente, solamente a través del control y gestión global extremo a extremo, y la disponibilidad de suficiente ancho de banda así como la tecnología de switching-routing necesaria, es posible asegurar unos niveles de retardo máximos. Por ello y en el estado de congestión actual y previsible, InterNet no nos puede asegurar unos niveles máximos.

• Jitter: es muy dependiente del retardo de los paquetes, y consiste en el tiempo de variación en la llegada de paquetes. Este parámetro tiene los mismos problemas y dificultades que el retardo, por lo que las soluciones van en la misma línea. Si cabe, en este caso es más importante las tecnologías de enrutamiento de los paquetes IP.

• Pérdida de paquetes: al estar basados, sobre todo UDP, en una transmisión no fiable las pérdidas de paquetes si existe congestión o problemas en la transmisión pueden llegar a ser importantes.

El estado de la red tiene un impacto diferente sobre la transmisión de fax (protocolos T.4 y T.30 sobre IP que sobre la transmisión de voz). El oído humano es mucho más sensible a la pérdida de datos, que puede hacer la conversación ininteligible, que al retardo. La UIT ha desarrollado una recomendación para ayudar a definir los efectos de los retardos dando un

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valor máximo. La recomendación G.114 definida en 1996 recomienda que el límite en un canal unidireccional de voz sea de 400 ms. Sin embargo tenemos que considerar que la apreciación de la calidad de una comunicación de voz tiene una buena parte subjetiva, dependiendo también de valor calidad/precio que se le de a esa comunicación. Puede que retardos de 400 ms resulten inadmisibles para una buena parte de los usuarios para conversaciones de negocios, y que retardos de 600 ms resulten admisibles por usuarios privados si el coste así se lo justifica. La pérdida de paquetes también afecta a la calidad de la voz, pero el tanto por ciento admisible depende tanto de los algoritmos de compresión usados, algunos son capaces de recuperar errores, como de la percepción subjetiva de los usuarios. El límite generalmente aceptado como máximo se sitúa alrededor del 8-10%. La realidad es que el asegurar estos parámetros, esta calidad de servicio, a lo largo de una red IP con los niveles de calidad habituales en una red de voz, sólo es posible, y con limitaciones, cuando se realiza dentro de una red IP privada con los equipos y el ancho de banda necesarios y siendo gestionada centralizadamente. Habitualmente un canal de voz necesita un ancho de banda garantizado de 12-15 Kb/s por lo que proporcionar o asegurar en una red como InterNet ese ancho de banda no es posible en general. La utilización de las nuevas redes IP por los operadores puede hacer posible la disponibilidad, dentro de esas redes IP, de ancho de banda garantizado; pero sin duda, con el coste asociado de reserva de ese ancho de banda. La compartición de las conexiones tanto para datos como voz sobre IP reducirá los costes globales, pero no se puede suponer que si se desea obtener una calidad comparable a la que la red de voz tiene, los costes se reduzcan muy significativamente. La tendencia a la reducción del precio del ancho de banda, así como la integración de servicios reducirán los costes de las conexiones, pero el aseguramiento de calidades de servicio tendrá su coste, aunque menor.

Redes de Voz Corporativas sobre Ip La actuales grandes redes de voz corporativas están basadas en PBX, bien sean Ericsson, Alcatel, Siemens, Nortel, Lucent, Philips, Matra, con sistemas con miles de extensiones con conexiones y servicios comunes. Todos estos sistemas a través de protocolos propietarios o comunes como Q.SIG se unen con enlaces de 2 Mb/s punto a punto, ya sean medios privados o medios públicos. Con objeto de poder proporcionar distribuidamente las facilidades de las PABX estas uniones dialogan en protocolos como DPNSS, CORNET o un standard Q.SIG que necesitan unos parámetros de retardos y anchos de banda para mantener la señalización y los enlaces.

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Tradicionalmente el coste de los medios de transmisión punto a punto ha sido alto, por lo que el coste de la unión de las PABX remotas ha sido siempre muy alto, por lo que cuando el tráfico no es muy intenso, no se ha justificado la unión a 2 Mb/s, y las llamadas se han realizado sobre la Red Pública con sus costes asociados. La compartición de medios para la reducción de costes siempre ha sido un objetivo en las grandes redes. La Red de Datos y la Red de Voz tradicionalmente han estado completamente separados por lo que la evolución tanto de los protocolos de unión como de los medios de unión han sido diferentes, así tanto las tecnologías para interconexión como gestión están separadas en la actualidad. ATM puede ser la primera tecnología ampliamente implementada que fue diseñada pensando en la integración de servicios de voz, datos y vídeo sobre la misma red. ATM es un protocolo complejo y los diversos standard se siguen aprobando e implementando en la actualidad. ATM ha implementado la interconexión de PABX en dos modos:

• Emulación de circuitos (CBR Constant Bit Rate), a través de las cualidades de ATM de proporcionar calidad de servicio, emula transparentemente un circuito de 2 Mb/s. Sobre una red básicamente de paquetes, ATM, emula un circuito en base a un uso intensivo de recursos reservados. Este método ha sido el primero implementado por los fabricantes de ATM, y desde luego el más sencillo.

• VTOA (Voz sobre ATM), standard aprobado con posterioridad y que conservando las funcionalidades de interconexión de PABX realiza una adaptación con la reserva de la calidad de servicio, a través de ATM con la compartición de ancho de banda y utilizando compresión.

El uso de IP para realizar las misma funciones presenta una serie de problemas (con la versión actual de Ipv4) de muy difícil solución, o de imposibilidad de asegurar la misma calidad, ya que IP carece de las características inherentes de ATM de reserva de recursos. La emulación en la misma manera de los servicios anteriores hace necesario la reserva en exclusiva de recursos de ancho de banda perdiendo las ventajas de la transmisión de datos en paquetes.

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La sustitución completa de los enlaces privados de 2 Mb/s o de los enlaces instalados sobre ATM por conexiones puras IP no parece posible en la actualidad pero lo que sin duda es posible es la implementación de entornos mixtos sobre IntraNets unidas mediante redes públicas IP (difícilmente sobre la InterNet actual) no sólo con el objetivo de reducción de costes sino como nueva aplicación de la unión e interconexión de dispositivos multimedia H.323. La evolución hacia IP no se dirige únicamente a la sustitución de las actuales redes de voz y datos, sino que durante un largo tiempo (la definición de "largo" en el mundo de las comunicaciones parece difícil) convivirán varias redes que se interconectarán y se comunicarán entre ellas, haciendo una migración paulatina del volumen de tráfico desde la voz standard o los datos tipo Host hacia el tráfico multimedia basado principalmente sobre IP. En estos momentos la interconexión de voz sobre IP puede cubrir dos necesidades:

• Reducción de costes de las comunicaciones de larga distancia de voz a través de la utilización de la infraestructura de datos, pero a cambio de una posible falta de aseguramiento de calidad.

• Nuevas aplicaciones de interconexión de dispositivos multimedia con las redes actuales de voz

El escenario que podemos obtener se basa ya en una multitud de productos de voz sobre IP que permite una mezcla de las redes de voz y datos actuales y la telefonía sobre IP. Todos estos productos utilizan siempre como tanto enlaces RTB como IP para la interconexión, enrutando las llamadas cuando la conexión sobre IP no es posible o no da la calidad requerida en ese momento. Son de destacar los equipos de Lucent y de Nortel que proporcionan unas posibilidades reales de implementación (Ericsson, Siemens, Microsoft, PictureTel, 8x8, Radvision, Videoserver, Vocaltec, British Telecom, Teles, First Virtual, ... soportan H.323 también)

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Como conclusión podemos asegurar que la voz sobre IP ya es posible, que la evolución de su uso vendrá con la evolución tanto de la infraestructura de transporte como del protocolo y que en la actualidad las diversas implementaciones tienen como objeto tanto el ahorro de costes como el proporcionar nuevos servicios tanto en lugar como en funcionalidad.

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Redes de voz y sus servicios El término “Telefonía Digital ” está relacionado con la forma en que se transmite la voz en un sistema telefónico, pero ¿Cómo puede ser esta posible si ya hemos visto que tanto la voz como la señal que el micrófono produce son analógicas?. la solución es muy sencilla, solo basta medir a intervalos regulares el nivel de la señal eléctrica que el micrófono produce, asignarle a cada medida un valor numérico exacto, y enviar este número hacia el otro extremo de la línea, en donde se generará una señal idéntica a la que se uso para tomar mediciones. Ahora las administraciones están reconociendo el potencial de las redes solamente digitales, y el inconveniente que tenían las redes independientes para servicios diferentes como (Télmex, cablevisión, faccimil, tele informática y telefonía, etc.) y comienzan a pensar en la TDN para la digitalización completa, influyendo el aparato de abonado y la Integración completa de los servicios modernos de voz y datos. TDN (Del Inglés Integrated Digital Network)

Ventajas de la transmisión digital. ¿Por qué se prefieren frecuentemente las señales digitales para él envió de información aún para aquellas que son inherentemente analógicas como voz o imágenes? Una razón importante es que la señal digital tiene mucho menos ruido y distorción y, por tanto, mejor calidad que una señal analógica. En la red telefónica convencional, la señal es conmutada, atenuada, mezclada con ruido, diafonía y distorsión él la ruta de transmisión, amplificada repetidamente (con todo y ruido), conmutada de nuevo, y así sucesivamente. Mientras más lejos se transmita o sea conmutada, medulada, amplificada, demodulada, etcétera, mejor es el ruido, la diafonía los zumbidos y la distorsión. Cuando la señal finalmente llega al receptor y se reconvierte a sonido, no es ni cercanamente una fiel réplica de la voz original. Una señal digital, en contraste, es virtualmente inmune al ruido, la interferencia y la distorsión, independientemente de la longitud de la ruta de transmisión. Un pulso digital, mientras puede reconocerse como un “uno” o un “cero”, puede ser periódicamente reemplazado por un puso nuevo. Regresando así la señal original. No obstante debido a la distorción, ocasionalmente se puede perder (6 agregar) un pulso, pero la relación de errores el controlable y puede hacerse tan pequeña como se desee. Otras ventajas son que los circuitos que manejan las señales digitales, por solo necesitar estar conmutando entre dos estados diferentes, son menos complejos que otros y son más prácticos y confiables; y alcanzan mayores velocidad de transmisión

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Toda esto ha llevado a los diseñadores a pensar en medios de pasar a forma digital las señales analógicas, transmitirlas en esa forma y luego reconvertirlas; y a esos equipos se les llama convertidores analógicos digitales o ADC’s y digital-analógicos o DAC’s (del inglés Analog tc Digital Convesrsion y viceversa)

Introducción El sistema PCM fue patentado en 1939 por el Sr. Alec Reeves, quien en ese tiempo fuera un ingeniero de laboratorio de la compañía Internacional de Telefonía y Telegrafía (ITT) en Francia. El propuso una técnica, la cual involucraba el muestreo de una señal a intervalos de tiempo regulares, y la codificación, un una secuencia de pulso, del valor de amplitud medio. En el receptor los números binarios fueron usados para reconstruir la señal analógica original. El sistema PCM es dependiente de tres operaciones separadas y sucesivas, a saber: muestreo, cuantificación y codificación. La amplia expansión en la introducción del equipo de transmisión digital dentro de las redes telefónicas no fue tan rápida hasta que la patente original francesa fue lanzada en 1939. Muchos de los trabajos relacionados con esta nueva tecnología fueron aportados en los Estados Unidos, donde los laboratorios Bell produjeron diversos sistemas experimentales basados en bulbos codificadores. Estos experimentos resultaron voluminosos y demasiado caros para su producción. La disponibilidad de los económicos transistores cambió considerablemente el costo de los codificadores PCM y los multiplexores TDM. Como resultado, en 1962 comenzó la producción en gran escala de los sistemas de transmisión Bell de jerarquía de primer orden, en la Corporación Americana de telefonía y Telegrafía (ATT). Desde la introducción de los baratos circuitos integrados (IC's) se aseguró un lugar firme para los equipos digitales dentro de las redes telefónicas. Hoy en día el uso de los sistemas PCM es extenso tanto en América, como en Europa y Japón. En conjunto, algunos países han realizado inversiones mayores en equipo digital para sus redes nacionales de telefonía. La técnica de transmisión digital permite que la capacidad de los canales en cables existentes sean incrementada de 1 a 30 (para los sistemas PCM30).

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Esta función es muy atractiva para las compañías de teléfonos, pues esto permite que las rutas existentes sean gradualmente incrementadas en su capacidad cuando sea requerido. Más aún, se podrá evitar la necesidad de instalaciones costosas y tardadas. Actualmente, en el ámbito de la telefonía se tienen principalmente dos disciplinas distintas; Transmisión y Conmutación; Un ingeniero por lo regular trabaja en alguna de estas dos áreas, pero no en ambas. Debido a la introducción del PCM y a su estructura digital esta situación está cambiando. Esto debido a que tanto un área como la otra trabaja con PCM y tienen problemas comunes. El concepto de Central Digital es un término usado para expresar la técnica de conmutación donde la señal de información PCM y los pulsos de señalización usan como medio de transporte la misma estructura de multiplexación, conocida como Trama. De esta forma el circuito de conmutación sabe qué secuencia de pulsos dentro de la Trama PCM pertenecen al canal No. 1, al canal no. 2, etc.; Entonces las unidades de señalización son capaces de detectar los pulsos asociados a la misma, así como los comandos bajos los cuáles cada uno de los canales multiplexados serán conmutados a su destino. La primera central de conmutación digital fue instalada en 1969 por la British Post Office, en Moorgate, usando un equipo diseñado por la Estándar Telephone and Cables (SCT), subsidiaria en la ITT. Desde esa fecha diversas centrales digitales han entrado en operaciones con considerables sencillez, y tal parece que este tipo de centrales marcarán la pauta a seguir en el futuro.

Elementos de la técnica PCM En consideración al deterioro de que una señal sufre debido al empleo de la técnica PCM, es necesario analizar los elementos y etapas involucrados en este proceso. Primeramente, la señal análoga se limita en su banda de frecuencias utilizando un filtro paso banda (de 300 a 3400 Hz). Este rango de frecuencia se determinó en base a estudios que demostraron que aquí se concentrara la mayoría de la información necesaria para hacer entendible y apreciable una señal de voz. Como paso siguiente, se muestra a esta señal analógica para generar un tren de pulsos con amplitud modulada (señal PAM) Estas amplitudes son cuantificadas y convertidas en señales digitales mediante un codificador y son transmitidas a través de un medio adecuado para esta transmisión digital. En el receptor, la señal digital es decodificada y las amplitudes cuantificadas se regeneran para reconstruir una aproximación de la señal original.

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La señal reconstruida se filtra para suavizar su forma de onda, removiendo las armónicas, con el fin de obtener una representación lo más fiel que sea posible de la señal original.

PCM Refiriéndonos a los sistemas telefónicos específicamente, encontramos que las señales de voz se limitan a 3400 Hz. Esta frecuencia se determinó en base a estudios que demostraron que en ese rango de frecuencias se concentra la mayoría de la información disponible en una señal normal de voz, y además porque permite una utilización eficiente de las líneas de transmisión existentes previas al empleo de la técnica PCM. La frecuencia de muestro que se utiliza en los sistemas de telefonía digital es de 8000 Hz. Siendo un poco más del doble exigido por Nyquist, esta frecuencia de muestreo permite el empleo de filtros más sencillos y baratos que no necesitan tener una característica de corte abrupta, con el fin de recuperar eficientemente a la señal muestreada.

Cuantificación En virtud de que las muestras de amplitud de la señal original van a ser representadas por números binarios, es necesario establecer la cantidad de valores que podrán ser descritos. Esto significa, en la práctica, que se establecerán ciertos límites entre los cuales la señal será representada por un solo número binario asignado por el codificador. Por ejemplo, si tenemos un intervalo cuyos límites sean 1.0 a 1.5 y a este intervalo se le asigna un cierto número binario, entonces todos los valores de la señal muestreada que caigan entre esos límites, se les asignará el mismo número binario. A cada intervalo se le denomina paso de cuantificación y a los límites de cada paso se les llama valores de decisión. El número de pasos de cuantificación está determinado por el número de bits que formarán la palabra digital con la que ha de representarse cada valor de amplitud. En la práctica en los sistemas de PCM se utilizan 8 bits. Lo que nos genera 256 posibles valores para la señal muestreada (28= 256) Al asignar a un conjunto de valores de la señal muestreada un mismo valor digital, es claro que tenemos como consecuencia un cierto error. A este error se le conoce como error de cuantificación. El valor máximo de este error es igual a la mitad de un paso de cuantificación

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Volviendo al ejemplo anterior, del intervalo con límites 1.0 y 1.5, el valor medio del intervalo es 1.25. entonces, si una señal está por encima de 1.25. se le asigna el valor digital correspondiente a1.5, y lo peor que puede pasar es que la señal valga exactamente 1.25 y al asignársele el valor digital de 1.5, habremos tenido el error de cuantificación máxima, en este caso igual a 0.25 En el receptor al decodificar la señal PCM encontraremos que le valor original de 1.25 ahora será considerado como 1.5, de donde vemos la necesidad de disminuir este error de cuantificación. Es necesario hacer notar que siempre existirá un cierto valor al cual se le asigne el valor binario máximo, a este valor se le denomina capacidad de carga del codificador. Aquí notamos la necesidad e limitar la amplitud máxima de la señal a codificar, pues si la señal excede al a capacidad de carga del codificador, entonces el error de cuantificación no se limitará a la mita de un intervalo de cuantificación y podrá ser mayor aún. Tal como se mencionó anteriormente, contamos con 256 niveles de decisión derivados del empleo de palabras de 8 dígitos binarios en los sistemas PCM usados actualmente. Estos 256 niveles están organizados en 128 (0 a 127) niveles positivos y 128 niveles negativos. No es difícil imaginarse que para valores pequeños de la señal, el error relativo será mayor que para los niveles altos. Por ejemplo, si tenemos un valor de 0.8 y le asignamos un valor de 1.0, el error fue del 20%. En cambio, si se tiene un valor de 9.8 y se le asigna un valor de 10, entonces el error será del 2% Para compensar lo anterior y disminuir el efecto del ruido de cuantificación de tal manera que sea lineal a lo largo de todo el rango de valores, es que en la práctica se emplean las llamadas reglas de codificación. Básicamente, estas regalas consisten en efectuar una codificación no lineal. Es decir, no se asigna un valor binario a cada valor de amplitud en una forma proporcional para explicar de mejor forma esto, a continuación se ilustra la curva de codificación correspondiente a la ley (norma Europea) empleada en México.

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Amplitud de Entrada

Ley de codificación A. En este caso se muestra sólo la parte positiva de la curva, como se ve se encuentra organiza en 8 segmentos de recta (el primero dividido en 2 subsegmentos). Cada segmento consta de 16 niveles que obviamente no son todos del mismo tamaño. Supongamos que el valor máximo de la señal de entrada es 1. Entonces el primer segmento dispone de 32 niveles para codificar 1/32 del valor máximo de la señal. En otras palabras, el tamaño de cada segmento es de 1/1024 de señal, lo cual hace que el error de cuantificación sea bastante pequeño. Por otro lado, el último segmento consta de 16 niveles para codificar ½ de la señal, aquí cada paso de cuantificación es de 1/32 de señal. El error es mayor pero como también la señal es mayor, el error de cuantificación permanece más o menos constante. Si la codificación fuese lineal, en los valores bajos de señal los pasos de cuantificación no podrían ser tan pequeños y el error sería mucho mayor. A este método de utilizar leyes de codificación no lineales se le denomina compansión. El término se deriva de los dos procesos llevados a cabo tanto en la transmisión como en la recepción. En la transmisión se comprime la señal y en la recepción se expande de manera que el efecto neto sobre la señal sea línea. Codificación Actualmente existen dos leyes para la codificación de señales PCM a saber; la ley µ y la ley A, la primera corresponde a la norma americana y la segunda a la europea usado en México. El sistema original T1 de la Bell utilizaba un compansor con una función continua como ley de codificación con la siguiente ecuación matemática:

1111xxxx 128 1110xxxx 112 1101xxxx 96 1100xxxx 80 1011xxxx 64 1010xxxx 48 1001xxxx 32 1000xxxx 16

1/97 1/3 1/16 1/8 ¼ 1/2

y= log (1- µx) donde µ = 100 log (1- µ )

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Recomendaciones posteriores de la CCITT para el sistema de 24 canales abandonaron el compasor y utilizaron una ley no-lineal de codificación, aproximándose a la ley µ con un valor para µ de 255.

Donde A= 87.6 La aproximación por segmentos a esta función continua está hecha de tal manera que cada segmento cambia su pendiente por un factor de 2. Regresando, en el eje vertical Y se representan el número de valores de decisión resultantes de la adjudicación de la palabra de 8 bits a cada muestra codificada. En cuanto al significado de cada un de los 8 bits disponibles, el más significativo se utiliza para determinar la polaridad de la muestra (“1” sí es positiva y “0” sí es negativa). Los 7 bits estándares están organizados de la siguiente forma: los 3 bits siguientes indican en que segmento cae la muestra (dado que son 8 segmentos) y los último s 4 bits indican el nivel dentro del segmento dad. Estructura de la Trama PCM 30 Todo el proceso anteriormente descrito se lleva a cabo paralelamente para los 30 canales de señal de audio. En el multiplexor digital. Una vez que tenemos toda la información digital de cada uno de los canales, es necesario integrarlas todas en una misma señal que sea capaz de viajar a través de un medio de transmisión común. Como puede preverse la integración de las 30 señales hará necesario que se añada información adicional con el fin de poder recuperar las mismas 30 señales en el punto de recepción. Al este proceso de integrar a los 30 canales en una señal se le conoce como multiplexación por diversión en el tiempo (TDM, en Inglés Time División Multiplexing) A la estructura básica que agrupa la información de los 30 canales se le conoce como Trama, (en Inglés “Frame”). Cada Trama consta de una muestra de cada uno de los 30 canales más 2 canales también de 8 bits que transportan la información de señalización y sincronización.

y= 1 + log (Ax) para 1 <x< 1 1 + log A A

y= Ax para 0 < x < 1 1 + log A A

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Antes de hablar de esta estructura de Trama veamos de donde se obtienen las distintas velocidades del sistema PCM de 30 canales. La velocidad de muestreo es de 8000 Hz, es decir, se toman 8000 muestras cada segundo, si cada muestra consta de 8 bits, entonces tenemos que cada segundo se transmiten 8000 x 8 = 64 000 bits. De lo anterior obtenemos la velocidad de canal que es de 64 Kibts/2. Ahora bien, si tenemos un total de 32 canales necesitaremos una velocidad de transmisión de 32 x 64 kbit/s = 2048 kbit/s que es la velocidad de transmisión de los sistemas PCM de primer orden de 30 canales. En cuanto al número de bits transmitidos, veamos que para una Trama se transportan 32 x 8 = 256 bits, y obtenemos también la duración de un Trama, como sigue: 256 bits/ 2048 kbit/s = 125µsegundos. Continuando con la estructura de la información definamos ahora lo que es una multitrama. Una multitrama no es más que un conjunto de 16 Tramas y tienen una duración de 2 milisegundos, que se obtienen de multiplicar el número de Tramas por la duración de cada una de ellas (125 µs). Los 32 canales dentro de la Trama se conocen como intervalos de tiempo (en Inglés Time Slots, TS´s) y se enumeran de 0 a 31. Asimismo, las Tramas dentro de una multitrama se enumeran del 0 al 15. Toca ahora explicar la disposición de la información de señalización y sincronización dentro de la multitrama.

Estructura de Trama

1 1 0 1 1 1 1 1 a b c d a b c d

0 16 31

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0

0 16 31

1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1

Bit CRC

FAS

MFAS NMFAS

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Transmisión Una vez que se tiene constituida la señal digital, es necesario adecuarla a las características del medio de transmisión. Para lo anterior se hace una transformación en el código de la señal pasando aun código de línea. Entre los códigos de línea existen varios tipos, los cuáles proporcionan a la señal distintas características. Existen códigos, binarios, ternarios, cuaternarios etc. Sin embargo, los más empleados para transmisión son ternarios destacando el HDB-3 para velocidades hasta 50 Mbit/s y CMI para velocidades de hasta 140 Mbit/s. El objetivo de este código de línea es modificar algunas características eléctricas de la señal como las siguientes: - Eliminar la componente de directa, ya que la señal debe de pasar através de

transformadores de acoplamiento, que no permiten el paso de señales de directa. - Eliminar la posibilidad de una secuencia grande de ceros, para evitar problemas en la

sincronización - Adecuar el espectro de potencia de la señal para una mejor respuesta ante la atenuación - Para una mejor detección de errores. Una vez vista la necesidad el empleo de los códigos de línea, pasemos a describir algunas características del medio de transmisión. Las características más importantes del par de cables simétricos, que tienen influencia en el diseño y desempeño de los sistemas digitales de línea son las atenuación y la diafonía. La primer es determinada en gran medida por el diámetro de los conductores y la capacitancia entre los dos cables y es proporcionar la raíz cuadrada de la frecuencia de la señal transmitida. La diafonía es la interferencia electromagnética que genera una señal en el par de cables adyacentes. Como se ve, son varios factores los que van a ir degradando a la señal digital a lo largo de su trayectoria, hasta llegar a un punto en ele que no sea posible reconocerla.

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PDH

Retrospectiva La necesidad de comunicar la información ya sea telegrafía, voz, datos, vídeo, multimedia, gráficos, teleconferencia, telemedicina o de cualquier otro tipo, llevó a crear sistemas de transmisión de información para transportarla de un punto a otro. Los sistemas de transmisión requerían de un medio de conducción por medio del cual pudieran llevar la información desde un punto a otro. Fue así como se comenzaron a desarrollar diferentes medios de conducción tales como los pares de alambres abiertos, el par trenzado de cobre, el cable coaxial, cables submarinos hasta llegar a la fibra óptica. También se pensó en aprovechar el espacio radioeléctrico del medio ambiente para transmitir la información por medio de ondas electromagnéticas y fue así como se desarrollaron diversos tipos de antenas y equipos para transmitir la información por radiofrecuencia: televisión, radiodifusión, radiocelular, microondas, satélite, infrarrojo. Al medio de conducción se le llamó también canal de conducción o simplemente canal. Cabe aclarar que el término canal se emplea en el contexto del medio de conducción, ya que este término es muy amplio y es empleado en diversas maneras. Los sistemas de transmisión aprovechaban las características del medio de conducción, cada uno tenía sus ventajas y desventajas; a ello se debe la evolución del medio de conducción. Asimismo, la información a ser transportada por los sistemas de transmisión se clasifica en dos tipos: analógica y digital. Por ello se dice que existe transmisión analógica y transmisión digital. Ejemplos de información analógica son la voz humana o las ondas de radiodifusión y de información digital son la telegrafía o los datos de computadoras. Inicialmente todo el tipo de información que se transmitía era analógica, por eso a los medios de conducción desarrollados para transportar este tipo de información se les llamaba medios analógicos. Pero la transmisión analógica presentaba serias dificultades tales como ruido en el canal de conducción, distorsión de la señal, atenuación de la señal y pérdida de linealidad en los equipos. Fue por ello que se creó el método de transmisión digital. La transmisión digital estaría sometida a las mismas dificultades, ya que utilizaría el mismo medio de conducción analógico, pero sería más fácil detectar la presencia o ausencia de un pulso en el equipo receptor que la amplitud de una señal analógica. Fue por ello que se desarrollaron métodos para digitalizar la información analógica y así superar las dificultades que implicaba la transmisión analógica. El primer método desarrollado para digitalizar la señal analógica fue la Modulación de Pulsos o Codificados, PCM, posteriormente se desarrollaron otros métodos. Estos métodos empleaban el medio de conducción analógico usado hasta entonces: par trenzado, coaxial, cables submarinos, radiodifusión, microondas, satélite. Se realizaban grandes esfuerzos para mejorar las características de estos medios de conducción, pero a la par se buscaba crear un medio de conducción más eficaz que presentara una muy baja resistencia a las señales de información transmitidas a través de él y que ofreciera un gran ancho de banda para transmitir grandes

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volúmenes de información. Fue así como se desarrolló la fibra óptica a mediados de la década de 1970´s. Debido al desarrollo de los métodos de digitalización de la señal se crearon varios sistemas de transmisión digital. Los primeros sistemas digitales empleaban medios de conducción analógicos (inicialmente fue el par trenzado utilizado por las compañías telefónicas, después emplearon la fibra óptica) y multiplexión asíncrona; a estos sistemas se les denomina PDH. Posteriormente los sistemas digitales emplearon la multiplexión síncrona y fibra óptica como medio de conducción; a estos sistemas se les denomina SDH.

Definición PDH (Plesiochronus Digital Hierarchy), Jerarquía Digital Plesiócrona. La Jerarquía Digital Plesiócrona es un conjunto de sistemas de transmisión digital de información agrupados en niveles o jerarquías, según su capacidad de transporte de información, donde los equipos operan de manera plesiócrona. El término plesiócrono proviene del griego plesios: casi, próximo a, cercano y chronos: tiempo. Significa parcialmente síncrono y se emplea en el campo de las telecomunicaciones para indicar cuando los equipos casi operan al mismo tiempo (ritmo) o son casi síncronos. La capacidad de transporte de los sistemas de transmisión digital equivale a la velocidad de transmisión de información en bits por segundo, ya que el tipo de información que manejan es digital y ésta se transmite en bits. En general, a los sistemas de transmisión digital se les conoce también como sistemas portadores, ya que éstos “portan” o transmiten la información. También se les conoce como redes troncales de transporte o canales de transporte.

En concreto PDH es un conjunto de sistemas de transmisión digital de información con diferentes capacidades de transporte de información, por ello se agrupan en jerarquías. Estos sistemas de transmisión digital comenzaron a emplearse a principios de la década de 1960’s principalmente para la transmisión de voz digital sobre medios de conducción analógicos: par trenzado y coaxial. Los equipos empleados en estos sistemas de transmisión no estaban sincronizados entre sí ya que no trabajaban con base en un reloj en común, sino que cada uno tenía su propio reloj para su sincronía. Además, existían diversos fabricantes de equipo cada uno con sus especificaciones y su propio reloj para la sincronización de sus equipos, provocando incompatibilidad entre los equipos. Las diferencias de sincronización en los relojes de los equipos eran mínimas ya que los relojes casi operaban al mismo tiempo, ésto sucedía en el nivel básico de los sistemas de transmisión y por su baja capacidad de transporte no existía mucho problema. Sin embargo, estas ligeras diferencias se acrecentaban cada vez más cuando se buscaba aumentar la capacidad de transporte de los

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sistemas de transmisión. A esta jerarquía de sistemas de transmisión digital se le denominó plesiócrona debido a la forma de operación de los equipos, de ahí su nombre de Jerarquía Digital Plesiócrona. La Jerarquía Digital Plesiócrona, PDH, se desarrolló de distintas maneras en Europa, Estados Unidos, Japón y Francia.

Nivel

Jerárquico

Europa Estados Unidos Japón Francia

0

64 kbps (1)

64 kbps (1)

64 kbps (1)

64 kbps (1)

1

2.048 Mbps x 30 (30)

1.544 Mbps x 24 (24)

1.544 Mbps x 24 (24)

2.048 Mbps x 30 (30)

2

8.448 Mbps x 4 (120)

6.312 Mbps x 4 (96)

6.312 Mbps x 4 (96)

8.448 Mbps x 4 (120)

3

34.368 Mbps x 4 (480)

44.736 Mbps x 7 (672)

32.064 Mbps x 5 (480)

52 Mbps x 6 (720)

4

139.264Mbps x 4 (1920)

97.728 Mbps x 3 (1440)

139.264Mbps N2x16 (1920)

No definido

565 Mbps x 4 (7680)

274 Mbps x 6 (4032)

397 Mbps x 4 (5760)

565 Mbps x 4 (7680)

Jerarquías PDH

Notas

1. El canal de 64 kbps en el sistema americano: Estados Unidos y Japón, en realidad no utiliza toda esta capacidad para la información. Tiene solamente una capacidad de 56 kbps para transmitir información, los restantes 8 kbps se utilizan para transmitir información de control. Esto se explicará posteriormente con más detalle.

2. Los números entre paréntesis indican el número de canales de voz digitalizada que contiene el nivel (o transporta el canal).

3. Los números que multiplican indican el factor por el que se multiplica el número de canales del nivel anterior para obtener el número de canales de voz del nivel actual, no para obtener la velocidad del nivel (o capacidad del canal).

4. En Francia, el nivel 4 indica N2x16, esto significa que el número de canales de voz del nivel 4 se obtiene al multiplicar el número de canales de voz del nivel 2 por el factor 16. Esto nos indica que la multiplexión para obtener el nivel 4 es a partir del nivel 2 y no del nivel 3, que es el anterior.

5. La diferencia que existe entre el resultado de multiplicar el nivel anterior por el factor y la velocidad de nivel indicada, se debe a que se agregan bits de justificación y encabezado en la multiplexión.

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6. El nivel jerárquico no definido no se utiliza, ya que no es práctico por las cantidades enormes de equipo multiplexor/demultiplexor que se necesita.

7. Las jerarquías están basadas conforme al esquema de modulación PCM; transmisión sobre medios analógicos, cobre y coaxial; y multiplexión TDM.

Estándares El transporte de PDH para Europa está definido en la Recomendación ITU G.702 y los esquemas de multiplexión en las series G.730, G.740, G.750. ITU (International Telecommunication Union) Unión Internacional de Telecomunicaciones antes CCITT (Consultative Comitte for International Telegraph and Telephone) Comité Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía.

Historia A principios de los 1960’s comenzaron a aparecer los sistemas de transmisión digital, utilizando el método que se conoce como Modulación de Pulsos Codificados (PCM). En 1962, AT&T/Bell inició la explotación comercial de los sistemas telefónicos digitales. El primer sistema, instalado en el área de Chicago, se denominó sistema portador T1. Desde entonces, la familia de sistemas portadores ha evolucionado, y en la actualidad se pueden encontrar en todo el mundo equipos de comunicación interurbana basados en T1. El sistema portador T1 agrupa 24 canales 64 kbps, obteniéndose una velocidad de 1.544 Mbps. Los canales son agrupados "multiplexados" por TDM. Después se crearon otros sistemas portadores para satisfacer el aumento de la demanda en las líneas telefónicas. Por otra parte, a principios de los 1970´s en Europa y posteriormente en otras partes del mundo, un esquema TDM estándar fue adoptado según el cual 30 canales de 64 Kbps son combinados (o multiplexados) junto con otros dos canales adicionales que transportan información de control, lo cual produce un canal con velocidad de 2.048 Mbps. Debido a que se incrementaban cada vez más la demanda de telefonía de voz y los niveles de tráfico en la red, era evidente que el estándar de señales de 2 Mbps no era suficiente para hacer frente a las demandas de trafico en las redes troncales. A fin de evitar tener que usar una excesiva cantidad de enlaces de 2 Mbps entre las centrales telefónicas, se decidió crear un nivel extra de multiplexión. El nivel extra de multiplexión implicó la combinación de 4 canales de 2 Mbps para producir un canal de 8 Mbps. Conforme se incrementaron las necesidades más niveles de multiplexión fueron creados dando como resultado un conjunto de velocidades o niveles a los que se les llamaron Jerarquías. Los niveles o jerarquías europeos son: 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps, y 565 Mbps. La nomenclatura común de canal de transporte y sistemas portadores en Europa es E1, E2, E3, E4 y en los Estados Unidos es T1, T2, T3 para los sistemas portadores y DS1, DS2, DS3, y DS4 pra los canales de transporte. A un canal de voz digitalizada, 64 kbps, se le conoce como E0 y DS0 respectivamente.

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Nomenclaturas Al primer sistema portador americano, o portadora simplemente, se le llamó T1 y al formato (o esquema de multiplexión) para la transmisión del canal se le llamaba DS1. DS (Digital Signal), significa Señal Digital. Un DS1 maneja 24 DS0’s, que son 24 canales de 64 kbps que “corren” sobre cables par trenzado. Debido a esto, el término DS0 se emplea para indicar un canal de 64 kbps que corre sobre par trenzado. El DS0 se emplea en enlaces punto-punto y también se le llama T1 fraccionario; éste maneja una capacidad de 56 kbps para el transporte de información. La portadora T1 maneja 24 canales de 64 kbps, esto se debe a la decisión de AT&T/Bell de utilizar cable par trenzado con un ancho de banda de 750 khz. Según el teorema de Nyquist que relaciona el ancho de banda y la capacidad del canal (bps), éste cable solo puede manejar un flujo de 1.544 Mbps suficiente para acomodar los 24 canales de 64 kbps. Las señales T1 se aplican directamente al canal en formato bipolar. Este código permite detectar la aparición de errores de un sólo bit. El primer sistema portador europeo se le llamó E1. La portadora E1 maneja 30 E0’s, que son canales de 64 kbps corriendo sobre cable coaxial o fibra óptica. Se usa para enlaces punto-multipunto.

Evolución de las necesidades de comunicación En la época de los 1970’s las necesidades de comunicación principalmente eran de voz, posteriormente se transmitieron también datos e imágenes a muy baja velocidad, télex. Pero los tiempos cambian, y con ello las necesidades también. En años recientes se ha hecho necesario no solamente transportar voz y datos, sino también vídeo, multimedia, videoconferencia, gráficos, telemedicina, entre otros. PDH evolucionó en respuesta a la gran demanda de líneas telefónicas en la década de 1970’s. A la planeación para la expansión de la telefonía de voz de aquél tiempo se le conoce actualmente como POTS (Plain Old Telephone Service, Plan Antiguo del Servicio de Telefonía). En esta década se tiene como infraestructura de transporte las redes analógicas, se disponen de computadoras analógicas. A mediados de esta década se inventaron la fibra óptica y las redes de área local LAN’s y tiempo después se ofrece el servicio ISDN para voz y datos. Esto contribuyó a que las necesidades de comunicación se incrementaran enormemente. Para la década de los 1980’s ya se tenían instaladas redes de fibra óptica y su crecimiento era cada vez mayor. En esta década se tienen computadoras digitales y se desarrollan nuevas tecnologías LAN. Fue entonces cuando se incrementaron las necesidades de comunicación y de nuevos servicios (B-ISDN) para el transporte de nuevos tipos de información y PDH era insuficiente para satisfacer las nuevas demandas y a la vez sumamente complejo. Debido a lo anterior, a que ya se tenían instaladas redes de fibra óptica y su implementación era cada vez mayor, y a los avances en la tecnología de cómputo y procesadores de información, y a la Integración a gran escala de los circuitos

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integrados, se comenzaron a crear las especificaciones para un nuevo medio de transporte: SONET / SDH. Su operación comenzó a principios de los 1990’s y con ello el servicio BISDN. Fue por ello que hasta hace muy poco tiempo todo el tráfico de telecomunicaciones era transportado por medio de PDH. • No quiere decir que PDH fuese malo, fue la solución en su época por las necesidades

que se tenían y por la tecnología existente pero con el paso del tiempo se volvió obsoleto por las nuevas necesidades y por los nuevos avances en la tecnología.

Incremento en la capacidad de transporte Cabe recordar que PDH utilizó inicialmente par trenzado como medio de conducción y modulación PCM para la digitalización de la voz. La tabla 1.1 de las jerarquías PDH está basada conforme a este esquema de modulación, pero según el tipo de modulación que se utilice es la capacidad de transporte de canales de voz. Posteriormente se buscó incrementar la capacidad de transporte de los canales PDH desarrollando otros tipos de modulación (ver conversión de señal analógica a digital).

Cantidad de canales de voz

Portadora T1 PCM ADPCM Velocidad T1

T1c T2 T3

No definido o "T4"

24 48 96

672 4032

48 96

192 1344 8064

1.544 Mbps 3.152 Mbps 6.312 Mbps

44.376 Mbps 274 Mbps

PDH Modelo Americano

Con la fibra óptica la capacidad de transporte de canales de voz se incrementó notablemente.

Nivel Jerárquico

Portadora Medio Canales de voz

Velocidad (Mbps)

Distancia entre

repetidores 1 T1 Cobre 24 1.544 1.8 km 1 T1c Cobre 48 3.152 1.8 km 2 T2 Cobre 96 6.312 1.8 - 45 km

No definido T4 M Coaxial 4032 274.176 2 km FT3 Fibra óptica 672 44.736 7.5 km FT3 C Fibra óptica 1344 90.524 7.5 km FT-4E-!44 Fibra óptica 2016 140 15 - 22 km FT-4E-432 Fibra óptica 6048 432 15 - 22 km

Servicios AT&T

77

Cabe mencionar que la fibra óptica se adoptó en PDH como medio de conducción, debido a su gran ancho de banda, pero no existía un estándar óptico. Cada fabricante tenía su propio método de codificar las señales a través de sus equipos basados en fibra, esto era un grave problema para los usuarios por la incompatibilidad de los equipos entre sí.

Operación

Sincronización En la jerarquía digital plesiócrona los equipos de multiplexión /demultiplexión no están sincronizados entre sí, la razón es que cada equipo está sincronizado con su propio reloj ya que se carece de un reloj central con el cual todos los equipos estén sincronizados. En teoría, todos los relojes deberían estar sincronizados entre sí; esto es, deberían trabajar al mismo ritmo y tener una base común a partir de la cual comenzaran su operación. En la práctica es lo contrario, cabe señalar como ejemplo todos los relojes atómicos que existen en el mundo. Los relojes podrán trabajar al mismo ritmo, pero con referencias diferentes. Una de estas referencias es la energía eléctrica. Los equipos toman su alimentación de la energía eléctrica que se suministra en ese lugar. Sabemos de antemano que la frecuencia de la energía eléctrica en Europa es de 50 hz y en la mayor parte del resto del mundo es de 60 hz, anteriormente en México se operaba en ciertos lugares a 50 hz hasta que se estandarizó a 60 hz en todo el país. La realidad es que la frecuencia de la energía eléctrica que se suministra en el lugar donde se localiza el equipo está referida a la estación generadora y ésta tiene su propio reloj de referencia. Además, la frecuencia puede no ser exactamente igual a 50 o 60 hz según sea el caso; es decir, la frecuencia de la energía eléctrica puede estar ligeramente arriba o abajo de los 50 o 60 hz. Estas diferencias afectan la temporización de los equipos y por tanto su sincronización, provocando que los canales corran ligeramente arriba o abajo de la velocidad nominal a la que deberían correr todos. Los canales de velocidad más baja se ajustan al canal de velocidad más alta por medio de bits de justificación, esto se hace porque antes de que todos los canales sean entrelazados deben tener la misma velocidad. Los bits de justificación son reconocidos cuando ocurre la demultiplexión y son descartados obteniéndose así la señal original. Las diferencias en la sincronización de los equipos son muy pequeñas, pero existen. El problema es que estas diferencias se convierten en un grave problema a medida que se avanza hacia los niveles superiores de multiplexión en PDH. Un canal de alta velocidad en Europa es de140 Mbps y se compone de 64 canales de 2.048 Mbps, lo que equivale a 1920 canales de voz digital. Si cada canal de 2.048 Mbps tiene un lugar de origen diferente y en cada lugar de origen se tiene un equipo multiplexor/demultiplexor con su propia sincronización o reloj la situación es sumamente crítica. Como ejemplo podemos citar un canal DS3 de 44.736 Mbps con una tolerancia de 20 ppm (partes por millón) que puede producir una variación de hasta 1789 bps entre los canales DS3.

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Es por esto que al esquema de multiplexión se le denomina plesiócrono, ya que en cada nivel de PDH las diferencias en la sincronización de los equipos son mayores y por ende los niveles son plesiócronos entre sí, es decir, no operan al mismo ritmo.

Multiplexión Para solucionar el problema de las variaciones de velocidad en los canales de transporte, se utiliza un método conocido como rellenado de bits (stuffing bits). Este método, como su nombre lo indica, rellena con bits falsos o de justificación para que exista una tolerancia de variación de velocidad entre los canales multiplexados, los cuales forman un canal de mayor velocidad. Por ello se le llama a este tipo de multiplexión asíncrona. En la tabla de las jerarquías PDH, según el modelo europeo, para alcanzar un canal de alta velocidad de 139.264 Mbps es necesario que las señales de 64 kbps pasen por cuatro niveles de multiplexión/demultiplexión. En cada nivel se requiere de equipo multiplexor/demultiplexor. El orden de multiplexión es de 64 kbps, 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps. El orden de demultiplexión sería de manera inversa. De tal forma que para acceder una línea telefónica de 64 kbps de un canal de alta velocidad es necesario demultiplexar el canal de 140 Mbps a 34 Mbps, después a 8 Mbps y finalmente a 2 Mbps para después acceder a la línea telefónica deseada. Después, todas las restantes líneas se multiplexan hasta llegar al canal de 140 Mbps de nueva cuenta. El canal de 139.264 Mbps maneja 1920 canales de voz digital, multiplexándose 30 de ellos en un equipo multiplexor/demultiplexor para formar un canal de 2.048 Mbps. Esto equivale a utilizar 64 equipos mux/demux de 2.048 Mbps en un canal de 139.264 Mbps. Para un canal de 565 Mbps se necesitarían 256 mux/demux, por lo cual es prácticamente imposible accesar o añadir (add/drop) una línea telefónica debido a las cantidades enormes "o montañas" de equipo multiplexor/demultiplexor que se necesitaría tener en cada lugar o nodo de la red. Por esto es que PDH es sumamente complejo en su uso y difícil de administrar, requiriendo montañas de multiplexores en cada nodo de la red.

565 Mbps8.448 Mbps 34.264 Mbps2.048 Mbps 139.264 Mbps64 kbps

MUX/DEMUX

Niveles de Multiplexión en la Jerarquía Plesiócrona

Las redes telefónicas, los servicios ISDN y los enlaces digitales alquilados a las compañías telefónicas (E0’s, E1’s, E1’s fraccionarios, etc.) se proveen por medio de redes troncales de transporte. Las redes troncales se forman de la multiplexión de canales de 2.048 Mbps en

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Europa y 1.544 Mbps en Estados Unidos. El propósito de las redes troncales es enviar por una misma conexión física o enlace de alta velocidad un conjunto de canales de 2.048 Mbps multiplexados y evitar así tener enlaces (o líneas) individuales entre las centrales telefónicas para cada canal de 2.048 Mbps; esto se traduce como el máximo aprovechamiento del medio de conducción. En el nivel 1 de PDH se tiene que:

• Un canal de 2.048 Mbps, E1, se forma al multiplexar por TDM 30 canales de voz digitalizada.

• Un canal de 1.544 Mbps, T1, se forma al multiplexar por TDM 24 canales de voz digitalizada.

E1

Sistema de Multiplexión Europea Estándar a 2.048 Mbps. CCITT Rec. G.732 . En este sistema 30 canales de voz son multiplexados, empleando un muestreo de 8000 frames por segundo y 8 bits de codificación de información por canal. La sincronización (framing) y señalización (signalling) se asignan cada una en un canal distinto. 30 canales x 8 bits voz por time slot 240 bits 1 canal x 8 bits sync por time slot 8 bits1 canal x 8 bits sign por time slot 8 bits 256 bits time slot.- Espacio o ranura de tiempo asignado a un canal en un frame de datos en la multiplexión TDM. La velocidad en este sistema se obtiene de el muestreo de 8000 frames/seg x 256 bits/frame , lo que equivale a 2.048 Mbps. 1 frame = 125 μseg 1 frame / 8000 frames por seg

T1 Sistema de Multiplexión Americana Estándar a 1.544 MbpCCITT Rec. G.733. En este sistema 24 canales de voz son multiplexados, empleando un muestreo de 8000 frames por segundo y 8 bits de codificación de información por canal. La sincronización (framing) se asigna en un bit y la señalización (signalling) se asigna utilizando el bit de menor peso, el octavo, ya sea de cada canal de voz o una vez cada 6 frames. 24 canales x 8 bits voz /sign por time slot 192 bits 1 canal x 1 bits sync por time slot 1 bits 193 bits time slot.- Espacio o ranura de tiempo asignado a un canal en un frame de datos en la multiplexión TDM. La velocidad en este sistema se obtiene de el muestreo de 8000 frames/seg x 193 bits/frame , lo que equivale a 1.544 Mbps. 1 frame = 125 μseg 1 frame / 8000 frames por seg

La multiplexión en este nivel se realiza multiplexando las señales entrantes de voz digital en un byte a la vez, a esto se le conoce como byte de entrelazado. Esto es, cada canal de voz digital tiene una codificación de información de 8 bits, lo que equivale a un byte. Como la multiplexión es por TDM a cada canal le corresponde un espacio de tiempo definido para transmitir su información codificada en un byte. La multiplexión se realiza en forma

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secuencial, es decir, siguiendo un orden: se multiplexa el canal 1,.... hasta el 24 o el 31, según sea el caso, y después vuelve a repetir este orden. • El muestreo es a razón de 8000 frames/segundo. • Un frame (o trama) contiene 32 time slots en el modelo europeo y 25 time slots en el

modelo americano. • Un multiframe contiene 16 frames.

Multiframe F 15

F 0

F 1

F 1

F 3

F 4

F 5

F 6

F 7

F 8

F 9

F 10

F 11

F 12

F 13

F 14

F 15

F 0

Frame

time slot time slot time slot time slot time slot time slot time slot

0 1 CH1

2 CH2

... 14 CH1

4

15 CH1

5

16 17 CH1

6

18 CH1

7

... 25 CH2

4

... 31 CH3

0 Sincronización Canales de Información Señalización Canales de Información

Time Slot

Codificación de bits en el time slot Codificación de bits en el time slot Codificación de bits en el time slot 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

Alineamiento de trama Alineamiento de Alarma de Codificación de Información señal de multitrama distancia Sincronización Señalización Canales de Información

Secuencia de Trama E1

Multiframe

F 15

F 0

F 1

F 1

F 3

F 4

F 5

F 6

F 7

F 8

F 9

F 10

F 11

F 12

F 13

F 14

F 15

F 0

Frame

81

time slot time slot time slot time slot time slot time slot time slot

0 1 CH1

2 CH2

... 9 CH9

10 CH10

... 15 CH1

5

16 CH1

6

... 20 CH2

0

... 24 CH2

4 Sincronización Canales de Información Señalización Canales de Información

Time Slot

Codificación de bits en el time slot Codificación de bits en el time slot

1 1 2 3 4 5 6 7 8

Alineamiento de trama Codificación de Información Alineamiento de señal de multitrama Sincronización Canales de Información / Señalización

Secuencia de Trama T1

En el modelo americano la señalización se asigna en los canales de voz, partiendo del hecho de que el usuario no sea capaz de aprovechar toda la velocidad o capacidad del canal de 64 kbps. De esta manera, en lugar de que la señal de voz analógica se codifique a 8 bits se codifica a 7 bits y el octavo bit se asigna para la señalización. Entonces, la velocidad del canal es 56 kbps, 8000 frames/seg x 7 bits/frame. También se puede asignar la señalización en el octavo bit de cada seis muestras o frames. En los niveles 2 y superiores se tiene que: • La multiplexión en estos niveles difiere ligeramente de la multiplexión en el nivel 1 en el

sentido de que las señales a multiplexar se combinan en un bit a la vez en lugar de un byte a la vez, esto es, el bit de entrelazado es usado como contraparte del byte de entrelazado.

• Debido a las diferencias de sincronización en los equipos y por tanto en las velocidades de canal se tienen que agregar bits de justificación y encabezado de datos para el control en la red, de tal manera que el nivel creado corre a una velocidad ligeramente superior que la suma de las velocidades de los canales que lo componen.

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• Los bits de justificación son reconocidos cuando ocurre la demultiplexión y son descartados, quedando entonces la señal original.

Debido a que se añaden bits de justificación en los frames, la ubicación de los canales en la trama varía ligeramente de frame a frame, a esto se le conoce como jitters. Los jitters (fluctuaciones) son pequeñas variaciones en la forma de onda de la señal debidas causadas por vibraciones, fluctuaciones de voltaje, inestabilidad del sistema de control y otras causas. Por lo anterior es que se denomina al esquema de multiplexión como plesiócrono.

Sector 1 Sector 2 Sector 3 Sector 4 4 8 50 x 4 4 52 x 4 4 52 x 4 4 50 x 4

Alineación Canal de servicio Indicación de Indicación de Indicación de de trama Relleno de Sector Relleno de Sector Relleno de Sector

Secuencia de Trama E2. Multicanalización Bit a Bit

Ventajas y Desventajas PDH evolucionó según las necesidades de su época y utilizando la tecnología disponible en ese entonces. Se desarrolló para el transporte efectivo en telefonía. Las ventajas las tuvo en su época, fue por ello que el transporte de información de ese tiempo se basó en PDH. Sin embargo, los tiempos y las necesidades evolucionaron. Los nuevos avances en la tecnología permitieron entrar a una nueva etapa: la era de las comunicaciones. PDH fue obsoleto ante esta nueva realidad. Ahora señalamos sus desventajas debido precisamente a esta nueva realidad. Las desventajas principales de PDH son : • la incapacidad de identificar un canal individual en un canal de alta velocidad sin tener

que demultiplexarlo completamente. • La falta de sincronización en los niveles 2 y superiores. • La gran complejidad de la red. • El empleo de "montañas" de equipo multiplexor/demultiplexor. • No se tiene control en la red. • El ancho de banda limitado ya que no se puede crecer el estándar por la cantidad de

equipo que sería necesario utilizar. • La incapacidad de satisfacer las demandas de los nuevos servicios.

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• La ausencia de medios eficaces para el monitoreo de la transmisión y la estructura no definida de la trama para transportar la información de control de red y los equipos.

• La ausencia de autocorreción de fallas en la red (se tienen que realizar en forma manual la revisión y reparación de fallas).

• La fluctuación (jitters) de los canales de voz de frame en frame en la trama. • La incopatibilidad en los equipos de los diversos fabricantes. • La necesidad de utilizar costosos equipos de "traducción" para comunicaciones

interoceánicas. • Cada sistema de red es propietario. • No hay estándar óptico. Lo anterior podría haberse tolerado en telefonía, pero no en una red de servicios.

Tendencias Aunque parezca increíble, pero el nuevo estándar para el transporte de información: SONET/SDH tuvo que crear un método para que PDH pudiese ser transportado a través de él. La razón es muy simple: a pesar de que son obvias las ventajas sobre PDH, es muy difícil que SDH gane aceptación en el mercado si al implementarse hace que el equipo PDH existente sea obsoleto. PDH es la antigua tecnología, pero todavía existen muchos equipos en uso. Los propietarios de estos equipos no se desprenderían de ellos fácilmente debido a la inversión realizada con el equipo PDH y a la reinversión que tendrían que realizar con el nuevo equipo SDH. Por ello fue uno de los objetivos principales de SONET/SDH: que pudiesen transportar cualquier velocidad PDH existente. Así que, por esta razón PDH sobrevive por un poco de tiempo pero en un par de años se prevé que todo el equipo en el mundo será síncrono.

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SDH

Historia.- Como se explicó anteriormente, PDH ha llegado a un punto en donde no es suficientemente flexible o eficiente para hacer frente a las demandas actuales. Como resultado, las transmisiones síncronas se desarrollaron para superar los problemas asociados con la transmisión plesiócrona, en particular la incapacidad de PDH de extraer circuitos individuales de los sistemas de alta capacidad sin tener que demultiplexar el sistema completo. Las transmisiones síncronas pueden verse como la siguiente etapa en la evolución de la jerarquía de transmisión. Se requirió de un gran esfuerzo para el conjunto de estándares. La oportunidad de definir este nuevo estándar ha sido usado para enfocarse también en otros problemas. entre ellos están la capacidad de administración de la red en la jerarquía, la necesidad de definir interfaces estándar entre equipos y las jerarquías de transmisión. SDH Jerarquía Digital Síncrona, Synchronous Digital Hierachy. El término síncrono proviene del griego sync: con y chronos: tiempo. Esto significa a tiempo, operando al mismo tiempo, trabajando al mismo ritmo o sincronizado. SDH se derivó del estándar propuesto en los Estados Unidos de Norteamérica para la transmisión síncrona: SONET. SONET fue el estándar propuesto por Bellcore en los Estados Unidos a principios de 1985. Este fue tomado por la CCITT y en 1986 el trabajo culminó con el desarrollo de SDH. SDH es el nombre que se le da a las recomendaciones de la CCITT G.707/708/709 las cuales detallan los estándares para la transmisión síncrona en Europa, éstas fueron publicadas en el libro Azul de la CCITT en 1989. En resumen, SDH se es el estándar europeo para la transmisión síncrona el cual se derivó de SONET que es el estándar americano para la transmisión síncrona. Aunque estos estándares no son directamente compatibles entre sí, han sido homologados para facilitar la interconexión entre ellos. La homologación de los dos estándares se logró en 1988. Además de las tres recomendaciones principales de la CCITT, existen otros grupos de trabajo que están elaborando otras recomendaciones cubriendo otros aspectos de SDH, como los requerimientos para los interfaces ópticos estándar y funciones OA&M estándar. Las recomendaciones también definen una estructura de multiplexión según la cual una señal STM1 puede llevar un cierto número de señales a baja velocidad como carga de información (payload), de esta manera permite que las señales existentes PDH pueden ser transportadas sobre una red síncrona Las velocidades de transmisión de SDH son variadas: STM-1, STM-3, STM-4, STM-6, STM-8, STM-12, STM-16, STM-64, pero se han definido ciertas velocidades como disponibles comercialmente. La tabla 2 muestra las velocidades propuestas para los canales de transmisión (carriers):

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Nivel Velocidad STM-1 155.52 Mbps STM-4 622.08 Mbps STM-18 1244.16 Mbps STM-16 2488.32 Mbps STM-64 9953.28 Mbps

Velocidades SDH más comunes

STM: significa Modo de Transmisión Síncrono, Synchronous Transminnion Module. Como los usuarios finales (particularmente en el sector de negocios) llegaron a depender cada vez más de la comunicaciones efectivas, se ha desatado una explosión en la demanda de servicio de telecomunicaciones sofisticadas. Servicios tales como videoconferencia, acceso remoto a bases de datos y transferencia de archivos de multimedia, requieren de una red flexible que ofrezca prácticamente un ancho de banda ilimitada. La actual jerarquía digital plesiócrona (PDH) se desarrolló en respuesta a la demanda del plan de voz para telefonía (algunas veces llamadas POTS Plan del Servicio Telefónico Antiguo, Plain Old Telephone Service) y como tal no se recomienda para la entrega eficiente y el manejo de conexiones de grandes anchos de banda. Los sistemas de transmisión síncrona se enfocan en los defectos de PDH. Utilizando básicamente la misma fibra, una red síncrona es capaz de incrementar considerablemente el ancho de banda disponible mientras reduce la cantidad de equipo de la red. Además SDH permite la administración avanzada de la red con la cual se da una mayor flexibilidad en la red. Las implementaciones de sistemas de transmisión síncrona se deben principalmente a su capacidad para interconectarse con los sistemas plesiócronos existentes La SDH define una estructura la cual hace posible que las señales plesiócronas puedan combinarse y encapsularse en una señal SDH. Esto protege la inversión hecha por los operadores de red en el equipo plesiócrono, y permite que ellas puedan implementar el equipo síncrono de manera confiable a las necesidades específicas de su red. Como el equipo síncrono se instala en la red, los beneficios son evidentes. El operador de la red tendrá ahorros considerables asociados a la reducción en la cantidad de hardware en la red, y al incremento en la eficiencia y confiabilidad de la red, lo cual conduce a tener ahorros debido a la reducción en el mantenimiento y en las operaciones. Otra razón del aumento en la confiabilidad es que no se necesita tener equipo de respaldo. Las herramientas de administración avanzada de red en una red síncrona, mejoran notablemente el control de las redes de transmisión. Las herramientas de reconfiguración y restablecimiento en la red síncrona dan como resultado una mejor disponibilidad y el suministro más rápido de servicios. SDH ofrece a los operadores de red una solución de red perdurable (a prueba de tiempo). Ha sido diseñada para soportar los servicios del futuro como Redes de Área Metropolitana (MANs), Broadband ISDN y redes de comunicaciones personales

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El trabajo arduo en los estándares permitió que naciese la transmisión síncrona. Las operadoras de red querían evitar encerrarse en soluciones propias o únicas de vendedores. Anteriormente había existido una situación en dónde una gran cantidad de fabricantes de equipo de transmisión por fibra habían desarrollado cada uno su propio método de codificar señales en sus sistemas . Como resultado , la planeación de la red y OAM (funciones de operación Administración y Mantenimiento) eran muy complicadas, mientras que el reestablecimiento de la red en una emergencia era, en el mejor de los casos extremadamente difícil. SDH ofrece a las compañías de redes de telecomunicaciones un mecanismo confiable para particionar o segmentar, monitorear y controlar toda la capacidad de transporte de la red entera. El aumento en la eficiencia hace posible que las compañías ahorren en costos de operación, mientras que su flexibilidad hace posible ofrecer nuevos servicios para los crecientes demandas de sus clientes. Para los usuarios finales, los beneficios de SDH se resumen de manera muy simple. Pero contundente: mejor servicio a menor costo.

Operación A pesar de que son obvias las ventajas sobre PDH, es muy difícil que SDH gane aceptación en el mercado sí al implementarse hace que el equipo PDH sea obsoleto. Esta es la razón por la cual CCITT previó desde un principio en sus Recomendaciones que cualquier canal de transporte PDH existente (americano o europeo) pudiese ser transportado por medio de SDH.

Jerarquía de multiplexión La multiplexión de SDH es síncrona, a diferencia de la multiplexión en PDH que es asíncrona. Este tipo de multiplexión permite

140 Mbps

6.312 Mbps

2.048 Mbps

1.544 Mbps

44.736 Mbps

34.368 Mbps

x 16

x4

x 1x 3

x 3

x 7

x 7

x 1

x 3

x 4

2.488 Gbps

622.08 Mbps

155.52 Mbps

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Jerarquía de Multiplexaje SDH

Tributarios La palabra tributario proviene del griego tributarius que significa estar sometido o supeditado a alguien o alguna cosa. Un tributario es un canal de transporte (o distribución) de menor capacidad el cual es transportado por un canal de mayor velocidad; en el sentido de la definición está supeditado al canal de mayor velocidad. Por tanto, a los canales de transporte PDH también se les conoce como tributarios porque son transportados por un canal de mayor velocidad. Un E4 puede contener 4 tributarios E3´s, 16 tributarios E2´s, 480 tributarios E1´s o 1920 tributarios E0´s; asimismo es tributario de un STM1, ya que es esta contenido en este. Lo mismo se aplica para los restantes E´s O T´s.

Nota.- Cabe recordar que el nivel definido en la jerarquía PDH no se utiliza porque requiere de grandes cantidades de equipo multiplexor / demultiplexor.

Contenedor SDH desarrolló un método para transportar estos tributarios plesiócronos y la llamó contenedor. La información o tráfico del tributario plesiócrono se transfiere (mapea) entonces a un contenedor. Debido a que los tributarios plesiócronos europeos y americanos varían en sus capacidades desde 1.5 Mbps hasta 140 Mbps se definen contenedores de capacidad específica para cada canal.

Nivel Jerárquico

Europeo Americano

1 2 3 4

No definido

2.048 8.448 34.368 139.264

565

1.544 6.312 44.736

274

Canales de Transporte PDH o Tributarios Plesiócronos

Contenedor Tributarios Plesiócronos

C11 C12 C2 C3 C4

1.544 2.048 6.312

34.368 Y 44.736 139.264

Contenedores definidos en SDH

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Notas 1. La nomenclatura del contenedor hace alusión en la letra C a contenedor y en los

dígitos al nivel jerárquico de los tributarios PDH. 2. Para diferenciar los contenedores de los tributarios del primer nivel jerárquico, se

añade un segundo dígito el cual corresponde al número entero de su velocidad. 3. No se añade un segundo dígito en los contenedores de los tributarios del tercer

nivel. 4. No se define un contenedor específico para el tributario europeo de 8.448 Mbps,

pero este se puede transportar en contenedores C2 concatenados.

Path Overhead

Tributarios Virtuales El tributario virtual es la estructura diseñada en SDH para transportar y a tener acceso

El Frame STM-1 El frame STM-1 consiste de 2430 bytes, los cuales se agrupan en una estructura de 270 columnas x 9 líneas. El frame está dividido en 2 secciones principales. • Sección de Encabezado de Transporte • Sección del Area Payload (carga de información)

Payload Las señales de cualquier nivel PDH pueden ser acopladas en una red síncrona al empaquetarlas en el área payload de un frame STM-1. Los tributarios plesiócronos son transferidos al contenedor síncrono apropiada y una columna de 9 bytes, conocida como el encabezado de canal o ruta (PDH Path Overhead) se añade para formar el contenedor virtual (VC, Virtual Container) pertinente. El encabezado de canal proporciona información para el manejo o administración de una conexión end to end en un canal síncrono.

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PunteroAU-4

Sección deEncabezadoSTM-1

Enacabezadode Ruta VC-4

FORMATO DEL FRAME STM-N 155.52

J1B3C2G1F2H4Z3Z4Z5

RSOH

MSOH

9columnas 261 columnas

9 filas

270 columnas

C-4 Payload STM-N

125 μ seg

Encabezado deTransporte

3

filas

1

filas

5

filas

Area Payload

Figura

B3 BIP8. Este byte proporciona el monitoreo de error de bit en todo el trayecto, utilizando un código de paridad de bit, BIP8.

C2. Etiqueta de señal , este byte indica la composición del payload en el VC-n. F2. Ruta del canal de Usuario, este byte proporciona un canal de comunicación de usuario. H4. Indicación de multiframe, este byte señala los multiframes. J1. Trazado de ruta, este byte verifica la conexión de ruta VC-n. Z3-Z5. Tres bytes para uso nacional (área amplia). Después de que el encabezado de ruta se añade, un puntero indica el comienzo del VC respectivo del frame STM-1. Esta unidad se conoce como Unidad Tributaria TU, Tributary Unit, si transporta tributarios de orden inferior y si tyransporta tributarios de orden superior se le conoce como Unidad Administradora AU, Administrative Unit. Los TU’s pueden ser reunidos en Grupos de Unidad Tributaria TUG’s, Tributary Groups Units, los cuales son transferidos a un VC de orden más alto.

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Una vez que el área payload del STM-1 se llena con la unidad más grande disponible, un puntero se genera para indicar la posición de la unidad en relación del frame STM-1. Esta se conoce como puntero AU, y forma parte del área de sección de encabezado del frame. El uso de punteros en la estructura del frame STM-1 hace posible que las señales plesiócronas sean acopladas en la red síncrona sin utilizar búffers. Esto es porque la señal es empaquetada en un VC e insertada en el frame en cualquier nodo en cualquier instante. El puntero indica entonces su posición. El uso de punteros hace que el comntenedor virtual VC, sea un poco más extenso que el payload que transporta, esto es obvio, ya que el VC además de contener laos bytes del payload contiene también los bytes del puntero. Esto da como resultado que el VC transporte más información cada segundo, es decir, que sea un poco más rápido que el payload. Esto permite que el payload viaje a la velocidad del frame STM-1, ya que está contenido en él. El ajuste de los punteros se puede realizar donde existan variaciones de frecuencia y de fase debido a las variaciones de retardo de propagación y otros factores. Como resultado, en cualquier flujo de datos es posible identificar canales tributarios individuales y accesar o añadir información, así de esta manera se supera una de las principales desventajas de PDH.

Sección de Encabezado. Los bytes de la Sección de Encabezado SOH, Section Overhead, se utilizan para la comunicación entre dos elementos contiguos del equipo síncrono. Además de utilizarse para la sincronización de frame, también desempeñan otras funciones de control y administración. Las funciones de los bytes son: A1, A2. Sincronización (framing). B1, B2. Estos bytes son verificadores de paridad simple para detección de error. C1. Identifica un STM-1 en un frame STM-N. D1 - D12. Canal de comunicación de datos, se utiliza para el control de la red. E1, E2. Canales de solicitud de línea, orderwire channels. F1. Canal de usuario. K1, K2. Canal de switcheo de protección automática APS, Automatic Protextion Switching. Z1, Z2. Bytes reservados para uso nacional (de área amplia).

Beneficios La transmisión síncrona supera las limitaciones que se tienen en una red plesiócrona. Esto permite a las redes evolucionar para satisfacer las demandas actuales. La transmisión síncrona ofrece una variedad de beneficios, tanto para los telecomunicaciones, operadores de red y usuarios finales.

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Simplificación de Red Uno de los principales beneficios para el operador de redes la simplificación al utilizar equipo síncrono. Un multiplexor síncrono puede desempeñar la función de una completa “montaña de multiplexores” plesiócronos, conduciendo a reducciones importantes, en la cantidad de equipo utilizado. Los costos de operación bajos también es otra ventaja debido a que disminuye el inventario, simplifica el mantenimiento, la reducción del área necesaria para colocar el equipo y los bajos consumos de potencia. La eliminación e inserción “ drop and insert” más eficiente de canales ofrecidos por una red SDH junto con sus poderosas capacidades de administración de red, hace mucho más sencillo el suministro de líneas de anchos de banda grandes para servicios de multimedia, así como el acceso desde cualquier lugar a estos servicios. De esta manera, a simplificación de la red y la nueva flexibilidad que trae, desata el potencial del operador de la red para generar nuevos ingresos.

Confiabilidad La implementación de fibra óptica a través de toda la red y la adquisición de los elementos de red SDH hacen que sea posible el monitoreo end to end y mantenimiento de la red.La capacidad de administración de red en un red síncrona hace posible la identificación inmediata de falla en enlace y no es. Utilizando las arquitecturas de anillo con autoreestablecimiento, la red será reconfigurada automáticamente con reenrutación instantánea del tráfico hasta que el problema en el equipo haya sido reparado. De esta forma, las fallas en el mecanismo de transporte de red no se perciben enlaces end to end. Las fallas por tanto, no afectan los servicios, permitiendo a los operadores de red disponer totalmente de la amplia disponibilidad de los servicios y la garantía del correcto funcionamiento de los niveles altos de red.

Control de Software El suministro de canales para manejo de red en la estructura de frame SDH significa que lar de síncrona será completamente controlada por software. Los sistemas de administración de red no sólo mejoran las funciones de administración tradicionales tales como la operación con alarmas en la res, sino también proporcionarán muchas otras funciones como el monitoreo mejorado, manejo de configuración, administración de recursos, seguridad de red, administración de inventarios y la planeación y diseño de la red. La posibilidad de manejo remoto y mantenimiento centralizado resulta en grandes ahorros por la pérdida de tiempo del personal de mantenimiento al viajar a sitios distantes y por tanto, hay un ahorro en los gastos.

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Demanda de Ancho de Banda En una red síncrona será posible designar dinámicamente la capacidad de la red, o ancho de banda en demanda. Los usuarios de cualquier lugar en la red serán capaces de subscribirse en muy poco tiempo a cualquier servicio ofrecido en la red, alguno de los cuales requieren de grandes cantidades de anchos de banda. Un ejemplo de esto es una videoconferencia. Los usuarios podrán obtener el ancho de banda requerida para un enlace de videoconferencia al marcar el número apropiado, al contrario de la situación actual que un enlace de videoconferencia debe ser reservado con varios días de anticipación. Muchos otros servicios son disponibles en una red síncrona. Esto representa nuevas fuentes de ingreso para los operadores de red y proporcionan grandes ventajas para los usuarios. Algunos ejemplos de tales servicios son los servicios de paquetes switcheados a altas velocidades , interconexión LAN y televisión de Alta Definición (HDTV).

Perdurabilidad de las interconexiones de redes La jerarquía digital síncrona ofrece a los operadores de red una solución de red perdurable, además de la capacidad para el mejoramiento de software y extensiones al equipo existente.Ellos pueden confiar en que su inversión en el equipo es una buena inversión porque el modelo síncrono ha sido elegido como la red portadora para la próxima generación de redes de telecomunicaciones, SISDN. BISDN es la base del programa RACE en Europa. BISDN hará posible que los usuarios tengan acceso a la red a velocidades del orden de Mbps.

Estandarización Los estándares SDH implican que inicialmente, el equipo de transmisión de los diversos fabricantes puedan trabajar en un mismo enlace.A la capacidad para lograr esto se le denominó “mid-fiber meet” sucede como un resultado de estándares los cuales definen interfaces fiberto fiber en el nivel físico (fotón).Esto determina la velocidad de la línea óptica, longitud de onda, niveles de potencia, formas de pulso y codificación.La estructura de frame, encabezado y mapea de payload también se definen. Esta estandarización de equipo e interfaces en SDH implica que las operadoras de red tendrán libertad para elegir equipo diferente de diversos fabricantes y estar confiados en que podrán trabajar entre sí.Esto implica que los operadores evitarán los tradicionales problemas asociados de encerrarse en soluciones propias de un solo vendedor. Los estándares SDH también facilitan la interconexión entre las jerarquías Norteamericanas y Europeas.Utilizando la transmisión plesiócrona, esto era difícil, debido a las diferentes velocidades de transmisión utilizadas en ambos lados del Atlántico.

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El impacto del modelo Síncrono Es muy corto plazo, las operadoras de red emplearan el equipo de transmisión síncrona debido a que su mejoramiento en la calidad del a red y su reducción en los costos de operación comparados con la transmisión plesiócona.La visión a largo plazo de una red flexible y eficiente, con herramientas completas de administración de red lo hace más atractivo. Una vez que se implementen ampliamente los sistemas de transmisión síncrono, la forma en que la red sea diseñada, operada y administrada será cambiada completamente.Actualmente, la complejidad de la red hace que la implementación de nuevos servicios, sean una propuesta difícil.En una red síncrona, que es mucho más simple, los proveedores de servicios de ofrecer una gran variedad de servicios. De esta forma, SDH eliminará la complejidad de la red la cual restringe actualmente el crecimiento de nuevos servicios. Eventualmente una verdadera red de telecomunicaciones global evolucionará, en donde será posible transferir en forma transparente información de multimedia en cualquier lugar a cualquier hora.

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¿QUE ES ATM? ATM es un protocolo de transmisión de última generación, cuya sigla corresponde al método denominado Modo de Transferencia Asíncrona. Básicamente, es la tecnología que administra el ancho de banda asignado a cada una de las señales que circulan por la red, sean éstas voz, datos o imágenes, de manera que el usuario final la reciba en forma integrada. En el símil de una autopista, vendría a ser el factor que regula el tránsito de miles de vehículos, haciéndolo expedito, rápido y eficaz. En términos técnicos, ATM consiste en un protocolo en el cual la información a transmitir es almacenada en celdas de 53 bytes de largo, de los cuales 5 se usan en el control de la transmisión y los 48 restantes para el envío de información útil. La tecnología ATM comprende un tendido físico (cable de cobre, cable coaxial, enlace de microondas, enlace satelital o cable de fibra óptica), elementos de conmutación (switch), concentradores de acceso (HUB), dispositivos de adaptación (routers, codecs, etc), y dispositivos de interfaz (Tarjetas de comunicación, cámaras de vídeo, centrales telefónicas, etc.). El modo más corriente de acceso a ATM es la fibra óptica, un cable de silicio del grosor de un cabello humano, a través del cual viaja un rayo láser de alta densidad o un haz infrarrojo, el que transmite bits (ceros o unos) mediante una codificación parecida a la del alfabeto Morse. El protocolo ATM posee una capacidad de transmisión miles de veces superior a la de los medios convencionales, tales como el cable de cobre, el cable coaxial o el enlace satelital. Para transmitir datos o señales de audio o vídeo sobre un cable de fibra óptica, es necesario digitalizar previamente la señal. De eso se encarga un procesador situado en el interior del dispositivo de interfaz, sea una cámara de vídeo, una central telefónica, etc. ATM es un protocolo con mínima capacidad de control de errores y de flujo, lo que reduce el coste de procesamiento de las celdas ATM y reduce él numero de bits suplementarios requeridos en cada celda, posibilitando su funcionamiento a altas velocidades. El uso de ATM a altas velocidades se ve apoyado adicionalmente por el empleo de celdas de tamaño fijo, ya que de este modo se simplifica el procedimiento necesario en cada nodo ATM.

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La Llegada De Atm Las compañías de telecomunicaciones están investigando las conexiones con fibra óptica que atraviesan países y océanos a velocidades de Gigabits/sec, y les gustaría poder transportar en un único camino tanto trafico en tiempo real, como voz e imágenes de vídeo las cuales pueden aceptar algunas perdidas pero no retrasos, como trafico que no sea en tiempo real, como ficheros y datos de ordenadores que pueden aceptar retrasos pero no perdidas. El problema de transportar estos datos con diferentes características en una misma red aparece con el ancho de banda que necesita cada conexión ya que para imágenes de vídeo se requiere un alto ancho de banda por un corto periodo de tiempo y, por ejemplo para transmitir ficheros las necesidades son contrarias. Debido a estas necesidades de ancho de banda, el modo STM (Modo de Transferencia Sincrona) resulta ineficiente y se empieza a pensar en ATM. Fue propuesto por Bellcore (la parte de AT&T que se dedica a la investigación) en USA y en Europa por varias compañías de telecomunicaciones lo que dará dos posibles standards para ATM. La principal idea fue decir que en vez de identificar una conexión por un numero de cubos, identificar la conexión en cada cubo reduciendo la longitud de estos. Al reducir su longitud, si un cubo es perdido en un momento de congestión, los datos perdidos no son muchos y en algunos casos podrán ser fácilmente recuperados. Esto se precia mucho a la computación de paquetes y se llamo conmutación de paquetes de longitud fija a alta velocidad.

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Dos puntos finales en una red ATM están asociados con una vía llamada identificador del camino virtual (VCI) en vez de por un numero de cubos como era el caso de las redes STM. El VCI es transportado en la cabecera de los paquetes por lo que ya no es necesario que lleven una etiqueta como en el caso de STM. ¿Por qué existe actualmente tanto interés acerca de atm?

Podemos decir cuatro razones principales: 1. ATM se ha originado por la necesidad de un standard mundial que permita el intercambio de información, sin tener en cuenta el tipo de información transmitida. Con ATM la meta es obtener un standard internacional. ATM es una tecnología que va creciendo y es controlada por un consenso internacional, no por la simple vista o estrategia de un vendedor. 2. Desde siempre, se han usado métodos separados para la transmisión de información entre los usuarios de una red de área local (LAN) y los de una red de gran tamaño (WAN). Esta situación traía una serie de problemas a los usuarios de LAN's que quieran conectarse a redes de área metropolitana, nacional y finalmente mundial. ATM es un método de comunicación que se puede implantar tanto en LAN's como en WAN's. Con el tiempo, ATM intentara que las diferencias existentes entre LAN y WAN vayan desapareciendo. 3. Actualmente se usan redes independientes para transportar voz, datos e imágenes de vídeo debido a que necesitan un ancho de banda diferente. Por ejemplo, él trafico de datos tiende a ser "algo que estalla", es decir, no necesita comunicar por un periodo extenso de tiempo sino transmitir grandes cantidades de información tan rápido como sea posible. Voz y vídeo, por otra parte, tienden a necesitar un trafico mas uniforme siendo muy importante cuando y en el orden en que llega la información. Con ATM, redes separadas no serán necesarias. ATM es la única tecnología basada en estándar que ha sido diseñada desde el comienzo para soportar transmisiones simultaneas de datos, voz y vídeo. 4. ATM es un standard para comunicaciones que esta creciendo rápidamente debido a que es capaz de transmitir a una velocidad de varios Megabits hasta llegar a Gigabit. Tecnología de ATM La tecnología ATM es basada en poderosas y, flexibles conceptos. 1. Cuando necesitamos enviar información, el emisor "negocia" un camino en la red para que su comunicación circule por él hacia el destino. Una vez asignado el camino, el emisor especifica el tipo, la velocidad y otros atributos de la comunicación. 2. Otro concepto clave es que ATM está basado en el uso de conmutadores. Hacer la comunicación por medio de un conmutador (en vez de un bus) tiene ciertas ventajas:

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• Reserva de ancho de banda para la conexión • Mayor ancho de banda • Procedimientos de conexión bien definidos • Velocidades de acceso flexibles. Si usamos ATM, la información a enviar es dividida en paquetes de longitud fija. Estos son mandados por la red y el destinatario se encarga de poner los datos en su estado inicial. Los paquetes en ATM tienen una longitud fija de 53 bytes. Siendo la longitud de los paquetes fija, permite que la información sea transportada de una manera predecible. El hecho de que sea predecible permite diferentes tipos de trafico en la misma red. Los paquetes están divididos en dos partes, la cabecera y payload. El payload (que ocupa 48 bytes) es la parte del paquete donde viaja la información, ya sean datos, imágenes o voz. La cabecera (que ocupa 5 bytes) lleva el mecanismo direccionamiento. ATM Tiene Bastantes Beneficios • Una red para todo tipo de trafico. • Capacita nuevas aplicaciones. • Compatibilidad con las actuales redes físicas. • Incrementa la capacidad de migración. • Simplifica el control de la red. • Largo periodo de vida de la arquitectura. 1.Una única red ATM dará cabida a todo tipo de trafico (voz, datos y vídeo). ATM mejora la eficiencia y manejabilidad de la red. 2.Capacita nuevas aplicaciones debido a su alta velocidad y a la integración de los tipos de trafico, ATM capacitara la creación y la expansión de nuevas aplicaciones como la multimedia. 3.Compatibilidad-porque ATM no esta basado en un tipo especifico de transporte físico, es compatible con las actuales redes físicas que han sido desplegadas. ATM puede ser implementado sobre par trenzado, cable coaxial y fibra óptica. 4.Simplifica el control de la red ATM esta evolucionando hacia una tecnología standard para todo tipo de comunicaciones. Esta uniformidad intenta simplificar el control de la red usando la misma tecnología para todos los niveles de la red. 5.Largo periodo de vida de la arquitectura Los sistemas de información y las industrias de telecomunicaciones se están centrando y están estandarizado el ATM. ATM ha sido diseñado desde el comienzo para ser flexible en:

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• Distancias geográficas • Numero de usuarios • Acceso y ancho de banda(hasta ahora, las velocidades varían de Megas a Gigas).

¿Dónde se encuentra atm? ATM a pasado de la teoría a la realidad con productos y servicios disponibles hoy en día. EL ATM forum ha patrocinado demostraciones de interoperatibilidad para demostrar la tecnología y continua reuniéndose para discutir sobre la evolución de ATM. EL ATM coexiste con la actual tecnología LAN/WAN. Las especificaciones de ATM están siendo descritas para asegurar que el ATM integre las numerosas tecnologías de red existentes, a varios niveles (ie, Frame Relay, Ethernet, TCP/IP). Equipos, servicios y aplicaciones están disponibles hoy en día y están siendo actualmente usadas en redes. La industria de la telecomunicación se dirige al ATM.

ATM FORUM El ATM Forum se inicio en octubre de 1991 un conjunto de 4 empresas de ordenadores y telecomunicaciones. Desde su comienzo, ha visto un crecimiento sin precedentes, hasta (jun. 1994) tiene alrededor de 500 miembros. Los actuales miembros están agrupados en proveedores el equipo, los que fabrican los conductores, los proveedores de servicio, los transportadores y los usuarios finales. El ATM Forum es un consorcio de compañías que escribe especificaciones para acelerar la definición de la tecnología ATM. Estas especificaciones son luego pasadas al ITU-T(lo que era antes CCITT Comite Consultivo Internacional de Telefonia y Telegrafia) para su aprobación. El ITU-T reconoce Totalmente el ATM Forum como un grupo de trabajo creíble.

Arquitectura De ATM Voz Voz Datos Datos Vídeo Vídeo • (AAL): Capa de Adaptación: Inserta y extrae la información del payload. • (ATM): Adhiere y remove los 5 bytes del header • (PHY): Convierte a un apropiado formato eléctrico o óptico.

AAL

ATM

PHY

PHY

ATM

PHY

PHY

ATM

AAL

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ATM es una arquitectura estructurada en capas que permite que múltiples servicios como voz y datos vayan mezclados en la misma red. Tres de las capas han sido definidas para implementar los rasgos del ATM. La capa de adaptación garantiza las características apropiadas del servicio y divide todos los tipos de datos en payload de 48 bytes que conformaran el paquete ATM. La capa intermedia de ATM coge los datos que van a ser enviados y añade los 5 bytes de la cabecera que garantiza que el paquete se envía por la conexión adecuada. La capa física define las características eléctricas y las interfaces de la red. ATM no esta ligado a un tipo especifico de transporte físico.

Modelo De Referencia Del Protocolo Atm El modelo de referencia del protocolo hace mención a tres planos separados: • Plano de Usuario: permite la transferencia de información de usuario, y hace uso de

controles (control de flujo y de errores). • Plano de Control: realiza el control de llamadas y las funciones de control de conexión. • Plano de Gestión: incluye gestión de plano, que realiza funciones de gestión

relacionadas con un sistema como un todo y proporciona la coordinación entre todos los planos, y gestión de capa, que realiza funciones de gestión relativas a los recursos y a los parámetros residentes en las entidades del protocolo.

Capa superior

Capa de adaptación ATM (AAL)

Capa ATM

Capa física

Plano de gestión

Plano de control

Plano usario G u e s t i ó a de c a p a

G E S T I Ó N De P L A N o

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Paquetes De Atm La longitud de los paquetes en ATM es de 53 bytes. Los primeros 5 bytes corresponden a la cabecera y los restantes 48 al payload: ⏐<- - - - - - - - - - 5 bytes - - - - - - - - - - - - - - - - ->⏐<- - - - - - 48 bytes - - - - ->⏐ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ⏐ VCI Label ⏐ control ⏐ header checksum ⏐ optional adaptation ⏐ payload ⏐ ⏐ 24 bits ⏐ 8 bits ⏐ 8 bits ⏐ layer 4 bytes ⏐ 44 or 48 ⏐ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Los 48 bytes del payload pueden contener 4 bytes indicando la capa de adaptación y los 44 bytes o los 48 bytes restantes llevando datos. Esto se especificara con un bit que se encuentra en el campo de control de la cabecera. El campo de control donde la cabecera también contiene un bit que indica si el paquete es de control o es un paquete normal y también posee otro bit para indicar si el paquete se puede eliminar en caso de congestión o no.

Estructura De Un Paquete ATM

ATM UNI Cell Structure La siguiente Figura corresponde a la estructura de un paquete de ATM: BIT 8 7 6 5 4 3 2 1 |-------------------------------------------| | GFC | VPI | 1 |-------------------------------------------| | VPI | VCI | 2 |-------------------------------------------| | VCI | 3 |-------------------------------------------| OCTET | VCI | PT | CLP | 4 |-------------------------------------------| | HEC | 5 |-------------------------------------------| | Cell Payoad (48 Octets) | 6-53 |-------------------------------------------|

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CFC - Generic Flow Control VCI - Identificador del canal virtual CLP - Celda de Baja Prioridad VPI - Identificador del camino virtual PT - Tipo de Payload HEC - Control de error en la cabecera Un paquete en ATM es la información básica transferida en las comunicaciones B-ISDN de ATM. Los paquetes tienen una longitud de 53 bytes. Cinco de estos bytes forman la cabecera y los 48 bytes que quedan forman el campo de información del usuario llamado "payload". La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete NNI (Interfaz red – red):

La siguiente estructura corresponde a la cabecera de un paquete UNI(interfaz usuario – red):

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La cabecera se divide en los campos GFC, VPI, VCI, PT, CLP y HEC. Los tamaños de estos campo difieren mínimamente entre el NNI y el UNI. Los tamaños de los campos son los siguientes:

Control de Flujo Generico (GFC): Aunque la función primaria de este campo es el control del acceso físico, a menudo se usa para reducir celda en servicios CBR, asigna capacidad de feria para servicios VBR, y para hacer control de trafico en flujos VBR. Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier (VPI/VCI): La función de los campos VPI/VCI es indicar él numero de canal/camino virtual, por lo cual los paquetes que pertenezcan a la misma conexión pueden ser distinguidos. Se asigna un único VPI/VCI para indicar el tipo de paquete que viene, paquetes sin asignar, paquetes OAM de la capa física.

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Tipo de Payload (PT) El campo PT deberá informar si la información del usuario ha llegado o los paquetes ATM han sufrido congestión.

Cell de Baja Prioridad (Cell Loss Priority) (CLP) El campo CLP se usa para decir al sistema si el paquete debe ser descartado o no en momentos de congestión. Los paquetes ATM con CLP= 0 tienen una prioridad menor que los paquetes ATM con CLP= 1. Por lo tanto, cuando se produce congestión, los paquetes que tienen el campo CLP= 1 antes son quitados antes que los que tienen el campo CLP= 0.

Header Error Control(HEC): HEC es un byte de CRC de la cabecera que es usado para detectar y corregir errores en los paquetes.

La Capa Fisica Las especificaciones de la capa física no son una parte de la definición de ATM pero los comités la consideran como si lo fuera: T1S1 ha estandarizado en SONET la capa física preferida y la clasificación STS hace referencia a las velocidades de las conexiones de SONET (ejem. STS –3c soporta 155.5 Mbit/sec, STS – 12 soporta 622 Mbit/sec, y STS-48 soporta 2.4 Gbit/sec) siendo posibles velocidades superiores e inferiores. El SDH especifica como los paquetes son estructurados y transportados sincronamente a lo largo de conexiones de fibras ópticas.

Control De Trafico En Atm Una red ATM necesita tener unas capacidades para controlar él trafico dando cabida a las distintas clases de servicios y a supera posibles errores que se pueden producir dentro de la red en cualquier tiempo (ejem. Un problema con la capa física). La red tiene que tener las siguientes capacidades para controlar él trafico. • Recursos de dirección de la red. • Control de admisión de una conexión. • Uso de parámetros de control y de parámetros de control de red. • Control de Prioridad. • Control de Congestión.

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Procedimientos De Control De Trafico Y Su Impacto En La Direccion De La Red Los procedimientos de control de trafico en redes ATM actualmente no están completamente estandarizados. Pero la meta de estos procedimientos es: • Conseguir una buena eficiencia en la red. • Dar calidad al servicio requerido por el usuario. Con un método que es generalmente aplicable. Por lo tanto, unos controles de trafico mas sofisticados y unas acciones para los recursos de la red están siendo tenidas en cuenta. El problema fundamental en las redes ATM es los comportamientos de los paquetes en los procesos de llegada. Se ha visto que la calidad del servicio depende mucho de este comportamiento. Por lo tanto, es necesario usar modelos de trafico para evaluar la ejecución. Recursos De Direccion De La Red Un instrumento de recurso de dirección de la red que puede ser usado para el control de trafico es la técnica de los caminos virtuales. Agrupando varios canales virtuales un camino virtual, otras formas de control pueden ser simplificadas (ejem. Cac y upc) . Los mensajes para el control de trafico pueden ser mas fácilmente distribuidos en un canal virtual que estará dentro de un camino virtual.

Control De Admision De Una Conexión El control de admisión de una conexión es la colección de acciones tomadas por la red durante la fase de instalación para establecer si un camino/canal virtual puede ser aceptado por la red. Una conexión sola puede ser establecida si los recursos disponibles de la red son suficientes para establecer la conexión con la calidad que requiere el servicio. La calidad de servicio de los canales existentes no debe ser afectada por la nueva conexión. Dos clases de parámetros están previstos para mantener el control de admisión de una conexión: • Un conjunto de parámetros que describen las características del trafico en el origen. • Otro conjunto de parámetros para identificar la calidad que el servicio requiere.

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El control de admisión de conexión es la primera línea de defensa de autoprotección de la red ante una carga excesiva. En esencia, cuando un usario solicita una nueva VCC o VPC, debe especificar (implícita o explícitamente) las caracteristicas de tráfico para la conexón en ambas direcciones. Parametros de trafico usados en la definición de calidad de servicio de vcc/vpc.

Parámetro Descripción tipo de trafico

Velocidad de pico de celdas (PCR) Límite superior de trafico que puede CBR, VBR Presentarse en una conexión ATM. Variación del retardo de celdas (CDV) Límite superior de la variabilidad en CBR, VBR El patrón en recepción de celdas Observado en un único punto de De medida en referencia a la Velocidad de pico de celdas. Velocidad sostenible de celdas (SCR) Límite superior de la velocidad VBR Promedio de una conexión ATM, Calculado sobre la duración de una Conexión. Tolerancia a la aparición de ráfagas Límite superior de la variabilidad en El patrón de recepción de celdas observando en un único punto de medida en referencia a la velocidad sostenible de celdas.

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Uso De Parámetros De Control Y Parámetros De Control De La Red El uso de parámetros de control (UPC) y los parámetros de control que tiene la red (NPC) hacen la misma función en diferentes interfaces. La función de los UPC es desarrollada en las interfaces del usuario, mientras que la función de los NPC se realiza en los nodos de la red. El propósito principal de los UPC/NPC es de proteger los recursos de la red ya que puede llegar a afectar la calidad de servicio de otra conexión ya establecida. El uso de parámetros supervisores incluye las siguientes funciones: • Verificar la validez de los valores de los VPI/VCI. • Supervisión del volumen de trafico de la red. • Supervisión de todo el volumen de trafico aceptado en un nuevo acceso. El uso de parámetros de control puede simplificar el rechazo de paquetes que llevan errores en sus parámetros de trafico. Una medida menos rigurosa puede consistir en marcar los paquetes erróneos y dejarlos en la red si no causan daño.

Control De Prioridad Los paquetes de ATM tienen un bit de prioridad de perdida en la cabecera del paquete así el cual puede tomar por lo menos dos valores diferentes. Una conexión sencilla de ATM puede tener ambos valores cuando la información transmitida esta clasificada en partes mas o menos importantes.

Control De Congestion El control de congestión es un estado de los elementos de la red en el cual él trafico sobrepasa los recursos de la red y esta no es capaz de garantizar la calidad de los servicios a las conexiones establecidas. El control de congestión es un medio de minimizar los efectos de la congestión impidiendo que estos se propaguen. Pueden emplear CAC y/o UPC para evitar situaciones de congestión.

Canales y Caminos Virtuales ATM provee dos tipos de conexiones para el transporte de datos: Caminos virtuales y Canales virtuales. Un canal virtual es una tubería unidireccional formado por la suma de una serie de elementos de la conexión. Un camino virtual esta formado por la suma de una serie de

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elementos de la conexión. Un camino virtual esta formado por una conexión de estos canales. Cada camino y cada canal tienen un identificador asociado. Todos canales dentro de un camino sencillo tienen que tener un identificador de canal distinto pero pueden tener el mismo identificador de canal si viajan en caminos diferentes. Un canal individual puede por lo tanto ser inequívocamente identificado por su numero de canal virtual y por él numero de camino virtual. Él numero de canal y camino virtual de una conexión puede diferir del origen al destino si la conexión se conmuta dentro de la red. Los canales virtuales que queden dentro de un camino virtual sencillo en una conexión tendrán los mismos identificadores de canales virtuales. La secuencia de paquetes es mantenida a través de un canal virtual. Cada canal y camino virtual han negociado un QOS asociado. Este par metro incluye valores para controlar la perdida y retardo de paquetes. El concepto de camino virtual se desarrolló en respuesta a una tendencia en redes de alta velocidad en la que el costo de control está alcanzado una elevada proporción del costo total de la red. El uso de caminos virtuales presenta varias ventajas: • Arquitectura de red simplificada: las funciones de transporte de red pueden ser

diferenciadas en las relativas a una conexión lógica individual (canal virtual) y en aquellas relacionadas con un grupo de conexiones lógicas (camino virtual.

• Incremento en eficiencia y fiabilidad: la red gestiona entidades agregadas menores. • Reducción en el procesamiento, y tiempo de conexión pequeño: gran parte del trabajo

se realiza cuando se establece el camino virtual. Reservando capacidad en un camino virtual con anticipación a la llegada de llamadas posteriores, se pueden establecer

Camino de transmisión (medio físico)

Camino

Canales vi r tual

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nuevos canales virtuales con funciones de control sencillas realizadas en los extremos del camino virtual.

• Servicios de red mejorados: el camino virtual se usa internamente a la red y es también

visible al usuario final. Así, el usuario puede definir grupos de usuarios cerrados o redes cerradas de haces de canales virtuales.

Conexión de un canal/camino virtual: Existen cuatro formas en que un canal/camino virtual pueden sé instalados. 1) El canal/camino virtual se puede reservar con la red como en el caso de conexiones

permanentes o semipermanentes. 2) Una nueva conexión puede ser instalada por medio de procedimientos de señalamiento

a través de un canal de señalamiento virtual. 3) Una conexión puede ser instalada como el resultado de un procedimiento de señales

hechas por el usuario. 4) Una nueva conexión de un canal virtual puede ser instalada dentro de una conexión de

camino virtual existente entre dos nodos de la red. Durante la instalación el usuario negocia un QOS con la red y los parámetros de trafico son configurados.

Relacion Entre Atm Y B-Isdn Se puede resumir en una frase: ATM hace posible el B-ISDN en una realidad. Esto no nos da una idea acertada de la relación: El ISDN (Integrated Services Digital Network) se desarrollo durante los 80´s. Tomo una canal básico que podía operar a 64kbps (canal B) y combinaciones de otros (canales D) para formar la base para las redes de comunicaciones. Sin embargo, al mismo tiempo, la demanda de comunicaciones a alta velocidad (FDDI LAN y DQDB LAN) y comunicaciones de vídeo aumentaba rápidamente. Por esto se creo Broadband-ISDN la cual solo es una extensión de ISDN por lo cual las funciones de comunicaciones entre redes, vídeo teléfono, videoconferencia, etc., son tratadas como en el ISDN tradicional. Esta diversidad de servicios precisan unas velocidades de 155Mbps, 622Mbps y 2.4Gbps y unas determinadas transmisiones y conexiones para esas velocidades. Mientras que SDH se usaba para las transmisiones, la conmutación de paquetes apareció como la solución al problema de las conexiones.

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Las conexiones para broadband no son sencillas de realizar debido a la necesidad unos anchos de banda de varias decenas de bps que pueden llegar a 100 Mbps para transmitir ciertas señales. Esto nos puede llevar entre varios segundos a varias horas. Como ATM resuelve estos problemas, B-ISDN pueden existir como una realidad y llegar a ser implementado en un futuro en redes.

Emulación De Redes Lan ATM Un ejemplo de una LAN ATM núcleo que incluye enlaces hacia el mundo exterior. En este ejemplo, la red ATM local consta de cuatro conmutadores interconectados con enlaces punto a punto de alta velocidad operando a las velocidades de transmisión de datos estándares de 155 y 622 Mbps. En la configuración preexistente hay otras tres redes LAN, cada una de ellas con una conexión directa a uno de los conmutadores ATM. La velocidad de transmisión de datos desde un conmutador ATM conectado a una LAN se ajusta a la velocidad de datos de esta LAN.

Ejemplo de configuración de red LAN ATM

Arquitectura Del Protocolo La arquitectura del protocolo involucrado en la emulación de redes LAN ATM. En este caso vemos la interacción de un sistema de conexión ATM con un sistema final conectado a una LAN tradicional. El puente lógico debe ser capaz de convertir tramas MAC en celdas ATM y viceversa. Ésta es una de las funciones clave en la emulación de redes LAN ATM.

FDII

100 Mbps

LAN ATM Enlace a otra.

Mbps Mbps

Ethernet 100-Mbps

Ethernet 100-Mbps

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Estación ATM Conmutador ATM Conversor Estación en Ethernet

Redes Lan Emuladas Es posible configurar varias LAN emuladas lógicamente independientes. Una LAN emulada admite un único protocolo MAC, del que se encuentran definidos actualmente des tipos: Ethernet/IEEE 802.3 y IEEE 802.5 (anillo con paso de testigo). Una LAN emulada consta de una combinación de: • Sistemas finales en una o más LAN tradicionales. • Sistemas finales conectados directamente a un conmutador ATM.

Cada sistema final en una LAN emulada debe tener una única dirección MAC. El intercambio de datos entre los sistemas finales a través de la misma LAN emulada involucra el uso del protocolo MAC, y es transparente a las capas superiores.

Aplicaciones

TCP/IP

LLC

Emulación LAN

AAL 5

ATM

Capa física Física Física

ATM

Física Física Capa Física

MAC

LLC

TCP/IP

Aplicaciones

ATM

AAL 5

Capa MAC

Emulacion LAN

Logica de puente

PuenteLAN

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La capa de adaptación de ATM: AAL - Para que con ATM se soporten varios tipos de servicios con diferentes características y requerimientos de sistema, se necesita algo para adaptar las diferentes clases de aplicaciones a la capa intermedia de ATM. Esta función es desarrollada por AAL. Cuatro tipos de AAL eran originalmente recomendados por CCITT. Dos de estos (3 y 4) han sido unidos en uno. AAL1 - Soporta los servicios orientados a conexión que requieren tasas constantes de bits y tiene unos requerimientos de tiempo y retardo específicos. AAL2 - Soporta los servicios orientados a conexión que no requieren tasas constantes de bits. En otras palabras, aplicaciones con tráfico variable. AAL3/4 - Este AAL satisface los servicios que requieren una tasa de bits variable y son orientados a conexión así como los que no son orientados a conexión. Originalmente existían el AAL3 y AAL4 pero han sido unidos en uno solo cuyo nombre pasa a ser AAL3/4. ALL5 - Soporta servicios orientados a conexión que requieren una tasa de bits variable. La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas mas altas que usan el servicio ATM. Su propósito principal es el de resolver cualquier disparidad entre un servicio requerido por el usuario y atiende los servicios disponibles del ATM layer. La capa de adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes:

Relación de temporización entre el origen y el destino

Clase A Clase B Clase C Clase D

Requerido

Requerido

Tasa de bits Constante Variable

Modo de conexión

Orientado a conexión No orientado a conexión

Protocolo AAL Tipo 1 Tipo 2 Tipo3/4,Tipo 5 Tipo 3/4

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1) Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo. 2) Tasa de bit constante/variable. 3) Modo de conexión. Estas propiedades definen ocho clases posibles, cuatro se definen como B-ISDN Clases de servicios. La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN: AAL-1 AAL-2 AAL-3 AAL-4 La capa de adaptación se divide en dos subcapas: 1) Capa de convergencia En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de información que va a ser transportada. 2) Capa de Segmentación y reensamblaje: Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el reensamblaje en el destino.

AAL1: AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo. Debe enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.

Capa de convergencia: Las funciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó. Provee la corrección de errores.

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Capa de segmentación y reensamblaje: En esta capa los datos son sementados y se les añade una cabecera. La cabecera contiene 3 campos (ver diagrama) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o perdida de un paquete. Numero de secuencia para la proteccion usado para corregir errores que ocurren en él numero de secuencia. Indicador de capa de convergencia usado para indicar la presencia de la función de la capa de convergencia.

ALL 2 AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo. Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta pueda recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.

Capa de convergencia Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo desde el origen al destino.

Capa de segmentación y recuperación: El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera contiene dos campos. Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas. El tipo de información es: BOM, comenzando de mensaje COM, continuación de mensaje EOM, fin de mensaje O indica que el paquete contiene información de tiempo u otra. El payload también contiene dos de campos: Indicador de longitud que indica él numero de bytes validos en un paquete parcialmente lleno. CRC que es para hacer el control de errores.

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AAL 3 AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación: 1) Fiable: En caso de perdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado. 2) No fiable: La recuperación del error es dejado para capas mas altas y el control de flujo es opcional.

Capa de convergencia La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos secciones 1)Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS. Añade una cabecera y un payload a la parte común. La cabecera contiene 3 campos: Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común. Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia. Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje. El payload también contiene 3 campos: Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la misma longitud. Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común del CS(capa de convergencia). El campo de longitud tiene la longitud de la parte común del CS. 2) Parte especifica del servicio. Las funciones proveídas en esta que capa dependen de los servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de errores y puede incluir también funciones especiales. Capa de segmentación y reensamblaje En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que contiene la información necesaria para la recuperación de errores y reensamblaje se añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos: 1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload. Tiene uno de los siguientes valores:

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BOM: Comenzando de mensaje COM: Continuación de mensaje EOM: Fin de mensaje SSM: Mensaje cinco en el segmento 2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete. 3) Identificador de multiplexacion. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM. El payload contiene dos de campos: 1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente lleno. 2) CRC es para el control de errores.

ALL 4: AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4 provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita.

AAL5 El estudio del Aal de tipo 5, cada vez más popular, especialmente para aplicaciones ATM en LAN. Este protocolo se introdujo para ofrecer un transporte eficiente para protocolos de capas superiores orientados a conexión. El tipo 5 se introdujo con los siguientes fines: • Reducir el coste suplementario de procesamiento del protocolo. • Reducir la transmisión suplementaria. • Asegurar la adaptabilidad a los protocolos existentes.

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BIBLIOGRAFIA Comunicaciones y Redes de Computadores Autor: William Stalling Editorial:Prentice Hall Quinta Edicion http://www.uchile.cl/dic/resatm.htm http://www.atmforum.com http://a01-unix.gsyc.inf.uc3m.es/-bluff/int/ http://www.nec.com.au/mm-atm7.htm

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ANEXOS

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Redes de computo

Antecedentes históricos

Introducción El vertiginoso avance tecnológico que han experimentado los campos de la electrónica y la computación en los últimos 50 años, permitieron incrementar la capacidad y velocidad de los sistemas de comunicación de datos. Por esta razón se considera importante conocer el desarrollo de las computadoras en sus diversas etapas, así como los distintos mecanismos para su interconexión. Actualmente existen varios tipos de redes de cómputo establecidas por las diferentes plataformas tecnológicas desarrolladas por los fabricantes, para entender su arquitectura de una manera sencilla se analizan en este capítulo los conceptos básicos de la computación, así como los elementos que pueden integrar una red. Posteriormente, se tratan a detalle las tecnologías que tienen un papel preponderante en el desarrollo de estas redes.

Breve historia de las computadoras En 1834, el inglés Charles Babbage anticipó el nacimiento de lo que hoy se conoce como computadora, inventando una “máquina diferencial” capaz de computar tablas matemáticas mediante un complejo sistema de engranes. En 1834, Lady Ada Augusta Lovelace (auspiciadora económica del invento de Babbage), le sugirió que utilizara las tarjetas perforadas empleadas en los telares electromecánicos para proporcionarle distinta información a su máquina, esto le evitaría tener que cambiar los engranes y mecanismos al hacer un cómputo distinto. Por otra parte, mientras trabajaba en el perfeccionamiento de su invento, Babbage concibió la idea de una “máquina analítica”, capaz de tener una comunicación “inteligente”, la llamó “la locura de Babbage”. Después sirvió como modelo de inspiración para los futuros inventores de lo que hoy se conoce como computadora.

Computadoras Electrónicas La idea de utilizar dispositivos de conmutación, primero eléctricos y después electrónicos, fue motivada por la necesidad de crear un lenguaje sencillo con el que una máquina podría comunicarse con las personas ( a través de la representación de señales eléctricas en unos y ceros en un código binario), también porque los dispositivos electrónicos son más veloces que cualquier dispositivo mecánico jamás construido.

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Primera generación de computadoras (1946-1959) Durante la Segunda Guerra Mundial, los militares norteamericanos al requerir mayor velocidad y precisión en los cálculos para dirigir con exactitud la trayectoria de los disparos de sus cañones, patrocinaron un proyecto desarrollado en la Universidad de PennsyIvania para crear una máquina electrónica capaz de efectuar dicho tarea, esta máquina que fue conocida como ENIAC (Electronic Numerial integrator and Computer) pesaba aproximadamente 30 toneladas y ocupaba una habitación completa. Su funcionamiento se basaba en la conmutación casi simultánea de cientos de “válvulas electrónicas” que tenían la desventaja de disipar gran cantidad de calor y su vida útil era muy limitada; los tiempos de operación de esta computadora eran del orden de algunos milisegundos.

Segunda generación de computadoras ( 1959-1964 ) Con la invención del transistor como primer dispositivo electrónico de estado sólido, a mediados de la década de los 50, el tamaño de las computadoras, así como los tiempos de procesamiento se redujeron notablemente a aproximadamente 100 microsegundos. Sin embargo, la interconexión entre los distintos componentes los hacia todavía demasiado voluminosa. Durante esta etapa surgen importantes compañías como IBM, que incorpora lectores de tarjetas y cintas magnéticas a sus computadoras, pero únicamente fabricadas para fines industriales.

Tercera generación de computadoras (1969-1971) En esta época, el desarrollo de la computación y la electrónica es favorecida por el programa especial norteamericano, con el desarrollo de los primeros circuitos integrados y la primera minicomputadora. Asimismo, aparecen los lenguajes de alto nivel tales como el COBOL y el FORTRAN, que simplifican notablemente la tarea de los programadores y surge el concepto de multiprogramación.

Cuarta generación de computadoras ( 1971-actualidad ) 1971-72-79 esta etapa se caracteriza por la aparición del primer microprocesador el 8080 de INTEL TM, que permite a la gente común por primera vez experimentar, e incluso hacer su propia computadora. Otros aspectos notables son la aparición del disco flexibles y las Interfaces de entrada/salida.

Década de los 80 Se comercializan las computadoras personales ( PCs ) y se genera una gran cantidad de software de aplicación especifica y sistemas operativos que permiten concentrarlas en red.

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Se desarrollan sistemas multiusuarios y emergen las redes de área local o LANs ( Local Area Networks ), que posteriormente serían utilizadas en todo el mundo.

Década de los 90 Las redes de cómputo se convierten en una necesidad para pequeñas y medianas empresas en el desarrollo de una cultura de sistemas de información. Aparecen computadoras con mayor velocidad y capacidad de procesamiento. Las computadoras portátiles ( Laptops, handtops ) empiezan a comercializarse rápidamente y evoluciona el concepto de Telecommuting ( trabajo en casa ), edificios inteligentes y oficinas virtuales para tener la capacidad de comunicarse a su red de cómputo desde cualquier parte, y accesar a servicios multimedia, así como a los servicios de Internet entre otros.

Evaluación de las redes de cómputo. El primer paso en la evaluación de las redes de cómputo se inició con el empleo de terminales tontas; utilizadas únicamente para enviar información hacia una computadora central llamada anfitriona o host. Posteriormente, apareció el concepto de tiempo compartido, que consistía en la conexión de terminales tontas a un host ¸ se encontraba enlazado a una macrocomptadora ( mainframe ) que realizaba el procesamiento. Empleo de terminales tontas para el envío de información a una computadora central o Host.

Terminal tonta Terminal tonta

Terminal tonta

host

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Procesamiento de información bajo el concepto de tiempo compartido. Con la introducción del procesamiento en tiempo real, el usuario podía ver el resultado del procesamiento de la información en cuando el tecleaba. El incremento en el uso del tiempo compartido por más usuario creó la necesidad el manejo de estándares para lograr agilizar la comunicación con la computadora anfitriona, ya que cada host manejaba distintos estándares. En 1964 se crea el estándar para el intercambio de información ASCII (American Standard Code for Information Interchange), el cual consta de 128 caracteres formados con 7 bits cada uno . El nacimiento de las microcomptadoras o computadoras personales marcó la pauta de lo que sería la revolución de la computación. La computadora personal le permitió al usuario tener en su escritorio la capacidad del procesamiento de información y el acceso a bases de datos sin tener que depender de ninguna otra máquina. Una vez desarrollados programas como hojas de cálculo y procesadores de texto, surge la necesidad de conectarse a otros sistemas de cómputo para lo que se diseñó software de comunicación con la computadora central, haciendo que la recepción y envío de información host-PC fuera más rápida y económica que host-terminal tonta.

Terminal tonta Terminal tonta

Terminal tonta

host

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Con las mejoras en el procesamiento y almacenamiento de información se redujeron cada vez más las diferencias entre las macrocomputadoras, las PCs y las minicomputadoras. La necesidad de interconexión entre PCs y el hecho de poder compartir recursos e información dio como resultado la aparición de las primeras redes de área loca LANs. Conforme se extendió la implementación de LANs, la necesidad de comunicarlas se convirtió en un aspecto de gran importancia para las empresas, apareciendo las redes de área amplia WANs (Wide Area Network ). En el capítulo 4 se analizan en detalle este tipo de redes.

Red de Área Amplia ( WAN ) Para entender una red de cómputo es necesario identificar las partes que la componen y cómo funcionan. El elemento principal de una red lo constituye los sistemas de cómputo, por lo que sus características y funcionamiento son tema de la siuguiente sección.

Sistemas de Cómputo Introducción

LAN LAN

LAN

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Un sistema de cómputo es un equipo electrónico que procesa e intercambia información (codificada en forma binaria), a través de dispositivos periféricos de entrada y salida que le permiten al usuario estar en “comunicación”. En el pueden identificarse dos unidades funcionales; software y Hardware. El software lo forman todas las instrucciones necesarias para que el sistema de cómputo realice el procesamiento de información; la secuencia de estas instrucciones se identifica como programa y los datos procesados por los programas son las bases de datos. El hardware está constituido por los componentes electrónicos y electromecánicos que comprenden la parte física del sistema de cómputo.

Hardware de un sistema de cómputo. El hardware se divide en 3 partes fundamentales: la unidad de procesamiento central (CPU ), la unidad de memoria y el procesador de entrada/salida.

La unidad central de procesamiento La CPU (Central Processing Unit) contiene varios registros de almacenamiento de información, así como una unidad de aritmética lógica y circuitos de control.

Unidad de memoria La unidad de memoria está compuesta por un grupo de circuitos que almacenan información binaria. En un sistema de cómputo se emplean 2 tipos de memoria; las memorias de acceso aleatorio RAM ( Random Access Memory ) y las memorias de lectura únicamente ROM ( Read Only Memory ). La memoria RAM tiene la capacidad de escritura y lectura de forma aleatoria. Sin embargo, es de tipo volátil ya que la información almacenada en ella se perderá en el momento que se desconecta su alimentación. El propósito fundamental de las memorias en su sistema de cómputo, es almacenar temporalmente cualquier dato o instrucción del microprocesador, por lo que a mayor capacidad de memoria de un sistema de cómputo, mayor será la velocidad a la que puede “correr ” o procesar información. La capacidad de memoria para alojar archivos y programas en un sistema de cómputo típico no es suficiente; resulta más económico utilizar dispositivos de almacenamiento de bajo costo como respaldos para guardar información. Se le llama memoria principal a aquella que se comunica directamente con la CPU, y memoria auxiliar a la que sirve de respaldo. Los dispositivos de memoria auxiliar más comunes son los discos y las cintas magnéticas, los cuales almacenan la información que no se requiere de momento en el procesador.

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Procesador de entrada/salida Existe un procesador de entrada/salida ( IOP ), encargado de controlar el flujo de información que provenga o se dirija hacia el interior del sistema de cómputo. Algunos ejemplos de estos son los monitores, discos magnéticos, teclados e impresoras como se indican.

Definición y Tecnologías.

¿Qué es una red de cómputo? Para el desarrollo de esta sección, el punto de partida consiste en definir lo que es una rd de computadoras ( red de cómputo ) en términos generales. Uyless Black, en su libro Redes de Computadoras la define como; un grupo de computadoras ( y terminales, en general ) interconectados través de uno o varios caminos o medios de transmisión. Si se analiza el concepto anterior, se concluye que los elementos básicos de una red de cómputo son los ordenadores ( sistemas de cómputo ), los medios de transmisión y los dispositivos que permitan interconectarlos.

Clasificación de las tecnologías de red El objetivo principal de las redes de cómputo es permitir la comunicación de datos entre los sistemas de computacionales de una organización. Considerando las distancias existentes

Cintas magnéticas

Discos magnéticos

MEMORIA CACHE

MEMORIA PRINCIPAL

Procesador E/S

CPU

Memorias Amplias

Operación del procesador de entrada/salida

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entre estos sistemas, las tecnologías para redes se clasifican de acuerdo área de cobertura para la que fueron diseñadas como se indica a continuación.

Redes de Área Local ( Local Area Networks ) Una LAN provee una comunicación de alta velocidad ( 4-10 Mbps ) y corta distancia ( de algunos metros a pocos Kilómetros ) entre dispositivos inteligentes como PCs, que permite a los usuarios intercambiar archivos o mensajes y compartir el uso de dispositivos como impresoras, plotters. Servidores de archivos o de comunicaciones. En el capítulo 4 se amplían varios aspectos relacionados con la tecnología de LANs.

Red de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network ) Las MANs se encuentran entre las LANs y WANs, con una cobertura que comprende desde unos Kilómetros hasta cientos de kilómetros, y una velocidad de transmisión de unos cuantos Kpbs a Gbps, sirve como el backbone que interconecta varias LANs distribuidas o puede proveer acceso la red metropolitana o a una red pública de cobertura amplia. La descripción de algunas tecnologías MANs se incluyen en el capítulo 5.

Redes de Área Amplia (Wide Area Network) Las primeras redes instaladas emplearon medios de transmisión públicos que permitieron a los sistemas de cómputo comunicarse a través de grandes distancias. Las redes que comunican a un amplio grupo de usuario separados geográficamente son identificadas como redes de área amplia ( WAN ) Las WANs han evolucionado; actualmente los dispositivos conectados a estas redes pueden ser terminales inteligentes, PCs, estaciones de trabajo, minicomputadoras e incluso LANs, .su definición yu funcionamiento se discute en el capítulo 4, mientras que la tecnología de Conectividad se tratan en la sección 2.5. las principales tecnologías desarrolladas para este tipo de redes ( X.25, Frame Realy , ATM ) se analizan ampliamente en los capítulos 6,7 y 9

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Configuración de una Red de Área Amplia.

Tecnologías de procesamiento de red. Otro aspecto importante de una red de cómputo es le tipo de procesamiento que se efectúa en los sistemas que la integran. El tipo de procesamiento requerido por una organización en particular incluye en la selección de la tecnología de red a utilizar, por lo que se clasificarán las redes de acuerdo al tipo de procesamiento soportado.

Procesamiento centralizado Es el utilizado en los mainframes y minicomputadoras. Los usuarios se conectan a las máquinas mediante terminales tontas incapaces de procesar información. Las aplicaciones residen en el sistema de cómputo central, el cual se hace cargo de los requerimientos generados por las terminales y el proceso del programa. Algunos de los problemas de estas tipo de redes es la degradación del servicio al aumentar el número de terminales conectadas al sistema.

LAN 1

LAN 2

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Procesamiento distribuido Se utiliza en las LANs donde los sistemas de cómputo con PCs capaces de efectuar un procesamiento local. Básicamente, el procesamiento distribuido consiste en ejeecutar partes de una aplicación en varios sistemas de cómputo de la red. Existen diversas maneras de manejarlo en las aplicaciones; la tendencia actual es la arquitectura cliente-servidor.

Red Enterprise El diseño, instalación y operaicón de redes de computadoras es vital para el funcionamiento de las organizaciones modernas. Durante la década pasada, las organizaciones instalaron complejas y diversas redes, conectando mainframes, minicomputadoras, computadoras personales, estaciones de trabajo, terminales y otros dispositivos ( ver sección 2.1.3 ). [2.1] A continuación se analizan las características y elementos de los distintos tipos de redes de cómputo que utilizan las organizaciones y como pueden interconectarse para integrar una Red Enterprise.

Definición El concepto de Red Enterprise apareció recientemente en la industria de las Telecomunicaciones, definiéndose como: la red de computadoras que resulta de interconectar las distintas redes existentes a lo largo de una organización, diseñada para cubrir todas sus necesidades.

Objetivo La meta de la Conectividad de Redes Enterprise es facilitar la computación empresarial, en la que los usuarios, a través de una organización, sean capaces de comunicarse entre sí y accesar datos, servicios de procesamiento, aplicaciones y otros recursos, sin importar dónde están localizados. El reto es proveer a la organización con facilidades de Conectividad que cubran las necesidades de la computación empresarial a un costo razonable. La compatibilidad es un factor clave en la provisión de Conectividad entre todos los usuarios y recursos en la red empresarial.

Bloque de construcción de una Red Enterprise [2.1] La tarea de construir una Red Enterprise consiste en interconectar diferentes redes individuales existentes de tal manera que constituyan un todo coherente. Estas redes generalmente usan tecnología de Conectividad LAN, tecnología WAN o ambas. En la mayoría de los casos se identifican las redes existentes de una organización dentro de 2 categorías: redes departamentales y redes tradicionales. Las primeras usan tecnología LAN para interconectar sistemas, y las redes tradicionales usan tecnología WAN para

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conectar mainframes o minicomptadoras a grupos de terminales. La mayoría de redes empresariales deben incorporar la amplia variedad de LANs departamentales que han crecido en paralelo con las redes tradicionales WANs dentro de una organización.

Elementos fundamentales.

Elementos de una red de Cómputo. En esta sección se identifican cuáles son los elementos fundamentales que integran una red de cómputo de tipo LAN, así como sus características principales. Los elementos son: el servidor, las estaciones de trabajo, las tarjetas de interface de red, el cableado y el sistema operativo de red. A continuación se presenta una explicación de cada uno de ellos.

Servidor Es el sistema de cómputo central que ejecuta un software especializado para proveer acceso compartido a los usuarios de la red; es el sistema operativo de la red. Debe contar con capacidad de procesamiento suficiente para responder a los requerimientos de las estaciones y con un disco duro de gran capacidad para almacenar el sistema operativo de la red, las aplicaciones y los archivos de los usuarios.

Estaciones de trabajo. Son los sistemas de cómputo de usuario que comparten los recursos del servidor, realizan un proceso distribuido y se interconectan a la red mediante una tarjeta de interface de red. El tipo de sistema de cómputo que se utilizará como estaciones de trabajo depende de las aplicaciones que se ejecutan dentro de la red; una buena selección permitirá proveer a los usuarios de un servicio satisfactorio que los hará ser más productivos. Existen estaciones de trabajo que no cuentan con disco duro por lo que requieren de una PROM ( Program Read Only Memory ) de arranque, el cual en conjunto con la tarjeta de interface de red efectúa el enlace al cervidor.

Tarjeta interface de red. Para tener comunicación la red, el servidor y las estaciones de trabajo deben contar con una tarjeta de interface de red o NIC ( Network Intrerface Card ) , que puede encontrarse tanto en el interior como en el exterior del sistema de cómputo. Este adaptador será el apropiado para la topología que se desee usar.

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El adaptador es una interface entre la red y la computadora, por lo tanto, debe de cumplir con los protocolos adecuados para evitar conflictos con el resto de nodos o con otros dispositivos conectados a la computadora como el monitor, el disco duro, etc. Los requerimientos para la operación de un adaptador como interface de red son los siguientes: 1.- Usan los Protocolos adecuados según el tipo de red que se desee utilizar. 2.- Tener el conector adecuado para adaptarse a la ranura de expansión o al puerto que se tenga disponible, en el caso de una computadora portátil como una laptop o notebook se utiliza generalmente el puerto paralelo. La mayoría de las computadoras tienen ranuras de expansión ISA de 8 ó 16 bits, por lo cual los adaptadores d ered se pueden adquirir de 8 y 16 bits. Otros tipos de ranura de expansión son los que tienen arquitectura de microcanal ( MCA ) y son principalmente usados en las computadoras PS/2 de IBM.

El Cableado Es el medio físico utilizado para la interconexión de las estaciones de trabajo y al servidor dentro de la red. Dependiendo del tipo de red puede ser coaxial grueso, coaxial delgado, par torcido UTP ( Unshielded Twisted Pair ) o fibra óptica. En el caso de las redes Ethernet, el uso de un determinado tipo de cable y la distancia máxima entre estaciones se especifica en los estándares de la IEEE, como se menciona en la sección 4.8. el concepto de cableado estructurado se explica en la sección 2.5.2.

Sistema Operativo de red. El sistema operativo de red es un conjunto de programas y protocolos de comunicación que permite a varias computadoras ineterconectadas en una red compartir recursos de una manera organizada , eficiente y transparente. Con él se tiene acceso compartido a: 1.- Servidores de archivo. 2.- Servidores de impresión 3.- Servidores de comunicaciones. El sistema operativo de red tiene el control del acceso a los recursos en aspectos tales como: 1.- Cuáles son los recursos disponibles para el usuario 2.- Qué puede hacer el usuario con estos recursos. 3.- Qué privilegios y derechos tiene cada usuario 4.- Prevenir accesos múltiples.

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Entre los sistemas operativos de red disponibles comercialmente podemos mencionar: 1.- LAN Manager de MicrosoftTM

2.- Netware de NOVELLTM 3.- os/2 lan Server de IBMTM 4.- Pathworks de DECTM 5.- VINES DE BanyanTM Muestran los elementos principales de una red LAN (que se mencionan en esta sección)

Administración de la red La administración de una red es de gran importancia debido al éxito y provecho que de ella se obtiene. Comprende, entre otras funciones, permitir el acceso a los recursos de la red para los usuarios y determinar cuál ha de ser el tipo de acceso de éstos. Es la respuesta de cómo elegir el funcionamiento de la red en cuanto al comportamiento ordenado de recursos. En las redes se forman cuentas para los usuarios en el acceso a los recursos . para esto, los servicios en los nodos de la red deben mantener un nivel de seguridad. El sistema operativo de red ayuda a determinar el tipo de cuenta de cada usuario. Los usuarios pueden ser agrupados en categorías que determinan el tipo de acceso. Dentro de las cuentas existen algunas denominadas:

Servidor

UTP C

Hub Ethernet

10Base T

NIC NIC

Estación de trabajo

NIC

Estación de trabajo

estacIón de Trabajo

NIC

estacIón de Trabajo

Sistema Operativo de Red Corriendo en el Servidor

Cableado de la red

Esquema de una LAN

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Cuentas individuales Son para que cada persona acceda a la red y utilice los recursos compartidos o utilería. En este tipo de cuenta se proporciona el nombre del servidor, el nombre del usuario (login ) y el password o contraseña.

Cuentas Comodines Son para que varios usuarios pidan acceso a un servidor por medio de nombres de cuentas similares. Permiten instalar cuentas para grupos de personas o departamentos.

Cuentas de grupo Son entre los diferentes sistemas operativos de red. Los dispositivos de conectividad para PANs se tratan en la sección 2.5.3, y se concluye el tema de las LANs en el capítulo 4 en el que se describe su funcionamiento.

Conectividad en redes de cómputo

Introducción En la figura 2.6 se muestra uno de los retos más importantes en el diseño de la infraestructura de Telecomunicaciones de una organización es comunicar a las distintas redes de cómputo sin limitaciones de marca, para lograrlo se desarrolló la tecnología de conectividad para LANs y WANs. Como se menciona en la definición de las redes de cómputo, los dispositivos de conectividad forman parte relevante de la red, por lo que la comprensión de su funcionamiento y características permitirán seleccionar el equipo más adecuado al tipo de red existente en una organización. Uno de los objetivos de la conectividad, es proporcionar un mecanismo confiable para el intercambio de datos y extender los servicios de cómputo que son presentados a nivel local hacia los usuarios remotos, tal como se ve a continuación

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Ejemplo de la necesidad de Conectividad

Cableado estructurado

No obstante que el cableado no es un dispositivo único, el concepto de cableado estructurado incluye dispositivos de conectividad y la interconexión de distintas redes LANs dentro de un edificio. Los temas esenciales se tratan a continuación.

Introducción A principio de la década de los 80, la persona a cargo de la red de datos dentro de la organización tenía que enviar información a las terminales de datos usuarios finales o de la comunicación de datos. Esta persona instalaba sistemas propietarios de cableado como el coaxial RG 62 para sistemas IBM. Las compañías iniciaron la creación de normas propias para cablear sus instalaciones, y así aparecieron los sistemas de cableado propietario. Posteriormente, la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones ( TIA ) estableció lo que hoy se conoce como la norma 568 para cableado de edificios comerciales, relacionada directamente con el concepto sistema de cableado estructurado.

Definición Es el sistema de cableado independiente del fabricante y la aplicación. ( telefonía, datos o vídeo ). Algunas de las ventajas del cableado estructurado son:

Cd. de Mexico

Dispositivo deConectividad

Dispositivos de Conectividad

Monterrey

Guadalajara

Dispositivos de Conectividad

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1.- ofrecer una solución abierta, esto es, utilizar productos de distintos fabricantes dentro del sistema de cableado y cualquier aplicación puede correr sobre él. 2.- Tener gran flexibilidad cuando se actualice el sistema o se hagan movimientos, adicionales y cambios. 3.- Capacidades para ejecutar distintas aplicaciones sobre la misma planta de medios/cableado.

Medios Físicos. Es importante identificar, en primer lugar, la posición que guarda el cableado dentro de la red de cómputo (Ver fig. 2.8); está dividida en 3 componentes básicos: 1.- DCE (Equipo de Comunicaciones de Datos. ) 2.- Sistema de Cableado o planta de cable. 3.- DTE (Equipo de Terminal de Datos. ) los componentes básicos del sistema de cableado son los medios físicos de enlace, transportan la información desde el DCE hacia el DTE y pueden ser de cobre o fibra. Aún cuando el concepto básico de un sistema de cableado estructurado es el mismo, existen 5 sistemas diferentes. 1.- UTP Nivel 3 2.- UTP Nivel 4 3.- UTP Nivel 5 4.- STP/FTP 5.- Fibra óptica.

Elementos Fundamentales. La norma más reciente, la 568ª, divide a la planta de cableado en 6 subsistemas: 1.- Facilidades de acceso: es el punto donde el carrier entrega los servicios. 2.- Cuarto del equipo: donde se encuentra el equipo electrónico de gran tamaño 3.- Backbone del cableado: transporta información entre las distintas plantas del edificio y el punto de distribución principal. 4.- Clóste de Telecomunicaciones: es donde se efectúa la interconexión entre el cable horizontal y el backbon. 5.- Cable horizontal: es el cable que viene del clóset de Telecomunicaciones hacia la salida de información en el área de trabajo, incluyendo la salida de información. 6.- Área de trabajo. Destino final. La mayoría de la información en 568ª se refiere al backbone del cableado, el clóset de Telecomunicaciones y el cableado horizontal, estos elementos se muestran.

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Esquema de interconexión entre el clóset de Telecomunicaciones (DCE), el cableado (horizontal, área de trabajo y backbone ) y el DTE en una red de cómputo.

Descripción de los dispositivos de Conectividad LAN Los dispositivos de Conectividad LAN permiten que distintas LANs instaladas en un mismo edificio se interconecten y, en otros casos, la conexión aun medio de transmisión enterno.

Repetidor (Repeater) Este dispositivo es el más rápido. Se usa para extender las longitudes físicas de las redes, pero no contiene inteligencia para funciones de enrutamiento. Un repetidor se utiliza cuando dos segmentos están acercando sus longitudes físicas máximas, las cuales son limitadas en cableado.

Puente (Bridge) l puente trabaja en las capas físicas y de enlace de datos del modelo de referencia OSI; no cuida que los protocolos de red estén en uso, sólo prueba la transferencia de paquetes entre las redes. Con el empleo de un puente la información se intercambia entre los nodos por medio de direcciones físicas. El puente normal se utiliza al dividir una gran red dentro de áreas pequeñas, con lo que se reduce la carga del tráfico y se incrementa el rendimiento. Algunos modelos cuentan con 2 o más puertos LAN o una combinación de puertos LAN y WAN.

Backbone del Cablead

Hacia otros DTE

Cable Horizonta

Área de

DTE

UTP

Closet de Telecomunicaciones.

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Red de Área Local Utilizando Bridges.

Ruteador (Router) Este dispositivo se emplea para traducir información de una red a otra. La información se intercambia mediante direcciones lógicas. El ruteador funciona en la capa de red del modelo de referencia OSI; por eso, aunque un ruteador tiene acceso a la información física sólo se intercambia información lógica. Físicamente puede recibir dos o más puertos LAN o una combinación de puertos LAN y WAN.

LAN 2

PUENTE

LAN 1

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Red de cómputo por medio de routers Fig. LANs conectadas mediante ruteadores a los enlaces satelitales digitales para formar una WAN.

Compuerta (Gateway) Este elemento también se conoce como convertidor de protocolo y se emplea como interfaces de protocolos de redes diferentes. El gateway se utiliza en una variedad de aplicaciones donde las computadoras de diferentes manufacturas y tecnologías deben comunicarse. La información que pasa a través de los gateways es información par a par que viene de las aplicaciones, de las interfaces y de los programas de usuario final. Estos dispositivos son lentos y delicados por lo que no se requieren para una alta velocidad de intercambio de información.

Host

Host

Host

Host

Host

Guadalajara Router

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Conmutadr de datos (Sata Switch) Son dispositivos usados para proveer un enlace dedicado de alta velocidad entre segmentos de redes de cómputo. Los sistemas generalmente se utilizan en aplicaciones en las que el tráfico de una serie de estaciones de trabajo (workstations) necesita alcanzar un simple servidor. Los datos switches trabajan en la capa de enlace de datos y, opcionalmente, dependiendo del fabricante, en la capa de red del modelo de referencia OSI. Los switches de datos, se emplean al conectar redes que accesan y comparten datos entre la misma serie de servidores de archivos y estaciones de trabajo.

Descripción de los dispositivos de conectividad WAN En el mercado se encuentran gran variedad de dispositivos de conectividad; algunos permiten conectar sistemas de cómputo separados por grandes distancias a medios de transmisión públicos o privados para formar una WAN. En esta sección se han clasificado como dispositivos de conectividad WAN los siguientes.

Módem Cuando es necesario transmitir señales digitales, como las que producen a las redes de cómputo, a distancias que impliquen salir de las propias instalaciones se usan frecuentemente las redes telefónicas existentes de características analógicas. Para ello se requiere el módem. Este es un dispositivo que convierte las señales provenientes de un equipo terminal de datos en señales adecuadas para que sean transmitidas por las redes telefónicas analógicas. Se utilizan en pares, uno por cada extremo de la línea como se muestra en la fig. 2.11..

TRANSMISIÓN DE DATOS DE RED TELEFÓNICA ANALÓGICA.

Red que utiliza líneas conmutadas analógicas de la red telefónica pública.

Existen diferentes tipos de módems de acuerdo al medio seleccionado de transmisión:

MÓDEM MÓDEM

TERMINAL

138

1.- De línea conmutada 2.- De radio 3.- Vía microondas 4.- Satelitales. 5.- De fibra óptica 6.- Láser, etc.

Multiplexores Se define como aquel que reparte un único canal de comunicaciones de cierta capacidad entre subcanales de entrada cuya suma de velocidades no puede superar el valor de capacidad de dicho canal.

WAN que utiliza líneas digitales dedicadas y un multiplexor.

El multiplexor se utiliza en un enlace digital de alta velocidad (64 Kbps o 2.048 Mbps) para transportar varias comunicaciones simultáneas de velocidad menor con el objeto de reducir el costo de alquiler de las líneas, como puede observarse en la fig. 2.12.

Concentradores Reparten un único canal de comunicaciones de cierta capacidad entre subcanales de entrada, cuya suma de velocidades es siempre mayor al valor de dicha capacidad. Ver fig. 2.13.

1 C1 C1

C2 C2

Canal único

Multiplexor Multiplexor 22

1

139

Esquema de utilización de un concentrador. El uso de los concentradores tiene la finalidad de ahorrar costos en circuitos de transmisión. Los equipos informáticos comparten en forma dinámica los canales de salida con base en la demanda de tráfico existente.

Conectividad en Redes Enterprise Después de analizar el concepto de Red Enterprise se debe investigar cuál es el equipo o sistema que se requiere para integrar la Red Enterprise de la forma más económica posible y eliminando el riesgo de la obsolescencia. La respuesta en un switch que integre tanto la conmutación de celdas para el transporte de voz, vídeo y multimedia, como la conmutación de tramas para el transporte eficiente de datos, y además que cubra en su totalidad las necesidades de conectividad presentes y futuras. Ver el conmutador ATM Integrador en la sección 9.4.1 Algunas capacidades deseables soportadas por el switch son las siguientes:

Transporte de voz (PBX digital). Compresión dinámica de voz (PBX digital) Conectividad LAN (Ethernet, Token Ring, FDDI) Manejo de múltiples protocolos (IP, IPX, Decnet) Conectividad para aplicaciones SNA tradicionales Conmutación de paquetes X.25 Encapsulación y conmutación Frame Relay Encapsulación y conmutación ATM Transporte de vídeo. Emulación de circuitos Manejo dinámico del ancho de banda Gestión de la red en forma gráfica.

MÓDEM

140

Necesidades presentes y futuras Algunos de los beneficios de integrar una Red Enterprise mediante un suitch son:

Consideración del tráfico de voz, vídeo y datos. Proveer una base para aplicaciones futuras (ATM) Reducción de gastos operativos. Reducción de gastos en medios de comunicación Aumento en el rendimiento de las aplicaciones.

Es importante mencionar que un swithc de celdas/tramas es considerado en este libro como la opción tecnológica más completa e integrada para la implementación de una Red Enterprise, sin embargo, la integración de las distintas redes pueden realizarse utilizando una combinación de otros dispositivos de conectividad ya vistas en esta sección como: ruteadores, multiplexores, gateways, etc.

Vídeo

Ethernet

Voz/Vídeo

Transporte de vos

Frame Realy

ATM UNI

Token Ring

FDDI

Datos Transparentes

141

Redes de Alta Velocidad

Antecedentes

La necesidad de redes de alta velocidad El crecimiento y cambio constante de diversas áreas han obligado al desarrollo de nuevas tecnologías en todos los ámbitos de las redes de datos. Estaciones de trabajo con mayor poder de procesamiento, la complejidad de las aplicaciones, el tamaño de los archivos, la centralizado de servidores, así como el incremento de usuarios de red y de estaciones deriva en la necesidad de incrementar el ancho de banda demandante en las redes actuales y propone nuevas tecnologías para llevar esto al cabo. Un punto crítico en lo que se refiere a la necesidad de redes de alta velocidad es el poder y complejidad de aplicaciones tales como:

El proceso distribuido de datos. Aplicaciones multimedia Videoconferencia Transmisión de imágenes CAD ( Computer-Aided Design ) CAE (Computer-Aided Engineering )

Así también, cada día más PCs son incorporadas a una red y éstas se multiplican y aumentan en tamaño. Al mismo tiempo, la tecnología de PCs hace saltos extraordinarios. Con la llegada de nuevos microprocesadores coo el PentiumTM Y PowerPCTM, los avanzados métodos para almacenamiento en disco y el decremento en costos, logran que aplicaciones críticas, que antes sólo era posible realizarlas en mainframes, ahora se pueden llevar a cabo en PCs conectadas en LAN. Actualmente, no todos los usuarios requieren de un rendimiento en la red de 100 Mbps en el escritorio, pero muchas aplicaciones intensivas llevan al límite el ancho de banda actual de una LAN. Las aplicaciones y tecnologías emergentes harán que muy pronto los 100 Mbps sean parte de la mayoría de LANs. Este incremento en velocidad de las LANs influirá en la implantación de redes MAN y WAN capaces de interconectar esta nueva generación de redes locales. La implantación de las tecnologías propuestas para satisfacer las demandas en redes de alta velocidad depende de las necesidades específicas del entorno en el cual serán utilizadas. Las principales tecnologías propuestas son:

100BaseT (Fast Ethernet) para LAN. 100VGAnyLAN para LAN

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FDDI para LAN y MAN SONET/SDH para WAN SMDS para MAN

100 BaseT (Fast Ethernet) Tecnología Fast Ethernet Fast Ethernet o 100 BaseT es una red convencional Ethernet sólo que con mayor rapidez, operando a 100Mbps en lugar de 10 Mbps. Está basada en el protocolo de acceso al medio CSMA/CD puede utilizar cableado existente de 10 BaseT, lo cual la presenta como una evolución natural de 10 BaseT. Está soportada por el estándar 802.3u de la IEEE que fue aprobado en junio de 1995. Los datos pueden ser transmitidos en incrementos de velocidad de 10 Mbps a 100 Mbps sin ningún protocolo de translación o cambios en el software de las aplicaciones y de interfuncionamiento, ya que Fast Ethernet mantiene las funciones de control de error al igual que la longitud y formato de las tramas de 100 Base T Algunas de las ventajas que ofrece Fast Ethernet son:

Alto rendimiento Tecnología basada en estándares Evolución sencilla. Soporte Garantizado.

Alto rendimiento Una de las razones principales para seleccionar Fast Ethernet para trabajo en grupo, es su habilidad para manejar tanto las demandas agregadas de múltiples usuarios LAN como el tráfico pico creado por las aplicaciones de ancho de banda intensivo.

Tecnología basada en estándares Fast Ethernet está diseñada para ser la más directa y simple extensión evolutiva de Ethernet 10 BaseT, tiene la misma rentabilidad, fuerza y tecnología económica /actualmente la utilizan 60 millones de usuarios ). Además, ambas tecnologías pueden ofrecer conexiones Ethernet compartidas o conmutadas, suministrando un total de 10 ó 100 Mbps a cada estación adjunta a un concentrador, y son ideales para grupos de trabajo de mediano tamaño con demandas pico de ancho de banda ocasional. En los ambientes conmutados provee máximo ancho de banda a cada puerto conmutado del concentrador. Para grupos de trabajo grandes con demandas agregadas que exceden los

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100 Mbps o para incrementar el rendimiento existente de PCs, Ethernet conmutada es una solución apropiada.

Migración sencilla Debido a que no cambia el protocolo utilizado por Ethernet 100 BaseT, Fast Ethernet es introducida fácilmente en ambientes Ethernet estandarizados; la migración es simple y económica en muchas áreas importantes, tales como el cableado de la red, los administradores y expertos de red, el software de administración y el soporte de software.

Opciones en redes de alta velocidad.

Soporte garantizado Fast Ethernet 100 BasteT es soportada por más de 75 grandes distribuidores, incluyendo lideres en la industria de adaptadores, concentradores, swithces y estaciones de trabajo. Estos distribuidores son miembros de la FEA (Fast Ethernet Alliace ) cuyos objetivos son impulsar la tecnología Fast Ethernet a través del estándar IEEE 802.3u y promover la

Aplicaciones

Administración

CSMA/CD MAC

Interface AUI

Aplicaciones

Administración

CSMA/CD MAC

Interface MII

Sin cambio

Sin cambio

Sin cambio

Alternativas del cliente

10Base5

10BaseF 10BaseT

10Base2

Alternativas del cliente

100BaseFX

100BaseTX

100BaseT4

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interoperabilidad .FEA está establecida en estándares de la industria comprobados para asegurar la interacción entre los distribuidores de productos 100 BaseT.

Alternativas de cableado 100 BaseT puede correr sobre la misma variedad de medios que 10 BaseT, incluyendo UTP ( Unshielded Twised Pair ), STP ( Shielded Twisted Pair ) y fibra óptica:

100 BaseTX para 2 pares de cableado ( calidad de datos ) UTP categorías 5 y STP. 100 BaseT4 para 4 pares de cableado ( calidad de voz ) UTP categorías 3, 4 y 5. 100 BaseFX para 2 hilos fibra multimodo.

La flexibilidad de estas especificaciones permiten que 100 BaseT sea implementada virtualmente en cualquier ambiente de cableado 10 BaseT y que los usuarios mantengan su infraestructura de cableado existente muestras se emigra a Fast Ethernet. Igualmente importante es que todos estos sistemas de cableado pueden ser mezclados y conectados a un concentrador ( tal como 10 base2 y 10 Base5 de cable coaxial interoperan con 10 BaseT de par trenzado) 100 BaseTX se basa en la especificación de FDDI/CDDI desarrollada y aprobada por el comité ANSI ( American National Stanards Institute ) X3T9.5. Utiliza un par de cables para transmisión y el otro para detección de colisión y recepción. 100 BaseT permite la transmisión de Fast Ethernet a través de 2 pares de cable categorías 5, el cual básicamente se está instalando en todas las redes nuevas. 100 Base4 es una nueva tecnología de señalización desarrollada por los miembros del a FEA para cubrir las necesidades de la base instalada con categoría 3 UPT, usada en muchas redes antiguas 10 BaseT. Esta tecnología permite que 100 BaseT corra bajo 4 pares de cableado categorías 3,4 y 5, permitiendo a redes que no tienen cableado categoría 5 UTP emigrar a 100 BaseT sin necesidad de recablear. 100 BaseFX es una especificación para fibra óptica ideal para grandes distancias, backbones y cualquier ambiente sujeto a interferencias electromagnéticas, también se basa en la especificación X3T9.5 para FDDI de la ANSI. Utiliza una fibra para transmisión y la otra para detección de colisiones y recepción.

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Aplicación de las tecnologías en las capas del modelo OSI.

Fast Ethernet conserva la longitud máxima de 100 metros en cable UTP desde el concentrador hasta el escritorio, al igual que 10 BaseT. Sin embargo, 100 BaseFX puede exceder la distancia límite de 100 metros debido a que utiliza fibra óptica, por esto se maneja principalmente en cableados cerrados y edificios de campus par aun mejor nivel en cableados extensos. Las redes 100 BaseT pueden segmentarse en dominios de colisión múltiples; cada puerto en un puente, ruteador o switch comienza otro dominio de colisión. El estándar de 100 BaseT define 2 clases de repetidores, denominados Clase1 y Clase 11. Fast Ethernet se implementa en topología de estrella.

Autonegociación Para ofrecer más sencillez para emigrar de 10 a 100 Mbps, el estándar 100 BaseT incluye sensibilidad automática de velocidad como parte de la función de autonegociación. Esta opción permite a un adaptador o switch la capacidad de transmitir en ambas velocidades, 10 BaseT y 100 BaseT, para comunicarse automáticamente con el modo de operación disponible (utilizando el más rápido) Esta actividad de autonegociación se realiza fuera de banda empleando una ráfaga FLP (Fast Link Pulse ) para identificar la velocidad máxima utilizada. Si la estación receptora es un concentrador con capacidad de 10 Mbps solamente, el FLP será ignorado y el segmento operará como 10 BaseT. Pero si el concentrador soporta la operación en 100 BaseT, detectará al FLP mediante el algoritmo de autonegociación para determinar la velocidad máxima posible en el segmento, y enviará el FLP al adaptador para automáticamente colocar tanto al adaptador como el concentrador en modo de operación 100 BaseT. Los cambios se generan en el proceso sin intervención manual o de software. Sin embargo, también el administrador de red podría forzar al segmento a operar a 10 mbps usando un

100BaseT Media Access Control Protocol

Media Independent Interface ( MII )

100Ba 100BaseTX 100Ba

Capa de Enlace

Capa Física

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software de administración, no obstante que ambos dispositivos sean capaces de una comunicación de 100 BaseT. Debodo a que los estándares relacionados con esta tecnología están completos, y que los distribuidores la soportan con una gran variedad de productos, el precio y el rendimiento de Fast Ethernet está delante de las tecnologías de alta velocidad competentes y así seguirá. Al principio, los precios de Fast Ethernet 100 BaseT eran el doble que los de 10 BaseT, significando 10 veces el rendimiento por el doble de precio. Sin embargo, estos precios han disminuido hasta cerca de los que actualmente tiene Ethernte 10 BaseT, reteniendo la tradicional ventaja en costo que el estándar Ethernet se mantiene sobre otras tecnologías.

100VGAnyLAN

Antecedentes 100VGAnyLAN es una nueva tecnología de red actualmente definida por el estándar 802.12 de IEEE, que provee un rango de velocidad de 100 Mbps. Esta tecnología soporta todas las reglas designadas y topologías de redes Ethernet 10 BaseT y Token Ring. Las facilidades permiten a las organizaciones elevar el nivel de sus redes existentes, así como de su infraestructura de cableado mientras emigran hacia velocidades de transmisión más alta. [5.3] al igual que su competidor de 100 Mbps (Fast Ethernet), 100VGAnyLAN puede ser implementada tanto en ambientes de medios compartidos como en ambientes medios conmutados. También soporta las topologías actuales de red sin necesidad de hacer adecuaciones significativas. Utiliza las mismas restricciones en distancias que el Ethernet convencional.

Tecnología En el estándar 802.12 se propone que las señales sean transmitidas sobre 4 pares en una única dirección, ya sea de estación a concentrador o viceversa. También se propone reemplazar CSMA/CD por un nuevo método de acceso llamado DPAM (Demand Priority Access Method). Con este protocolo las demandas de acceso procedentes de estaciones son enviadas al concentrador, encargándose éste de responder. El DPAM es simplemente un método determinístico que maximiza la eficiencia de la red eliminando las colisiones y los retardos de la rotación token. Adicionalmente, DPAM utiliza 2 niveles de prioridad para cada requerimiento de usuario, garantizando de esta manera las aplicaciones emergentes multimedia en tiempo crítico como vídeo en tiempo real, audio para videoconferenica o vídeo interactivo. [5.3] 100VGAnyLAN también ofrece compatibilidad en la transmisión de tramas para redes con los estándares Ethernet 802.3 y Token Ring 802.5; además funciona en instalaciones de cableado UTP de categoría 3 (cableado de calidad de vox o voice grade ), y en categoría 4

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y 5. Los conectores que se utilizan son del tipo RJ45, así como los conectores Telco de 50 pines usados para 25 cables pares; con estos conectores y un cable UTP de categoría 3 se pueden soportar las conexiones con distancias entre estación y concentrador de 100 metros, manejando 4 pares de cable categoría 3, 4 ó 5 UTP. Si el cable es de categoría 5 STP, se soportan distancias de 150 metros, la cual puede incrementarse con conexiones de fibra óptica multimodo ( la distancia llega a ser de 2,000 metros). Esto significa que con fibra multimodo se llega a tener un diámetro de red de 4, 000 metros; 2,000 metros hacia cualquier dirección radial en una topología de estrella desde un concentrador central.

Topología Todas las redes 100VGAnyLAN pueden utilizar la topología de estrella escalable. Se designaron reglas que permiten a ésta soportar tanto Ethernet 10 BaseT como Token Ring, lo cual establece que cualquiera de estas redes puede ser llevada a 100VG sin necesidad de cambiar su topología o diseño. Los concentradores de 100VGAnyLAN suelen ser usados con un jerarquía en cascada y como todos los concentradores usan el mismo formato de la trama (Ethernet o Token Ring). La red 100 VG tiene la capacidad de contener varias ramas sin ser necesaria la conexión de un puente entre ellas tal como se indica en la figura 5.3

148

Utilización de 100 VGAnyLAN

100VG hub

100Base-T 199VG switch

Token

ATM switch

FDDI

WAN

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Cada concentrador de una red 100VG puede ser configurado para soportar cualquiera de los 2 formatos de trama, sin embargo no soportan ambos al mismo tiempo y todos los concentradores de la red deben ser configurados para usar el mismo formato de trama. Por lo cual, es posible utilizar un ruteador para transportar el tráfico de una red 100VG que emplea tramas Ethernet con otra que maneja tramas Token Ring, para llevar de cualquier red 100 VG hacia tráficos de ATM, FDDI o cualquier otra topología que requiera de un ruteador o de un puente para hacer la traducción Resumiendo, las características principales de 100VGAnyLAN son: 1. El formato de la trama en la Capa de Enlace es idéntico al usado en Ethernet 2. Posee una topología en estrella. Las estaciones están conectadas a un concentrador que

es un nodo de conmutación de circuitos con la capacidad de dar prioridades a los puertos de dicho concentrador.

3. Utiliza los 4 pares del cable para cada estación (10 BaseT sólo usa 2), dividiendo la señal de 100 Mbps sobre los mismos (25 Mbps sobre cada par). De esta forma los niveles de radiación están dentro de los permitidos por las regulaciones FCC. Utiliza un método de codificación llamada 5B6B para reemplazar al método de codificación diferencial Manchester usado en 10 BaseT.

Antecedentes El estándar de FDDI fue aprobado por el comité de estándares con el ANSI X3T9.5 a mediados de 1980 para satisfacer las necesidades de las nuevas tecnologías, que absorbían cada vez con mayor rapidez el ancho de banda. Un nuevo tipo de LAN se necesitaba para soportar fácilmente poderosas estaciones de trabajo y nuevas aplicaciones distribuidas, principalmente, para el backbone de la red (MAN)en la que se corren una variedad de aplicaciones a una alta velocidad dentro de un entorno de Campus. Es donde la interfaces de datos distribuidos por fibra FDDI llegaba a cubrir una necesidad muy grande. Aunque al principio comenzó con precios estratosféricos, poco a poco disminuyeron pero sin estar cerca de las tecnologías de Ethernet y Token Ring.

Tecnología La tecnología de FDDI especifica un medio de transmisión de 2 anillos de fibra óptica con un protocolo de acceso al medio de Token Pasing a una velocidad de 100 Mbps. Está definido en la Capa Física y en la parte de acceso al medio de la Capa de Enlace. Una de las características más importantes de FDDI es que usa como medio de transmisión la fibra óptica que ofrece grandes ventajas sobre el tradicional cableado de cobre, incluyendo que ofrece grandes ventajas sobre el tradicional cableado de cobre, incluyendo la seguridad (la fibra óptica no omite señales eléctricas que pueden se alteradas ). La fibra es inmune a la interferencia eléctrica y la velocidad, en estos 2 anillos de fibra óptica se pueden conectar hasta un máximo de 500 estaciones a distancias de hasta 100 Km.

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FDDI define el uso de 2 tipos de fibra: monomodo y multimodo. En la monomodo da una mayor distancia debido a que maneja en su transmisión de luz un rayo láser, y en la fibra multimodo el generador de luz es un diodo emisor de luz (LED), lo que proporciona una distancia mucho menor.

Especificaciones FDDI está definido por 4 especificaciones separadas: 1. MAC (Media Access Control): señala como es accesado el medio incluyendo el

formato de la trama, el manejo de Token, el direccionamiento, el algoritmo para calcular el valor del ciclo redundante y los mecanismos para la corrección de errores.

2. PHY (Physical Layer Protocol): son los procedimientos en que son codificados y descodificados los datos, los requerimientos de sincronización, de tramas y de otras funciones.

3. PMD (Physcal Layer Medium): son las características del medio de transmisión, incluyendo el enlace de fibra óptica, los niveles de poder, los rangos de error de los bits, los componentes ópticos y los conectores.

4. SMT (Station Management) :es la configuraicón de la estación FDDI, la configuración del anillo, las características del control del anillo, incluyendo lo que sería la activación y desactivación de estaciones, inicializaciones, estadísticas, etc.

Conexión física En lo que se refiere a la conexión física de FDDI y el uso de los 2 anillos de fibra óptica, resalta que el tráfico o el sentido en que fluyen los datos a través de los 2 anillos es en direcciones opuestas: es decir, en un anillo se viaja a favor de las manecillas del reloj y en el otro se viaja en contra, físicamente los anillos consisten en 2 o más conexiones punto-a-punto entre estaciones de trabajo que se encuentran adyacentes. Uno de los 2 anillos de FDDI es llamado anillo primario y el otro anillo secundario. El primario se utiliza para la transmisión de datos y el secundario es usado generalmente como un respaldo en caso de que se llegara a romper el anillo primario en alguno de sus puntos. Existen 2 tipos de conexión para FDDI que son clase A y clase B; las primeras son aquellas que tienen una doble conexión hacia los anillos DAS (Dual Attachment Stations), y las últimas son las que tienen una conexión física a una anillo FDDI SAS (Single Attrachment Stations). Una típica configuración en donde los 2 tipos de conexión están presentes se observa en la siguiente figura.

151

Configuración de los tipos de conexión para FDDI.

Tipos de tráfico Los tipos de tráfico que se soprtan en FDDI son síncronos y asíncronos. El tráfico síncrono consume una parte del total de 100 Mbps del ancho de banda de la red, y el otro tanto lo consume el tráfico asíncrono. El ancho de banda síncrono permite que las estaciones de trabajo tengan la capacidad continua de transmitir.

Esquema de trama FDDI A continuación se presentan los campos de que se compone una trama FDDI: 1. Preamble: prepara a cada estación de trabajo para recibir la siguiente trama. 2. Start delimiter: indica el inicio de la trama, y consiste en una forma de señalización

que la diferencia del resto de la trama.

FDDI

DA HU

SAS SAS SAS

PREAMBLE STAR DELIMITER

FRAME CONTROL

END DELIMITER

FCS DATA SOURCE ADDRES

DESTINATION ADDRESS

FRAME STATUS

PREAMBLE STAR DELIMITER FRAME

CONTREND

DELIMITER

TOKEN

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3. Frame Control: define el tamaño del campo de la dirección 4. Destintaion address: contiene la información de la dirección donde se pretende que

llegue ya sea a una sola estación, a un grupo de estaciones o a todas las estaciones presentes en la red.

5. Source address: identifica a qué estaciones e desea transmitir la trama, y tiene una longitud de 6 bytes.

6. Data: contiene la información que se necesita tener en la estación receptora o información de control en un protocolo superior.

7. FCS (Frame Check Sequence): calcula el CRC y determina si la trama está correcto o se debe ser descartado.

8. End delimiter: contiene símbolos que indican que ha finalizado la trama 9. Frame Status: permite saber si hubo un error en la estación transmisora o si la trama fue

recibida y copiada por la estación receptora.

Sonet / SDH

Antecedentes Las redes de telecomunicaciones modernas deben satisfacer las demandas de aplicaciones que requieren día con día mayores velocidades de transmisión, como es el caso de interconectar LANs a 100 Mbps entre sí y formar una WAN de alta velocidad. Una de las tecnologías más prometedoras desarrolladas para ofrecer los servicios de transmisión de banda ancha en Estados Unidos es SONET ((Red Síncrona Óptica.). SONET: es una norma ANSI que define una jerarquía digital de altas velocidades de transmisión y los formatos de multiplexaje síncrono correspondientes para uso en sistemas de transmisión de fibra óptica. Fue desarrollada por Bellcore en 1985 y es un estándar que provee servicios del rango de los 51.84 Mbps hasta los 2.488 Gbps ITU-T (International Telecomunications Union-Telephony) define una norma conocida como SDH (Syncrhonous Digital Hierarchy) en sus recomendaciones G.707, G.708 y G.709. realmente SDH es la tecnología de transporte de alta velocidad utilizada por las empresas telefónicas en México.

Tecnología En esencia, SONET y SDH son la misma tecnología sólo que con algunas diferencias en el encabezado de la información, en el tamaño de la información en el formato de la trama para 155 Mbps (OC3), o una mayor velocidad; las 2 son completamente interoperables, sin embargo esto sólo se ha llevado a cabo en el laboratorio. Se utilizan backbones de SONET/SDH a 2.488 Gbps para asegura que estos trabajen en su capacidad óptima. Los servicios locales SONET/SDH son entregados de 2 formas: líneas dedicadas punto-a-punto o anillos de doble fibra. Ambas entregan alta velocidad pero únicamente los anillos de doble fibra garantizan reenrutado automático.

153

Cada anillo contiene circuitos duales; si uno de los circuitos falla, el tráfico se regresa y fluye en dirección opuesta sobre el mismo anillo evitando la falla y el corte del servicios. Si el anillo es roto en 2 partes, el tráficos es automáticamente reenrutado sobre el segundo circuito, esto lleva algunos milisegundos, pero es casi instantáneo. Un anillo SONET/SDH puede ser usado para conectar grandes edificios en un campus o en una ciudad hacia switches redundantes. En este caso el anillo se utiliza en lugar de las líneas de acceso punto-a-punto; un beneficio de este esquema es que permite a los usuarios prácticamente eliminar la vulnerabilidad en la última milla. Los servicios locales punto-a-punto consisten de un circuito para enlazar un nodo al switch más cercano. Los servicios de larga distancia punto-a-punto SONET/SDH son similares a las líneas privadas; por ejemplo, una compañía compra un enlace entre 2 puntos, pero este tráfico es enviado sobre los múltiples anillos SONET/SDH que conforman la red pública del carrier; así el usuario no está comprando los accesos de anillo por nodo pero obtiene todos los beneficios asociados con ello dentro de la porción de larga distancia de la red del carrier.

Especificaciones Las especificaciones de SONET/SDH designan una variedad de estándares que determinan diferentes velocidades digitales. los dispositivos del usuario entregan y aceptan señales eléctricas que deben de ser transformadas a señales ópticas para poder ser enviadas sobre ésta.

PROTOCOLO Velocidad SDH SONET

51.84 STS-1

155.52 STM-1 STS-3

466.56 STM-3 STS-9

622.08 STM-4 STS-12

933.12 STM-6 STS-18

1244.16 STM-8 STS-24

1866.24 STM-12 STS-36

2488.32 STM-16 STS-48

Velocidades digitales.

Diversas señales STS-1 se integran para formar señales STS-n, esto se logra sobreponiendo en forma sincronizada los octetos del STS-1. La velocidad más bajo para SDH es de 155 Mbps (STM-1) que corresponde el STS-3 de SONET.

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SONET/SDH está basada en una arquitectura en capas correspondientes a la Capa Física del modelo de referencia OSI.

Trayectoria: realiza el transporte de datos punto-a-punto a la velocidad apropiada. Línea: multiplexa y sincroniza los datos dentro de las tramas SONET/SDH. Sección: crea tramas SONET/SDH y hace monitoreo de errores. Fotónica: especifica el tipo de fibra y luz, es la Capa Física que convierte las señales

eléctricas en ópticas.

SMDS

Antecedentes SMDS (Switches Multimegabit Data Service) es un servicio de transporte de datos basados en la conmutación de celdas y orientada a no conexión que opera en Estados Unidos, creado como un servicio MAN por Bellcore. Fue liberado en 1991 y actualmente cuenta con más de 100 usuarios que han contratado más de 400 interfaces de acceso. La primera realización de SDMS se basó en la tecnología DQDB (Distributed Queue Dual Bus ), especificado por el estándar IEEE 802.6 que define un servicio de transporte de datos oriendatdo a no conexión, usando tramas de 53 byte integrado servicios de voz, datos y vídeo sobre una MAN ( Metropolitan Area Networks ). En el estándar IEEE 802.6 también se define un servicio isocrono orientado a conexión, pero SMDS no lo soporta. SMDS ofrece soluciones a aplicaciones punto-a-punto debido a la flexibilidad que tiene para soportar las aplicaciones de datos distribuidos y de ancho de banda intensivo. También es capaz de soportar las tecnologías existentes y las emergentes para garantizar sus servicios en aplicaciones futuras. Con SMDS es posible que los usuarios integren redes de malla cerrada, debido a que es orientada a no conexión y permite conectar un nodo hacia todos los demás que conforman la red. Aunque no es una tecnología utilizada actualmente en México, dada la importancia en Estados Unidos se analiza brevemente.

Tecnología La tecnología SMDS brinda una variedad de funciones en su servicio, en el transporte de datos a alta velocidad ya que los paquetes son enviados tan rápido como son recibidos y no ese establece una llamada para hacerlo, soporta protocolos claves usados en redes LAN y WAN tales como TCP/IP IPX, DECNET, AppleTalk, SNA, y ofrece administración de red usando SNMP. Además, provee la habilidad de manejar grupos de direccionamiento (Multicasting) y permite a los usuarios los beneficios de una red pública conmutada, así como la interconexión de área amplia.

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Este servicio soporta la conexión directa de dispositivos de cómputo para diversas aplicaciones cliente-servidor, como serían transferencias de archivos, workgroup, acceso a base de datos, correo electrónico, multimedia etc. El problema con que cuenta SMDS es la disponibilidad ya que actualmente sólo es accesible en grandes ciudades, limitando a las empresas que están distribuidas a lo largo del territorio americano. SMDS es una combinación de servicios públicos de datos basados en paquetes y celdas que soportan como interfaces de acceso DS1, E1,E3 y DS3 desde un usuario de DQDB. Se muestra un ejemplo de una red SMDS.

Niveles.

IP

LLC

PHY

MAC

IP

LLC

SIP

IP

LLC MAC

PHY

SIP LAN ISSI

SIP SIPSNI SNI

CUSTOMER END-TO-END PROTOCOLS

CUSTOMER INTERNETWORKING PROTOCOLS

CUSTOMER INTERNETWORKING PROTOCOLS

SUBNETWORK

BRIDGE/ROUTER

NETWORK PROVIDING SDMS HOST USER SITE B

END SYSTEM

LLC LOGICAL LINK CONTROL IP INTERNET ISSI INTER-SWITCHING SYSTEM INTERFACE MAC MEDIA ACCESS CONTROL SIP SMDS INTERFACE PROTOCOL SIN SUBSCRIBER NETWORK INTERFACE SS SWITCHING SYSTEM

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Especificaciones Para conectarse hacia la red SMDS de una LAN, únicamente se necesita un ruteador y un DSU/CSU o una tarjeta adaptadora SMDS. La conexión se realiza a través de un SIN (Subscriber Network Interface) por medio de circuitos T1 a T3. El Sin en T1 es usado para tener acceso a 1.17 MBPS, mientras que el SIN en T3 se emplea desde diferentes clases de acceso como son: clase 1 a 4 Mbps, clase 2 a 10 Mbps, clase 3 a 16 Mbps, clase 4 a 25 Mbps y clase 5 a 34 Mbps. SMDS provee accesos de baja velocidad de 56 Kbps, 64 Kbps y en incrementos de n*56/64 Kbps, con esto algunas compañías con nodos pequeños podrán tener los beneficios de las funciones del servicio SMDS. El protocolo de Interfaces SMDS (SIP), define la forma en que el equipo de comunicaciones del usuario deben tener acceso a la red SMDS a través del SIN. El SIP está basado en el estándar MAN 802.6, desarrollado por la IEEE, al igual que ICI (Interexchange Carrier Interface ) , el cual provee conectividad entre redes locales y de intercambio.

Conectividad entre redes.

Network

Data link

Physical

Layer 3 L3-PDU

Layer 2 L2-PDU

Layer 1

Upper Layers

Media Access Control MAC

Physical

SMDS Interface Protocol ( SIP )

OSI Layers IEEE 802.6 DQDB

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TCP/IP

Antecedentes

¿Que es, como y donde se desarrollo el TCP/IP? TCP/IP no es un solo un protocolo, sino que comprende todo un conjunto muy completo de diversos protocolos que prestan diversos servicios. Las siglas TCP/IP son por el nombre de 2 protocolos que realizan todas las funciones de inicio del protocolo de 2 protocolos que realizan todas las funciones de inicio del protocolo TCP/IP (Transmision Control Protocol y el Internet Protocol). TCP/IP es, probablemente uno de los protocolos de comunicaciones más viejos en los de estándares de redes internas. TCP/IP este fue desarrollado por el departamento de Proyectos Avanzados de Investigación de la Defensa de los Estados Unidos (DARPA Defense´s Avanced Research Project Agency) con el propósito de resolver los problemas de la heterogeneidad de las tecnologías de redes de computo. El desarrollo de este inicio en 1969, el protocolo que se dio dentro de TCP/IP comenzó con el usado para construir el primer switcheo de paquetes en el mundo, ARPANET (este conduce el desarrollo del World Internet, hoy una de las redes heterogeneas mas grande del mundo). El protocolo TCP/IP se emplea en Internet y algunas veces en redes mas pequeñas, especialmente las que conectan sistemas de computación que corren el sistema operativo UNIX. Es posible que el protocolo que ha sido desarrollado por el Organismo Internacional de Estándares (ISO) para el modelo OSI eventualmente desplazo al protocolo TCP/IP en varios ambientes. Este protocolo será extensamente usado por varias organizaciones dentro de los siguientes 100 años. TCP/IP es ahora una forma extremadamente importante de tecnología para redes.

Arquitectura TCP/IP

Parte del poder del protocolo de TCP/IP es determinado por la habilidad para permitir diferentes tipos de dispositivos y proveedores interoperen con cualquier otro, soportando una variedad de dispositivos, pero siempre se pueden presentar problemas substanciales por compatibilidad. El hardware y software de estos dispositivos necesitan ser compatibles dentro del orden, para lo cual las arquitecturas de redes han sido desarrolladas en la construcción de redes complejas, usando una gran variedad de equipo. En redes de computadoras modernas las funciones de transmisión de datos se realizan por un complejo hardware y software en varios dispositivos conectados a la red. Las funciones del software empleadas en los dispositivos de red son divididos dentro del nivel

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independiente de funciones. La comitiva del protocolo TCP/IP realiza una arquitectura por niveles, teniendo los 4 niveles de software ilustrados. Los cuatro niveles del software TCP/IP son construidos sobre el entendimiento del Hardware de la red que opera en el nivel inferior al software TCP/IP. El software de comunicación TCP/IP es dividido dentro de niveles TCP/IP hace posible desarrollar una aplicación en un ambiente dentro de Internet para facilitar la comunicación con una aplicación corriendo en otro ambiente como si ambos fueran conectados directamente. La comunicación parece simple hacia estos, Internet puede ser un complejo integrado de muchas redes físicas y muchos ruteadores entre los dos ambientes realizando los programas de comunicación. Cada uno de los ambientes de comunicación maneja un software que implementa los 4 niveles de la arquitectura TCP/IP para tomar las funciones de comunicación.

Niveles de arquitectura TCP/IP El protocolo de comunicaciones es flexible y permite la transmisión de tramas sin errores entre diferentes sistemas. Debido a que es un protocolo de transferencia de información, puede enviar grandes volúmenes de información a través de redes no confiables, garantizando que esta será recibida sin errores al momento de alcanzar su destino final. Cuando se emplea TCP/IP, la información viaja en segmentos creados por TCP entre emisor y Receptor para accesar a alguna aplicación. Los segmentos creados por TCP son encapsulados por IP, y esta encapsulacion es llamada datagramas IP permite que los segmentos TCP que fueron hechos por alguna aplicación, sean transmitidos o ruteados en la red de área local o red de área extendida

Arquitectura de RED Una arquitectura de red es una serie de roles los cuales determinada diseño y operación de componentes del hardware y software empleados para crear redes de computadoras. La arquitectura de red define la serie de protocolos de comunicaron que determina como se realiza la comunicación. Un software del sistema de comunicación en una red de computadoras. Generalmente esta conformada por una arquitectura de red particular, semejante como TCP/IP y usa una serie

Aplicación

Transporte

Internet

Interfase de red

Hardware

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individual de protocolos para comunicación. A continuación se hace algunas arquitectura de red diferentes y sistemas de comunicación que están en uso en redes de computadoras. . Xerox Networking Systems .Novell Netware. .Decnet Phase IV . Apple Talk . NetBios Las redes TCP/IP permiten que la información sea enviada de un sistema a otro sin que estos tengan que ser de la misma marca o fabricante.

Protocolos de Comunicación. Dentro de una arquitectura de niveles semejante a TCP/IP cuando el usuario lo utiliza a nivel particular desarrolla la misma aplicación en el nivel siguiente. Cuando utiliza un protocolo TCP/IP en un nivel de Internet se maneja en el nivel de transporte y el usuario que utiliza un protocolo en el nivel de transporte se desarrolla en le nivel de aplicación. Es un importante protocolo de operación que proporciona servicios básicos de transferencia de datos. La figura 2 muestra un modelo de un arquitectura de red por niveles; esto es, una interfaces entre cada par de niveles y cada nivel funcional provee una serie de servicios para el. Los servicios definidos por las interfaces de nivel son representadas por las flechas verticales-

Protocolos de comunicación y niveles de servicio

Nivel n

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Nivel n

Host A Protocolo Host B

Servicios

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Protocolos de Comunicación Una arquitectura de red también define los protocolos de comunicación que se usan por un par de niveles correspondientes, dentro de diferentes en los que provee los servicios de nivel. Los protocolos son presentados por las flechas horizontales (Figura 2). Un protocolo formato de unidad de datos que será intercambiadas por 2 niveles complementarios de comunicación en equipos diferentes y, los roles de documentos que determinan como esas unidades de datos son intercambiadas. Dentro de una arquitectura de niveles, semejantes a TCP/IP, el usuario que utiliza un protocolo en un nivel particular desarrolla la misma aplicación en el nivel siguiente. Por ejemplo, el usuario que emplea un protocolo TCP/IP en el nivel Internet se maneja en el nivel de transporte, y el usuario que utiliza un protocolo en el nivel de transporte se desarrolla en el nivel de aplicación. Un importante protocolo de operación, determinado en los niveles de Internet y transporte de transferencia de datos. Lo anterior significa que un protocolo de comunicación que desarrolle el servicio de transferencia de datos maneja otros servicios como: servicio orientado a conexión o un servicio orientado a no-conexión.

Protocolo Orientado a Conexión Un proceso de implementación de un protocolo orientado a conexión proporciona un servicio similar al que proporciona un servicio telefónico. Este consiste en 3 fases: -Establecer conexión -Transferencia de datos -Deshabilitar la conexión Una de las partes mencionadas puede ser establecida antes de que se realice la comunicación. Las tres incluyen las dos formas de comunicación asociadas, en ellas misma el servicio de transferencia de datos. Intercambio de datos que implementa un procedimiento llamado handshake, este toma el lugar en el protocolo de desarrollo de cada uno de los hosts dentro de la implementacion en asociación, llamada una conexión entre ellos. Como un protocolo orientado a conexión, algunas veces la trasferencia de datos comprende un par de comunicaciones asociadas con un protocolo orientado a conexión, ya que el receptor solo lo necesita para ser complemente identificado el tiempo que tarda en ser establecida la conexión. Alguna información es requerida cuando transfiere datos, esto es, para identificar la conexión con la cual el dato es asociado. Un protocolo orientado a conexión es frecuentemente descrito como un servicio fiable y secuencial en la transferencia de datos. La conexión puede ser deshabilitada en cualquier tiempo por otra de las partes involucradas en la comunicación o por el protocolo mismo.

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Protocolo Orientado a no Conexión Este trabaja mas que un sistema postal, aquí la comunicación toma el lugar de una fase simple ya que no necesita establecer una conexión lógica entre el proceso de transmisión y recepción. El proceso del usuario toma un mensaje para implementar el proceso del protocolo e identificar el destino del proceso en el mensaje enviado. Este esta provisto de un datagrama. Un protocolo orientado a no-conexión no contiene un servicio confiable.

TCP/IP hacia el modelo OSI Modelo de referencia OSI Este modelo ofrece la disponibilidad para la rápida consolidación del protocolo TCP/IP dentro de las redes locales, ya que el protocolo TCP cubre los niveles de transporte y sesión (4y5)y el IP desarrolla funciones del nivel de red (3), esto da una clara idea de la similitud entre protocolo TCP/IP y el modelo OSI.

Protocolo TCP/IP Y Modelo OSI Estos protocolos influenciaron en el desarrollo de muchos de los estándares que hacen la arquitectura OSI. TCP/IP es comparado con el modelo OSI en discusión de la estructura de los niveles del protocolo TCP/IP. La figura 3 muestra los niveles funcionales de la arquitectura TCP/IP(derecha) con los niveles del modelo OSI (izquierda). La arquitectura TCP/IP no separa afuera funciones orientadas a aplicación dentro de los tres distintos niveles de OSI. El nivel de aplicación de TCP/IP equivale a las capas de aplicación, presentación y sesión del modelo OSI. El nivel de transporte de TCP/IP es equivalente a la capa de transporte del modelo OSI. El modelo de Internet de TCP/IP, es equivalente al nivel de red. El nivel mas bajo de la arquitectura TCP/IP el nivel de la interface de red, es aproximadamente equivalente a la capa de enlace de datos. Cualquier tipo de circuito de comunicación física puede ser usado en un nivel Internet del TCP/IP tan grande como la función del nivel de las interfaces de red lo

Hardware Fisico

Data Link

Presentación

Sesion

Transporte

Red

Aplicación

Interfase

Aplicacion

Transporte

Intenet

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permita. Figura 3 Comparación de los niveles de arquitectura de TCP/IP y modelo OSI

Enrutamiento en TCP/IP Este es un proceso por el cual 2 estaciones que se comunican se encuentran y usan la mejor trayectoria de una red TCP/IP, sin importar complejidad. Él procesó tiene algunos componentes importantes como determinar las trayectorias disponibles, seleccionar la mejor trayectoria para un propósito especifico, alcanzar otros sistemas específicos, además de modificar los formatos de los datagramas lo que permite ajustarse a una nueva tecnología. Principios de enrutamiento Hay tres procesos principales que se ejecutan en un sistema de enrutamiento: El nodo final necesita saber como y cuando comunicarse con un ruteador El ruteador necesita saber cuando terminar una trayectoria adecuada a una red remota. El ruteador en la red destino necesita saber como conectarse a nodo final

Ventajas de enrutamiento Elección de la mejor ruta Ajusta tecnologías de diferente nivel de enlace Flexibilidad y control Reporte de errores

Tablas de enrutamiento Todo ruteador tiene una tabla con números de red y subred que conoce, esta tabla registra cuales conexiones del ruteador pueden ser usadas para alcanzar una red en particular, así como algunos indicativos del desempeño o costo de un enlace para alcanzar una red determinada. Métrica de enrutamiento La función básica de un protocolo de enrutamiento es variar información de una ruteador a otro acerca de los números de red y Sub-Red que son conocidos por este, combinados con algunas mediciones de desempeño como son distancia, throughput, retraso del trafico, promedio de errores y costo. Conocidas con el nombre de métrica (enrutamiento). Funciones de un protocolo de enrutamiento

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Un protocolo es diseñado para: Describir el costo de la mejor ruta en diversas formas de acuerdo a la métrica de

enrutamiento. Permitir múltiples rutas activas entre dos redes. Propagar información de enrutamiento exacta y eliminar rutas incorrectas. Minimizar el trafico de red debido al enrutamiento del protocolo. Minimizar el trafico de las maquinas que no realizan enrutamientos. Minimizar picos súbitos en trafico de la red después de cambiar una ruta. Escalar adecuadamente en grandes redes. Permitir la convergencia rápida en una topología de red después de un cambio de

enrutamiento. Eliminar la propagación de rutas con falla en enlaces de gran distancia. Evitar actualización de tablas de enrutamiento en falso, mediante mecanismos de

seguridad. Criterios para elegir protocolos de enrutamiento Carga impuesta en el procesador del ruteador al calcular la mejor ruta. Escalabilidad, es decir modificación en el e desempeño y en el trafico de enrutamiento

de acuerdo con el tamaño de la red. Seguridad. Soporte para enrutamiento basado en políticas. Requerimientos legales.

Protocolos de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento disponibles para ruteadores y sistemas TCP/IP son: RIP OSPF IS-IS BGP IGRP Hello EGP GGP

Enrutamiento Internet IP Los diseñadores de Internet 5 esquemas de enrutamiento: Enrutamiento directo: usado cuando el nodo destino está en la misma red como nodo o

ruteador fuente.

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Enrutamiento indirecto: El destino no es local, así que es necesario hacer una búsqueda en una tabla de enrutamiento para determinar cuál ruteador deberá enviar el mensaje.

Enrutamiento default: Cuando una tabla de enrutamiento está incompleta, el datagrama

es pasado a un ruteador default que se encargara de resolver el problema. Si no hay ruteador default conocido, el datagrama es descartado.

Nodo ruteador: El nodo que genera el datagrama especifica la ruta.

Direccionamiento TCP/IP

Forma de direccionamiento en TCP/IP Cuando 2 computadoras se comunican entre ellas, una recibe los datos que le envía la otra. Sin el protocolo TCP/IP la máquina que recibe no sabría qué hacer con los datos que le llegan. El protocolo Ip se encarga de direccionar la información entre los nodos de red. IP proporciona los mecanismos para mandar los datos, pero no garantiza que lleguen de una manera correcta. Esta segunda tarea es la que efectúa TCP. Ip forma paquetes de datos que envía a través de la red. Uno de estos paquetes puede llegar a tener hasta 65,535 bytes de 8 bits. Para enviar los paquetes a una máquina en particular, a cada una de las computadoras conectadas a Internet se les asigna una dirección IP. Es un conjunto de 4 números separados por un punto. Esto es así por que cada uno de los 4 números que forman la dirección es un byte de 8 bits. La dirección total tiene entonces 32 bits. Lo que permite direccionar alrededor de 43,000 millones de computadoras. A manera de ejemplo se menciona que la computadora de la UNAM, que se llama Sor Juana, tiene dirección IP 132.248.248.164 El último número es indicativo de la computadora (Sor Juana). El 132 de la red (la UNAM), y los 2 últimos intermedios de la red (localización dentro de la UNAM). Cóndor, el servidor de gopher de la UNAM tiene como dirección IP 132.248.10.3, TCP hace dos cosas más que no hace IP: garantiza la entrega y orden correcto de los paquetes. Es como si en una oficina de correos alguien mandase las piezas de un mueble para ser amado por el destinatario. IP envolvería las piezas en varios paquetes y rotularía la dirección. TCP se encargaría de ponerles un número secuencial para verificar que llegaron todos y que además están en el orden correcto.

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TCP lleva a cabo el registro del número de puerto. Esto es importante sobre todo para la presentación de servicios en red. Es decir, cuando se requiere montar un servidor de gopher o un sitio de FTP. En la misma analogías postal, la dirección IP de la computadora es el número de la casa, pero dentro de una casa puede haber más de un inquilino. Los números de puerto son los inquilinos, que en caso de las computadoras son los servicios que prestan. Por ejemplo, el puerto 25 está reservado para el uso del protocolo de correo electrónico SMTP Simple Mail Transfer Protocol. Los números de puertos son de 16 bits, por lo que puede haber del orden de 65,000. De éstos, los primeros 1,024 están reservados al administrador de máquina. TCP/IP es el responsable de que exista correo electrónico entre máquinas de distintas arquitecturas, como distintos software, localizados en lugares geográficamente muy apartados del planeta. Por supuesto, también de que se establezcan sesiones remotas o Transferencias de Archivos (FTP). Los usuarios están muy contentos de realizar operaciones en modo texto y en computadoras UNIX. Sin embargo, parece que pecaban de conformismo. Las PCs con Windows realizan transferencias de archivos con FTP o sesiones remotas con Telnet. Hoy la red está llena de lugares donde puede encontrarse este software, junto con indicaciones para su uso. Por ejemplo: http://www.leo.org/pub/comp/platforms/pc/networking/tcpip/winsock/ Y pensar que a mediados de los años 70 se deseaba un protocolo para interconectar apenas unas cuantas computadoras y hoy TCP/IP combina literalmente nuestra forma de vivir.

Aplicación de servicios. Aplicación de servicios. En el nivel más alto del conjunto de protocolos, conocidos como nivel de aplicaciones, existen una serie de protocolo que son los que proveen los servicios de red al usuario. Para hacer más clara su utilidad, se le denomina aplicación de servicios aunque están conformados por protocolos independientes. Los más comunes son: Telnet. El servicio de Telnet se basa en el protocolo VTN (Virtual Terminal Network),

Terminal Virtual de Red, permite a 2 nodos de TCP/IP interactuar a través de una interred como sin una terminal estuviera directamente conectada.

FTP. (File Transfer Protocolo) Protocolo de Transferencia de Archivos. Este servicio

provee transferencia de archivos. Basado en el FTP un cliente local se puede conectar a otro servidor en la interred para enviar o recibir archivos, enlistar directorios y ejecutar

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comandos sencillos en la máquina remota. Al igual que Telnet, FTP se implanta dentro de una sesión de terminal.

NFS (Network File System), Sistemas de Archivos Vía Red. Desarrollado por Sun

Microsystems, El NFS ofrece acceso directo a datos almacenados en un servidor remoto. NFS hace que una carpeta o directorio en el servidor NFS aparezca como un volumen local en el escritorio del cliente, de forma que los archivos en el servidor NFS puedan utilizarse como si estuvieran en el disco local.

Nis (Network Information System), Sistema de información de Red. Anteriormente

conocido como yellow pages (paginas amarillas) es un servicio de autetificacion utilizado frecuentemente para complementar los servicios NFS. Provee una base centralizada de las cuentas de los usuarios y los nodos, la cual puede ser consultada por otros nodos de la red.

Gopher. Significa ardilla de tierra y es unftp mejorado (del Ingles Go for, ve y trae). Se

creo en la Universidad de Minnesota como alternativa para localizar y copiar archivos del sistema central o host. A diferencia de FTP, no se requiere conocer el nombre del servidor del que se desea copiar un archivo. Sl servidor gopher se encarga de informar al cliente gppher del verdadero destino de algun archivo que puede realizar la conexión y recuperacion de los datos. Esta flexibilidad simplifica la busqueda y recuperacion de datos.

SMTP (Simple Mail Transder Protocol), protocolo sencillo para transferencia de

correo. Sirve para enviar mensajes de correo electrónico al servidor de correo en la red. POP (Instrucciones que permiten recuperar un elemento del servidor). Permite

accesar el correo electrónico almacenado en un servidor. WWW(World Wide Web), red mundial amplia. Es similar al gopher en cuanto que

permite accesar información almacenada en muchos nodos diferentes, pero además ofrece una elegante interface con fuentes, gráficas, sonido y ligas de tipo Hypertexto a otros documentos. El software cliente del WWW mas común se llama Mosaic; es gratuito y lo desarrollo el centro nacional de aplicaciones de supercomputadoras (NCSA) en Illinois, estados Unidos.

La importancia del TCP/IP en la interconexion de redes A medida que el desarrollo de plataformas de hardware (computadoras personales,

estaciones de trabajo UNIX, computadoras Centrales) y de sistemas operativos (Dos, Novell, Netware, Unival UnixWare, MVS, Unix) continua creciendo en varias direcciones, la estructura TCP/IP proporciona las herramientas para vincular estos diferentes sistemas con servicios de transporte, y otras funciones de redes. TCP/IP aprovecha al máximo sus características y servicios para desarrollar redes corporativas (locales, globales y remotas) tanto en el entorno de propietarios como de proveedores múltiples.

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INTERNET/INTRANET

Internet Antecedentes 1969 La agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPA) del Departamento de Defensa de Estados Unidos creo el Proyecto ARPANET, el cual daría como resultado lo que hoy se conoce como la red global Internet, que su origen no fue diseñado para su uso comercial. 1973-74 Se creo un protocolo estándar de comunicación TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet protocol), el cual permite la conexión entre computadoras independientemente de su sistema operativo o de su hardware. 1975-79 Aparecieron los servicios básicos del Internet: correo electrónico, transferencia de archivos, Conectividad remota. 1982 Surgieron servicios como el sistema de noticias Usenet y el Internet gopher, un percusor del World Wide Web. 1989 Se creo el World Wide Web; una infraestructura de información gráfica y textual colocada en servidores Web, fácil de navegar que liga la información entre los servidores. Ello implica un gran salto hacia el uso comercial del Internet.

Definición Internet es una red mundial de computadoras. Actualmente cuenta con alrededor de 60 millones de usuarios en mas de 70 países. Estos usuarios pueden conectarse a través de una computadora o una terminal hacia servidores ubicados en instituciones educativas, proveedores comerciales de acceso y otras organizaciones. El crecimiento del Internet en los últimos años ha sido explosivo, su tamaño se duplico año con año desde 1988. A esta red están conectadas miles de otras redes distribuidas en todo el mundo basadas en el protocolo estándar llamado TCP/IP. La cantidad de información disponible en Internet se estima en miles de Terabytes y es sumamente variada; desde publicidad de un producto hasta investigaciones científicas.

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Popularidad del Internet La razón del retardo en la popularidad del Internet se debió a que el acceso a la información y los servicios no era amigable. Las aplicaciones corrían sobre el sistema operativo Unix; si bien muy poderoso y robusto es un sistema de alta complejidad, restringiendo su uso principalmente a personas con una elevada cultura computacional. A raíz de la aparición de la World Wide Web se desarrollaron navegadores gráficos muy amigables; usados para accesar los servicios del Internet. Ello, junto a al creciente cultura computacional de los usuarios, ha dado las bases para la gran popularidad y aceptación que se gano el Internet en casi todo el mundo.

Internet y el mundo de los Negocios El Internet ofrece muchas ventajas para el mundo de los negocios. Entre las más importantes podemos listar las siguientes: • Acceso a información: el Internet es un medio más rápido y económico para el acceso a

información que el fax o los módems. La gama de información es muy amplia, por ejemplo una empresa de manufactura puede encontrar a un fabricante en Asia que se le puede proveer una de las piezas que requiere para sus ensambles y que en la actualidad compra a un costo muy superior.

• Análisis de productos y mercados: se encuentra desde una persona que cuenta con

información importante acerca del producto que se desea comprar, hasta documentos que realicen comparaciones competitivas entre productos similares. También se puede localizar personas o grupos que realizan un estudio de mercado sobre cierta región para ver la factibilidad de venta de un producto deseado. Además, se usa para hacer benchmarketing, rastrear las actividades de los competidores consultando continuamente la información que ellos publiquen en el Internet para sus clientes y prospectos.

• Correo Electrónico: conocido también como e-mail, el correo electrónico se ha

convertido en una de las formas más productivas para comunicarse con personas de todo el mundo en forma Asincrona, enviando información que en cuestión de minutos (bajo condiciones normales) llega a su destino.

• Publicidad: ante la elaboración de un documento electrónico o una pagina Web (como

es conocida la World Wide Web). Se coloca a disposición de los de los millones de usuarios del Internet una descripción de los productos y servicios deseados. Aunque es posible usar gráficos, su empleo se limita a los anchos de banda con los que los usuarios se conectan a Internet. Frecuentemente se añade información, que si bien no esta

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relacionada directamente a los productos y servicios que se ofrecen, es de utilidad para el segmento de mercado a quien de dirige la publicidad.

World Wide Web La idea original del WWW era proveer información para investigaciones científicas en una forma de hipertexto (información enlazada con otra información) utilizando diferentes medios: texto, gráficos, y últimamente sonido, y vídeo. Si bien el concepto de hipertexto había sido implementado anteriormente, en el WWW toma un sentido mucho más amplio. Los enlaces entre un documento y otro, no están limitados a que ambos residan en el mismo servidor, sino que pueden residir en cualquier servidor del mundo. La idea es que sirviera como base de información amigable, fácil de navegar, rica en contenido y que pudiera ser actualizada de forma distribuida. Las paginas Web están escritas en el lenguaje HTML(Hypertext Markup Language) especificando el formato del contenido. Los documentos basados en HTML son independientes e la plataforma del servidor donde reside, o del cliente (navegador) que lo accesa.

Desventajas del Internet Dentro de las desventajas que puede tener esta red mundial se mencionan dos puntos relevantes:

Seguridad Ante la tendencia de convertir el Internet como medio común para transacciones comerciales, la seguridad requerida es un evidente problema a resolver. Ante la presencia de hackers (profesionales dedicados a romper los esquemas de seguridad de las empresas para accesar información confidencial), la seguridad cobra una delicada importancia.

Información nociva La transferencia de pornografía a través del Internet (imágenes, voz o vídeo) se realiza sin restricción de edad o de otra índole para los usuarios, El peligro de que menores de edad estén expuestos a esta información o incurran en una conversación electrónica con adultos con intenciones negativas debe ser medido o controlado por los padres de familia.

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Intranet Intranet: es la combinación de dos tecnologías: la primera es una red de área la cual esta asignada a una compañía o a un grupo de estas, la segunda es la facilidad de uso encontrada en Internet, específicamente en la tecnología del World Wide Web. Intranet: es un termino ampliamente utilizado para describir la aplicación de tecnologías de Internet en redes corporativas internas. Generalmente los negocios utilizan Intranet en redes corporativas internas. Generalmente los negocios utilizan Intranets para publicar y compartir información de manera más efectiva a través de la aplicación del Internet La razón por la cual es tan difícil dar una definición precisa y concisa del termino es que Intranet, es algo nuevo y esta aun, de alguna manera, en proceso de experimentación tanto en el lado tecnológico como en el aspecto impacto organizacional. La primera aplicación hace pensar en utilizar las tecnologías de Intranet en una red corporativa, publicar información como manuales de procedimientos, políticas, información sobre productos o la misión y visión de la empresa, entre otras. De esta forma los empleados saben cuando requieran información no necesitan buscar la copia impresa o preocuparse de si es la versión actualizada, simplemente accesan el servidor del Web corporativo y buscan la información que requieran.

Simplicidad Una de las ideas principales detrás del concepto de Intranet es el de utilizar el navegador como interface única para todos los usuarios. De esta manera sin importar la plataforma y el sistema operativo que se emplea, el usuario no requiere aprender de interfaces diferentes para cada ocasión, lo cual reduce significativamente los tiempos de capacitación, la complejidad de la administración y los costos.

Alcance El utilizar intranet como medio para accesar a las redes privadas de una empresa provee a las compañías de una gran flexibilidad, independientemente de donde se encuentre cualquiera de sus usuarios. Siempre que tenga una conexión a Intranet y los privilegios de acceso necesarios, este puede accesar toda la información de la red corporativa como si estuviera conectado localmente. seguridad Los responsables de la red deben encontrar la forma de que al conectar su red a Intranet no permita accesos no autorizados por alguno de los millones de usuarios de dicha red. También es necesario asegurarse de que no entre algún tipo de virus que pueda dañar la información. Esto se logra a través de un Firewall.

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Un Firewall es un conjunto de hardware y software que se encargan de filtrar y permitir o bloquear el acceso a una conexión desde un Intranet hacia una red privada o desde una red privada hacia un Intranet. Con esto, se tiene la certeza de que únicamente personas autorizadas podrán accesar la red y obtener información, asegurando así la confiabilidad y seguridad de la misma.

Estructura de un Intranet Un Intranet, al igual que cualquier red, puede empezar de una forma muy sencilla y complicarse conforme vaya creciendo tanto en extensión como en aplicaciones disponibles. Un Intranet debe constar, al menos, de los siguientes componentes: 1. Web Server: deposito de información, e interface común y traductora de solicitudes

HTML, del navegador, al lenguaje utilizado por la base de datos. 2. Groupware Server: correo electrónico, grupos de noticias, workflow, grupos de

discusión. 3. Servidor de bases de datos: deposito de información corporativa. Los siguientes componentes son opcionales: 4. Firewall: este componente en caso de tener una conexión a Internet, es necesario para

grantizar la seguridad de la red. 5. Router: para establecer conexiones entre redes, incluyendo Internet. 6. RAS (servidor de acceso remoto) necesario para que los usuarios móviles puedan

conectarse vía módem. Los componentes mencionados son los mínimos para disponer de todos los servicios de un Intranet. Sin embargo, se pueden agregar componentes de acuerdo con las necesidades de la organización y de la infraestructura de la red.

La organización virtual Hoy en ida se escuchan expresiones como: realidad, salones de clase, cirugía, oficinas, corporaciones y otros conceptos virtuales. Todos los días surge algún nuevo tipo de actividad virtual. Este rápido cambio hacia el ámbito de lo virtual modificara en que se realizan algunas actividades diarias del ser humano. Él termino virtual generalmente tiene connotación de algo que aparenta ser real y sin embargo no lo es. En la actualidad el significado de lo virtual ha sido extendido para sugerir: • Comportamiento físico de entidades no físicas, normalmente electrónicas. • Uso de tecnologías de Telecomunicaciones y Computación.

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Futuro ¿Qué se puede esperar en el futuro?. Aprovechando el rápido avance de la tecnología, dentro de algunos años se podrá contar con conferencias virtuales. No se habla de conferencias electrónicas limitadas a texto, ni tampoco de videoconferencia, ambas posibles a través de Internet u otros medios, sino de algo más avanzado. Utilizando realidad Virtual, medios de Telecomunicaciones y otras tecnologías, se tendrá acceso a salas de conferencias virtuales. Se podrá estar en la misma habitación con una serie de personas distribuidas alrededor del mundo. Esto revolucionara las actuales expectativas de groupware (lo extendera). Utilizando tecnología de reconocimiento de voz, se dictara a la secretaria electrónica siempre presente en las juntas virtuales; se entregara un documento en la mano a otro participante del grupo de trabajo, etc. Las tecnologías disponibles actualmente para Intranet, son solo la punta del Iceberg.

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EL DECIBEL (DB) - El Decibel (dB), se refiere a la relación de dos cantidades eléctricas tales como Watts,

Voltios y amperes. Si pasamos una señal a través de un dispositivo, esta sufrirá una perdida o conseguirá una ganancia. Tal dispositivo puede ser un atenuador, amplificador, mezclador, línea de transmisión, antena, lazo de suscriptor ( abonado ), un lazo tronal o un conmutador telefónico para simplificar, llamaremos a este dispositivo una “RED”, la cual tiene un puerto de entrada y un puerto de salida.

El Decible es una herramienta útil para comparar niveles de Entrada / Salida o viceversa. Ciertamente se puede decir que si el nivel de la salida es mayor que el nivel de la entrada, el dispositivo muestra una ganancia. La señal ha sido amplificada. Si la salida tiene un nivel menor que la entrada, la red muestra una perdida. En este caso , en indicará una ganancia con un sino positivo (+), tal como +3dB, +11 dB, Etc; y una perdida con un signo negativo (-), -3 dB-15 dB, etc. Nuevamente, el Decibel (dB) expresa una relación. En el dominio de la potencia (los niveles son medidos en Watts o Miliwatts), el valor en decibles, como una relación, es 10 x logaritmo de la relación. Consideremos esta RED:

Nos interesa la relación de P1/P2 o viceversa. Algebraicamente expresamos el decibel mediante esta formula: Valor en dB = 10 Log (P1/P2 ) o 10 Log (P2/P1 )

RED

( NETWORKS ) Señal de salida.

Señal de Entrada

P1 RED

P1

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El logaritmo ( Log ) usado aquí, es para la base número 10. Un logaritmo es un exponente. En nuestro caso es el exponente del número 10 tal que: 10° = 1 El logaritmo es 0 101 = 10 El logaritmo es 1

102 = 100 El logaritmo es 2

103 = 1000 El logaritmo es 3

104 = 10,000 El logaritmo es 4, Etc. Para números que son menores que # 1, usaremos valores decimales, tal como: 10° = 0 El logaritmo es 0 10-1 = 0.1 El logaritmo es -1

10-2 = 0.01 El logaritmo es -2

10-3 = 0.001 El logaritmo es -3

10-4 = 0.0001 El logaritmo es -4, Etc. Expresamos ahora los valores en decibles de los mismos números.

10° = 1 Log 0 Valor en dB = 10 x Log 1 = 0 dB 101 = 10 Log 1 Valor en dB = 10 x Log 10 = 10 dB

102 = 100 Log 2 Valor en dB = 10 x Log 100 = 20 dB

103 = 1000 Log 3 Valor en dB = 10 x Log 1000 = 30 dB

104 = 10,000 Log 4 Valor en dB = 10 x Log 10,000 = 40 dB 10-1 = 0.1 Log -1 Valor en dB = 10 x Log 0.1 = - 10 dB

10-2 = 0.01 Log -2 Valor en dB = 10 x Log 0.01 = - 20 dB

10-3 = 0.001 Log -3 Valor en dB = 10 x Log 0.001 = - 30 dB

10-4 = 0.0001 Log -4 Valor en dB = 10 x Log 0.0001 = - 40 DB Hemos ahora aprendido como manejar relaciones de potencia de 10, 100,1000,10,000, etc. Y 0.1,0.01,0.001, etc. Esto, por supuesto, lleva a valores de decibeles de +10dB, +20 dB, +30 dB, etc y -10 dB, -20 dB, -30 dB y así. El siguiente paso que tomaremos es aprender a derivar valores en dB’s, para relaciones de potencia que caen entre 1, y 10, 10 y 100, 0.1 y 0.01, etc. Regla de los 3 decibles (3 dB’s) Considere la siguiente RED:

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Debido a que la salida de ésta RED es mayor que al entrada, la RED tiene una ganancia. No olvide que estamos en el dominio de la potencia; estamos trabajando con mW. Así: Valores en: dB = 10 Log 4/2 = 10 Log 2= 10 x 0.3010 = + 3.01 dB Generalemnte redondeamos este valor a + 3dB Es conveniente memorizar esta relación . La RED amplificadora tiene una ganancia de 3dB debido a que la potenic de salida fue el doble de la potencia de entrada ( la salida es dos veces más grande que la entrada ). Con la regla de los 3 dB’s, los multiplos de 3 son sencillos. Si tenemos relaciones de potencia de 2, 4 y 8 sabremos que los valores equivalentes ( aproximados ) en dB son + 3dB, + 6dB y + 9 dB, respectivamente. Tomemos el +9 dB como un problema de ejemplo. Una RED tiene una entrada de 6mW y una ganancia de + 9 dB, cual es el nivel de potencia en mW que se mediria en el puerto de salida ?

Una cosa que es conveniente a cerca de los dB’s es que cuando tenemos redes en serie, cada una con una perdidad o ganancia en dB’s, podemos simplemente sumar los valores algebraicamente. De la misma manera, podemos hacer lo contrario: podemos descomponer una RED en redes hipoteticas en serie de tal forma que la suma en dB de al Ganancia/Perdida de cada de las redes sea la misma que la de la red original. Tenemos un buen ejemplo con la RED anterior mostrando una ganancia de + 9 dB. Obviamente 3 x 3 = 9. Si descomponemos la RED de + 9 dB en 3 redes en serie, cada una con una ganancia de + 3 dB, esto Quedaria así:

Debemos ser capaces ahora de hacer el calculo por insepcción ( sin ayuda de una calculadora ). + 3dB duplica l apotencia; la potencia en la salida de una RED con ganancia de + 3 dB tiene 2 veces el nivel de potencia en la entrada. Obviamente la salida de la primera RED es 12mW ( putna A). La entrada a la segunda RED es ahora 12mW y esta RED de nuevo duplica la potencia. El nivel de potencia en el punto B, la salida de la

2mW

RED

4mW

6mW + 9 dB

? Salida ( mW )

+3dB

+3 dB

+ 3dB

6mW

A B

? Salida ( mW )

C

176

segunda RED, es 24mW. La tercera RED nuevamente duplica la potenica. El nivel de potenica en el punto C es 48mW. Así, vemos que una RED con una entrada de 6mW y una ganancia de +9dB, tendrá una salida de 48mW. Se multiplicó la entrada por 8 veces ( 8 x 6= 48). Esto es lo que una ganancia de +9dB hace. Recordemos : +3dB es un multiplicador por 2 veces; +6dB es un multiplicador por 4 veces y +9db es un multiplicador por 8 veces. Ahora sabemos como manejar 3 dB, ya sea + o - , y 10 dB (+ o -) y todos los multiplos de 10 tales como 100,000 y 0.00001. Veamos que podemos hacer con ello. Consideremos la siguiente RED sencilla.

Podemos descomponer esta RED en dos Redes usando valores en dB que nos sean familiares.

Si sumamos algebraicamente los +10 dB y los – 3 dB de las dos redes en serie mostradas arriba, el resultado es + 7 dB que es la ganancia de la RED en cuestión. Veamos que tenemos aquí. La Primera RED multiplica su entrada por 10 veces ( + 10 dB ) . el resultado es 15 x 10 ó 150 mW. Esta es el valor del nivel en A. La Segunda RED tiene una perdida de 3 dB la cual reduce su nivel de entrada a la mitad. La entrada es 150 mW y la salida de la segunda RED es .150 x 0.50 ó 75mW. Esta razonamiento puede ser aplicado a casi todos los valores de dB excepto aquellos que terminan con un 2, 5 v 8 . aun esos valores pueden ser calculados sin la ayuda de una calculadora, pero con un uncremento en el error. Considere el siguiente problema.

Podemos descomponer esta RED de la siguiente manera:

+ 7 dB ?

MW ( Salida ).

15 mW

+ 10 dB ? mW ( Salida ).

15 mW

- 3 dB

A B

+ 44 dB ?

MW

0.3 mW

+ 50 dB 0.3 mW

- 6 dB

A B

?

MW

177

Recordemos que + 50 dB es un multiplicador de 105 y –6 dB es una perdida que reduce la potenica a un cuarto ( ¼) de la entrada a esa segunda RED. Ahora, la entrada a la primera RED es 0.3 mW y por lo tanto la salida de la primera RED ( Punto A es 0.3 x 105 mW ó 30,000 mW ( 30 Watts ). La salida de la Segunda RED ( punto B ) es ¼ de ese valor o sea 7,500 mW. Practicaremos ahora problemas con un numero de Redes en serie, cada una con su propia ganancia o perdida dada en dB. La idea es mostrar como podemos combinar esas redes en una RED equivalente sencilla respetando la ganancia o la perdida. Recuerde, se suma algebraicamente los valores en dB en cada una de las redes. Consideremos la siguiente combinación de Redes:

Observe lo que sucede cuando combinamos estas cuatro Redes en una RED equivalente. Solo tenemos que sumar: + 12 – 28 + 7 – 11 = -20 – 20 dB es un número que podemos manejar rapido y facilmente. Así , la RED equivalente se veria de la siguiente manera:

Recordemos que – 20 dB es una perdida que reduce la potenica a 1/100 de la entrada a la RED, es un multiplicador por 1/100. Por lo tanto, la salida es 0.5 mW x 1/100 o bien 0.005 mW. Para saber realmente que tan bien puede usted manejar los dBs, se propondrá unproblemario con una serie de ejercicios que contengan varias redes en serie. La potenica de salida de la ultima RED será dada y se preguntará por la potencia de entrada a la primera RED. Probemos resolviendo un problema como ese para que no lo sorprendan.

+ 12 dB 0.5 mW

- 28 dB ? MW + 7 dB - 11 dB

- 20 dB ?

MW

0.5 mW

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Sumemos primero los valores para tener una red equivalente sencilla. +25 +10 –9 = +26 dB así:

Antes que nada, debemos preguntarnos nosotros mismos: es la entrada mayor o menor que la salida ?. esta RED tiene ganancia, por lo tanto, la entrada debe ser más pequeña que la salida. Pero que tanto ?, es más pequeña por 26 dB. Cuales el valor numerico de 26 dB ?, recordemos: 20 dB es 100; 23 dB es 200 y 26 dB es 400. Entonces la entrada es 1/400 de la salida o 40/400 ( mW )= 0.1 mW, esto no fue tan dificil, ..... o sí ?.

+ 25 dB ? mW

+ 10 dB 40 mW Salida

- 9 dB

Entrada

40 mW Salida

+ 26 dB ? mW

Entrada

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Problemario : Primera vez que tan bien puede usted manejar dB’s, se propone un listado de problemas con varias redes en serie. La potenica de salida de la ultima RED será dada y se preguntará por la potencia de entrada a la primera RED.

+ 23 dB ? mW

+ 15 dB 40 mW

Salida

- 12 dB Entrada

a )

+ 12 dB ? mW

- 20 dB 10 mW

+ 15 dB

b )

- 26 dB ? mW

+ 13 dB 5 mW- 10 dB

c ) - 16 dB

- 15 dB ? mW

+ 6 dB 18 mW- 10 dB

e ) +9 dB

+10 dB ? mW

- 32 dB 50 mW+ 7 dB

d ) - 2 dB

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El DB m y el DBW Estas son las primeras unidades derivadas del decibel que revisaremos. Son probablemente las más importantes. El dBm es también una relación. Es un valor en decibeles relacionados a un MiliWatt ( m W ) . el dBW es un valor en decibeles relacionado a un Watt ( 1 W). Recuerde, la m en dBm se refiere al MiliWatt y la W en dBW se refiere al Watt Los dBm y dBW, son valores de un nivel real. Revisemos primero las formulas familiares en dB para dBm y dBW.

Valor ( dbm ) = 10 Log P1/ ( 1 mW ) Valor ( dbw ) = 10 Log p1/ ( 1 W )

Veamos algunas buenas relaciones que sería importante guardarlas en nuestra memoria:.

1 mW = 0 dBm ( por definición )1 W = 0 dBW ( por definición )+ 30 dBm = 1 W = 0 dBm - 30 dBW = 1 mW = 0 dBW

¿Quién se arriesga en adminar cuantos son +3 dBm en mw ? . Por supuesto, es 3 dB mas grande que 0 dBm. Por lo tanto, debe ser 2 mW. + 6 dBm, en efecto, es 4 mW. – 3 dBm es la mitad de cero de dBm ó 0.s mW. Hacer una tabla siembre es muy útil para las potencias de 10.

1 mW = 10° mW 0 dBm 10 mW = 101 mW + 10 dBm 100 mW = 102 mW + 20 dBm 1000 mW = 103 mW + 30 dBm = 0 dBm 10 W = 104 mW + 40 dBm = + 10 dBm ( ETC. )

De la misma manera:

0.1 mW = 10-1 mW = - 10 dBm 0.01 mW = 10-2 mW = - 20 dBm 0.001 mW = 10-3 mW = - 30 dBm 0.0001 mW = 10-4 mW = - 40 dBm

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Ya que hemos entendido el manejo de dBm y dBW, veremos que es sencillo trabajar problemas con redes en serie. Ahora haremos algunos ejemplos.

Primero convirtamos la entrada, 8 mW, a dBm, observe que simple es. 2mW = 3 dBm, 4mW= 6 dBm y 8 mW = 9 dBm ¡ Ahora vea esto !. para obtener la respuesta, el nivel de potencia en la salida es +9 dBm + 23 dB = + 32 dBm. Otro ejercicio será de mucha ayuda. En este caso la incógnita será la entrada a una RED.

En cada caso como este debemos preguntarnos: es la salida más grande que la entrada ?. debido a que la RD es atenuadora, la entrada es 17 dB más grande que la salida. Convierta la salida a dBm. Esto es + 10 dBm. La entrada es 17 dB mayor que la salida, o sea, + 27 dBm. Debemos también ser capaces de decir : “ esto es la mitad de un Watt “. Recuerde, +30 dBm = 1 Wat = 0 dBW. + 27 dBm, ( “ 3 dB abajo “ ), es la mitad de ese valor. A continuación se proponen algunos ejercicios. Las respuestas aparecen al final de los ejercicios.

+ 23 dB

? dBm 8 mW

- 17 dB

10 mW ? dBm

+ 19 dB

- 6 dBm ?a) mW

- 2 dB

1 W ?b)

dBW + 35 dB

- 4 dB

- 28 dB ? dBm

c)40 mW

+ 12 dB

+ 6 dB ? W

d)-19 dBm

-32 dB

+ 14 dB ? mW

e)-15 dBm

- 5 dB -21 dB

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Respuestas:

a ) + 13 dBm = 20 mW; b ) + 29 dBW; c ) +32 dBm ; d ) + 7 dBm = 0.005W e ) - 3 dBm = 0.5 mW

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La adición de dBs y unidades derivadas. Suponga que tenemos un combinador, un combinador es un dispositivo que mezcla señales de dos o más fuentes. Este combinador tiene dos señales de entradas. +3 dBm y + 6 dBm. Nuestro combinador es un mezclador ideal que no muestra perdida alguna. En otras palabras, no hay efectos de retraso en la acción mezcladora. Es “libre de perdidas ”lo que deseamos encontrar es la salida del combinador en dBm. No son + 9 dBm. Veamos el problema en un diagrama.

Algunos textos proporcionan una ecuación para resolver estos problemas. Creemos que el método que se mostrará es más preciso y , con la ayuda de una calculadora científica, es más fácil. Esto es muy simple. Convierta los valores de las entradas a sus respectivos valores numéricos en mW. Sumelos y convierta la suma a su valor equivalente en dBm. Los valores de +3 dBm y + 6 dBm son ya tan familiares que los convertimos por inspección, son 2 mW y 4 mW. La suma es 6 mW. Ahora tome 10 Log 6 para convertirlo de nuevo a dBm y la respuesta es + 7378 dBm. Recuerde que hay un error cuando trabajamos la regla de los “3 dBs” ( valores de 3,6,9,1,4 y 7 ). Si repetimos el problema usando una calculadora científica, la respuesta sería +7.76 dBm mostrando un error de 0.02 dB. En ocaciones, tenemos que combinar un gran número de entradas / salidas donde cada una es del mismo nivel. Esto es común con el equipo de multiplexión por división de frecuencia ( FDM ), con telegrafía multidatos o datos. Suponga que tenemos un grupo FDM ( 12 entradas de canales de voz ) donde cada entrada es- 16 dBm; cual es el valor de la salida compuesta ? esto se establece de la siguiente manera.

Combinador

+ 6 dBm

+ 3 dBm Salida DBm ?

- 16 dBm - 16 dBm - 16 dBm - 16 dBm - 16 dBm - 16 dBm - 16 dBm

FDM MUX

Salida Compuesta

1

2

.

.

. 12

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O bien, de una manera más simple: Potencia compuesta ( en dBm ) = -16 dBm + 10 Log 12 = -16 dBm + 10.79 = -5.21 dBm El problema de sumar dos o más entrada en un combinador es directo si nos mantenemos en el dominio de la potencia. Si no lo hacemos, podemos abrir la caja de pandora, debido a las relaciones de fase de las entradas. En la siguiente sección realizaremos algunos interesantes ejercicios sobre adición de potencia.

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El dB aplicado al canal de voz. El decibel; es usado para cuantificar ganancias y perdidas a través de una RED de telecomunicaciones. La supercarretera más común de extremo a extremo de la RED es el “canal telefónico” ( VF Chanel ) . un canal de voz nos trae a la memoria un canal analógico, algo que nuestros oídos puedan escuchar. La parte transmisora del teléfono (mouth Piece ) convierta energía acústica emanado de la boca humana a energía eléctrica, una señal análoga. En el extremo distante de ese circuito, un audio equivalente d esa energía análoga es entregada al receptor del aparato telefónico ( Ear Piece ) con el que no estamos comunicando. Cuando se trabaja con el canal de voz, un número de aspectos especiales deben ser considerados por el ingeniero de transmisión en esta subsección hablaremos acerca de esos aspectos concernientes a la respuesta de frecuencia a través de un canal de voz perfectamente definido. El canal de voz básico es esa banda inclusiva de frecuencias donde las perdidas con respecto a ala frecuencia caen 10 dB relativos a la frecuencia de referencia. Hay dos definiciones ligeramente diferentes del canal de voz; la norteamericana y la de la UIT. . norte América: 200 a 3,300 Hz. ( Frecuencia de referencia, 1000 Hz ) . UIT ( CCITT): 300 a 3,400 Hz. ( Frecuencia de referencia, 800 Hz ) para introducir el concepto de un canal de vaz “PLANO” ( FLAT ) y un canal de voz CARGADO “ WEIGHTED ” primero discutiremos algunos deterioros en la transmisión de un canal de voz. Estos son ruidos y distorsión de amplitud. Todos sabemos lo que es el ruido. Este molesta al escuchar. En ocasiones puede ser tan desagradable que la información inteligente no puede ser extraído o el circuito telefónico se cae y proporciona un tono de marcado. Así, discutiremos acerca de que cantidad de ruido molestará al escuchar promedio ? La distorsión de amplitud es lo mismo que la respuesta a la frecuencia. Se define la distorsión de amplitud como la variación de nivel con frecuencia a través de un pasabanda de frecuencia o una banda de interés. Con frecuencia se cuantifica la distorsión de amplitud como una variación de nivel cuando se compara al nivel de la frecuencia de referencia. Para una descripción más amplia de la distorsión amplitud consideramos un ejemplo Hipotético. En un tablero de pruebas ( un lugar donde podemos accesar eléctricamente un canal de voz ) en nueva York, tenemos un generador de señal de audio disponible que usaremos para insertar tonos de audio a diferentes frecuencias. En un tablero de pruebas similares en Chicago mediaremos el nivel de estas frecuencias en dB. Los tonos de audio insertados en Nueva York están todos un nivel de –16 dBm, uno a la vez. En Chicago medimos estos niveles en dBm. Encontramos que el nivel a 1,000 Hz es +

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7 dBm, nuestra frecuencia de referencia. Medimos el tono de 500 Hz en + 3 dBm y el 2,800 Hz es 0 dBm. Cualquiera variación de nivel a partir del valor de referencia de 1,000 Hz lo podemos llamar “Distorsión de Amplitud. ” en 2,800 Hz hubo una variación de 7 dB.

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¿ Qué es Frame Relay ?

Frame Relay es una tecnología de conmutación rápida de tramas, basada en estándares internacionales, que puede utilizarse como un protocolo de transporte y como un protocolo de acceso en redes públicas o privadas proporcionando servicios de comunicaciones.

Historia de Frame Relay La convergencia de la informática y las telecomunicaciones está siendo una realidad desde hace tiempo. Las nuevas aplicaciones hacen uso exhaustivo de gráficos y necesitan comunicaciones de alta velocidad con otros ordenadores conectados a su misma red LA N, e incluso a redes LAN geográficamente dispersas. Frame Relay surgió para satisfacer estos requisitos. Ahora, el mercado demanda un mayor ahorro en los costes de comunicaciones mediante la integración de tráfico de voz y datos. Frame Relay ha evolucionado, proporcionando la integración en una única línea de los distintos tipos de tráfico de datos y voz y su transporte por una única red que responde a las siguientes necesidades:

Alta velocidad y bajo retardo Soporte eficiente para tráficos a ráfagas Flexibilidad Eficiencia Buena relación coste-prestaciones Transporte integrado de distintos protocolos de voz y datos Conectividad "todos con todos" Simplicidad en la gestión Interfaces estándares

y acuerdos de implementación En 1988, el ITU-TS (antiguo CCITT) estableció un estándar (I.122), que describía la multiplexación de circuitos virtuales en el nivel 2, conocido como el nivel de "frame" (trama). Esta recomendación fue denominada Frame Relay. ANSI tomó lo anterior como punto de partida y comenzó a definir estándares que iban siendo también adoptados por el ITU-TSS (CCITT

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Estándares ITU/TSS ANSI

Descripción del Servicio 1.233 T1.606 Transferencia de Datos 0.922 T1.618 Señalización 0.933 T1.617 Congestión I.370 T1.606 Interworking I.555

Se constituyó un fórum del sector, el Frame Relay Forum (del que BT, Concert y BT Telecomunicaciones son miembros) cuyo consenso se refleja en los siguientes "Implementation Agreements".

"Implementation Agreements" * Acordados por el Frame Relay Forum * Aprobados : * Trabajos Actuales : * User to Network * SVC at NNI * Network to Network * Switched Permanet Virtual Connection (SPVC) * Switched Virtual Circuit * Voice over FR * FR/ATM Interworking * FR Customer Network Management * FR/PVC Multicast Service * FR ATM/PVC Service Interworking * Data Compression over FR

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Comparación con X.25 Frame Relay puede entenderse mejor cuando se compara con el protocolo X.25. En la figura A se ilustran los siete niveles OSI, indicando los niveles realizados por X.25 y Frame Relay.

Aplicación Presentación Sesión Transporte

Red Enlace X.25

Físico

Frame Relay

Niveles utilizados por Frame Relay y X.25 En la figura B se proporciona una lista de las funciones suministradas por cada uno de los niveles OSI para X.25 y Frame Relay. Gran parte de las funciones de X.25 se eliminan en Frame Relay. La función de direccionamiento se desplaza desde la capa 3 en X .25 a la capa 2 en Frame Relay. Todas las demás funciones del nivel 3 de X.25 no están incorporadas en el protocolo de Frame Relay.

X.25 Frame Relay Establecimiento de circuitoControl de circuitoControl de flujo de circuitoDireccionamiento

Red

Control de enlaceCreación de tramasControl de erroresControl de flujo de enlacesFiabilidad

Enlace Direccionamiento Creación de tramasControl de erroresGestión de interfaces

Conexión Física

Físico Conexión Física

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¿ Cuáles son los principios básicos de Frame Relay? Las líneas digitales, la eliminación de funciones innecesarias y la prevención de la congestión, convierten Frame Relay en la mejor solución WAN. A partir de algunos principios básicos sobre la tecnología y el entorno de conectividad en el que se utiliza, Frame Relay puede eliminar grupos completos de funciones y obtiene sus principales ventajas. El protocolo Frame Relay se basa en los tres principios siguientes:

El medio de transmisión y las líneas de acceso están prácticamente libres de errores. La corrección de errores se proporciona por los niveles superiores de los protocolos de las

aplicaciones de usuario. La red, en estado normal de operación, no está congestionada, y existen mecanismos

estándares de prevención y tratamiento de la congestión . Primer principio básico: muchos de los protocolos más antiguos, tales como X.25, se diseñaron para operar a través de circuitos analógicos con errores. Esto exigía al protocolo de comunicación el uso de procedimientos complejos de control de errores y con firmación de información transmitida y recibida correctamente. Con la aparición de líneas de transmisión digitales, se redujo considerablemente la necesidad de estos procedimientos . Esto permite el segundo principio básico de Frame Relay. Se requiere menos carga de proceso en la red para asegurar que los datos se transportan de manera fiable. Por tanto, es lógico el uso de procedimientos simplificados como los de Frame Relay. Esta te cnología ofrece mejor velocidad y rendimiento, porque realiza solamente un mínimo control de errores. Si se produce un error, el protocolo se limita a desechar los datos. Cuando Frame Relay desecha datos erróneos, puede hacerlo sin comprometer la fiabilid ad de los datos de usuario, porque los niveles superiores de los protocolos transportados sobre FR proporcionarán la corrección de errores. El tercer principio básico de Frame Relay es que existe una congestión limitada dentro de la red. Frame Relay supone que existe una cantidad ilimitada de ancho de banda disponible. Si se produce una congestión, el protocolo desecha los datos e incluye mec anismos para "notificar explícitamente" al usuario final la presencia de congestión, y confía en que reaccionará ante estas notificaciones explícitas.

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¿Cómo funciona Frame Relay ? Estructura y transmisión de tramas, parámetros de dimensionamiento de CVP (CIR, Bc, Be), señalización de líneas y CVP (Circuito Virtual Permanente), gestión y prevención de la congestión.

Estructura y transmisión de tramas La red Frame Relay obtiene datos de los usuarios en las tramas recibidas, comprueba que sean válidas, y las enruta hacia el destino, indicado en el DLCI del campo "dirección". Si la red detecta errores en las tramas entrantes, o si el DLCI no es válido, l a trama se descarta.

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El "flag" es la secuencia de comienzo y fin de trama. El campo de "dirección" contiene el DLCI y otros bits de congestión. Los datos de los usuarios se meten en el campo "Información", de longitud variable que permite transmitir un paquete entero de protocolos LAN. El siguiente gráfico representa cómo se transmite la información de dos usuarios. Lo primero es conectar a los usuarios mediante un acceso Frame Relay (puerto en el nodo de la red más línea de acceso). Después hay que definir en la red un CVP entre los accesos, que es el camino lógico para la transmisión de información. Un usuario puede definir más de un CVP hasta distintos destinos a través de un único acceso Frame Relay. Este concepto se llama multiplexación estadística.

Parámetros de dimensionamiento de CVP (CIR, Bc, Be) CIR: (Committed Information Rate, o tasa de información comprometida). Tasa a la cual la red se compromete, en condiciones normales de operación, a aceptar datos desde el usuario y transmitirlos hasta el destino. Puede ser distinto en cad a sentido. Son las tramas 1 y 2 del ejemplo. Bc: (Committed Burst Size o ráfaga comprometida). Es la cantidad de bits transmitidos en el periodo T a la tasa CIR (CIR=Bc/T). En las redes Frame Relay se permite al usuario enviar picos de tráfico a la red por encima de CIR, durante intervalos de tiempo muy pequeños, incluidos en el periodo T. Be: (Excess Burst Size, o ráfaga en exceso): es la cantidad de bits transmitidos en el periodo T por encima de la tasa CIR. Si la red tiene capacidad libre suficiente admitirá la entrada de este tipo de tráfico en exceso (trama 3 del ejem plo), marcándolo con DE activo.

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El tráfico entrante en la red, por encima de Bc + Be, es el descartado directamente en el nodo de entrada, (trama 4 del ejemplo). Señalización de estado de líneas de acceso y CVP Es el conjunto de mensajes de señalización transmitidos entre la red y el equipo de acceso acerca del estado del acceso y de todos los CVP definidos.

Gestión y prevención de la congestión En la trama, y dentro del campo de "Dirección" está el DLCI y otros bits que se utilizan para la gestión de la congestión. Los FECN y BECN son activados por la red cuando empieza a detectar que el tráfico aumenta y debe evitar congestionarse. Así, todas las tramas que pasan por el nodo, hacia el destino (forward), hacia el origen (backward), con FECN y BECN activados, se entregan a cada equipo de acceso del usuario. El equipo de acceso que recibe tramas con BECN activo puede reducir la cantidad de información enviada a la red hasta que ya no reciba más. El equipo de acceso conectado en el destino, que recibe tramas con el FECN activo, puede controlar al equipo de acceso conectado en el origen, utilizando mecanismos de control de flujo y ventana de transmisión de niveles superiores. Las tramas con DE activo pueden ser descartadas por la red si sigue habiendo congestión.

¿ Por qué utilizar Frame Relay ? Las tramas con DE activo pueden ser descartadas por la red si sigue habiendo congestión. Tres importantes acontecimientos en el mercado han hecho de Frame Relay una solución ideal para la interconexión de redes LAN, el transporte consolidado de tráfico de datos LAN y tradicionales, y el transporte de voz y datos sobre Frame Relay.

Menor coste y mayor disponibilidad de las líneas punto a punto. Tendencia en el mercado hacia los sistemas informáticos remotos, pero con la necesidad de

convivir con protocolos tradicionales X.25, SNA, etc. Demanda del mercado de soluciones integradas para el tráfico de voz y datos sobre una

única red.

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Interconexión de redes LAN La tendencia del mercado hacia el equipo de usuario final inteligente, ha dado lugar a una informática distribuida, la aparición de las redes de área local y a su interconexión a través de redes de área extensa (WAN) de alto rendimiento y bajos retardos.

Transporte consolidado de tráfico de datos LAN y tradicionales La evolución de las arquitecturas informáticas, desde una estructura jerárquica de los años 80, hasta una estructura de cliente-servidor propia de los años 90, es un proceso durante el cual tienen que convivir las dos arquitecturas. Frame Relay es el protocolo idóneo para el transporte consolidado de diferentes protocolos de datos, como los del entorno LAN (TCP/IP, IPX, DECNet, etc), los tradicionales (X.25, SDLC, asíncrono, etc.), y las conexiones de Hosts que requieran una interfaces multiplexada económica, como los FEP IBM 3745.

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Transporte de voz y datos sobre FR Todas las empresas tienen que dar solución a sus necesidades de comunicaciones de datos y voz entre sus oficinas y obtener mejor gestión a costes más bajos. Conseguir estos dos objetivos con inversiones razonables y amortizables es complicado. Frame Relay ha evolucionado para proporcionar la integración en una única línea de los distintos tipos de tráfico de datos el tráfico de voz, gracias a la implantación de los nuevos CVP prioritarios, que reducen el retardo de transmisión, manejan eficazmente las colas de transmisión de los nodos de red, y permiten una calidad excelente de comunicaciones de voz. Los beneficios para la empresa son económicos y de funcionalidad, porque ahorra grandes sumas de dinero en facturas telefónicas, porque todo el tráfico de voz, fax y datos de las sucursales u oficinas de la empresa puede ser integrado y transmitido sobre la misma línea digital de acceso al Servicio de Voz y Datos que se ve rentabilizada al máximo, dado que todo su ancho de banda se utiliza para transmitir datos y para transmitir voz, utilizando el ancho de banda sobrante de la línea de acceso. Frame Relay ofrece más flexibilidad de conectividad que los otros protocolos de redes WAN porque transporta todos los protocolos de voz y datos de manera transparente.

Nuevas aplicaciones y requisitos para Frame Relay Se avanzará más en la priorización de distintos tráficos mediante mayor número de distintas prioridades en los CVP que permitan la coexistencia y tratamiento adecuado, no sólo de voz y datos sobre Frame Relay, sino también de nuevas prioridades en la rede s Frame Relay para tráfico SNA y vídeo. Frame Relay también está ampliando las posibilidades de acceso mediante definición de acceso conmutado, tanto digital con accesos RDSI básicos y primarios como analógico, en la medida en que sean de una gran calidad y baja tasa de error. El acceso a alta velocidad, ya aprobado por el Frame Relay Forum Implementation Agreement FRF1.1, se implantará progresivamente en ofertas de proveedores de servicios, y facilitará la consolidación de conexiones host y el acceso a LAN en modo nativo a 4, 10 y 16 Mbps. Los circuitos virtuales conmutados, que también cuentan con un Frame Relay Forum Implementation Agreement, mejorarán y abaratarán servicios como el acceso a Internet, el acceso remoto a LAN y el servicio de voz sobre FR.

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INTRODUCCIÓN Para que una red, u otro tipo de enlace por medio del cual se realice la transmisión de voz, datos o vídeo ( o los tres juntos ), sea eficiente y proporcione un buen servicio a los usuarios, es necesario que sea confidencial y que se presente el menor número de errores posibles. La búsqueda de esta confiabilidad y la minimización de los errores se extiende a todos los niveles del diseño de redes. Los errores se pueden presentar como exceso o falta de bits de información, o como cambios de valores de los bits, es decir, que uno se cambie a cero o viceversa. Y pueden ocurrir con intervalos de minutos o de segundos o incluso con mayor frecuencia. La generación de errores en los canales de comunicación es un problema inevitable y muy común. Debido al tiempo de depreciación de los equipos, la transmisión de errores continuará siendo un problema durante muchos años. Un aspecto muy importante para evitar esta generación de errores comienza con el buen diseño de los enlaces y la buena elección del equipo. Por otro lado existen fenómenos físicos tales como el ruido térmico, que no podemos evitar y que invariablemente son fuente de errores en la información. Al momento de diseñar una red es de gran importancia que se tomen en cuenta todas las causas posibles de errores, y al mismo tiempo, como sabemos que es inevitable tener cierta tasa de errores, debemos poner mucha atención en el control de estos errores. Precisamente, la finalidad de este trabajo es de dar una explicación de las diversas técnicas existentes para la corrección de errores, dando primeramente, una visión general de las diferentes causas que provocan los errores, para posteriormente, enfocarnos en las técnicas Hamming y hagelbarger.

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Los Errores y sus Causas

Los Errores en la información Los errores son algo natural en las comunicaciones de datos. Los errores se manifiestan como bits adicionales ó faltantes; o bits cuyos estados se invierten, con el resultado de que se degrada el contenido del mensaje. Por lo general, los errores aparecen en ráfagas. En un error en ráfaga, se cambia más de un bit de datos debido a las condiciones que provocan el error, es decir, los errores de 1 bit no están distribuidos uniformemente en el tiempo. Sin embargo, las portadoras comunes generalmente listan sus tasas de errores como el número de bits erróneos divididos entre el número de bits transmitidos, sin hacer referencia a su distribución no uniforme. Por ejemplo. La tasa de errores puede darse como 1 en 500,000 al transmitir en una línea telefónica pública de grado de voz a razón de 1, 200 bps. El hecho de que los errores tiendan a aglomerarse en ráfagas en vez de que estén dispersos uniformemente tienen aspectos positivos y negativos. El aspecto positivo es que , entre las ráfagas, puede haber períodos relativamente grandes de transmisión sin errores, por lo que puede no haber fallas durante la transmisión de datos en una gran porción del mensaje. Por otro lado, cuando los errores están más o menos distribuidos uniformemente, no es difícil percibe el significado incluso aunque la tasa de errores sea elevada, como en esta oración ( 1 carácter en 30 ). Por otra parte, si los errores están agrupados en ráfagas, se dificulta más recuperar el significado, y es necesario apoyarse más en conocer el contexto del mensaje, o en métodos especiales lógicos numéricos de detección y corrección de errores. Lo única manera de detectar y corregir errores, es enviar datos adicionales con el mensaje. A mayor cantidad de datos adicionales puede lograrse mayor protección contra errores, pero al elevar la protección, se reduce el procesamiento total de datos útiles, por lo que la eficiencia del procesamiento total de datos varía inversamente con la mayor detección y corrección de errores. Incluso, los errores afectan la longitud del bloque de datos que desea transmitirse al usar la transmisión sincrona. A mayor brevedad de los bloques de mensajes, menos probabilidad habrá de necesitar retransmitir un bloque, pero a la vez habrá una menor eficiencia en la metodología de transmisión por lo que respecta al procesamiento total. Si los bloques de mensajes son largos, una mayor proporción tendrá errores y será necesario renovarlos. En la transmisión por la red telefónica se encuentra una considerable variación en la tasa de errores de una hora a otra del día. Por lo general, la tasa de errores es más alta durante los períodos de mayor tránsito. En algunos casos, la única alternativa que tiene el usuario de estas instalaciones es transmitir los datos a menor velocidad porque las velocidades más altas de transmisión tienen mayor tendencia de los errores.

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Fuentes de Errores. El ruido y la distorsión en la línea puede provocar errores en la comunicación de datos. El ruido, en este caso, se puede definir como señales eléctricas no deseadas que introducen tanto el equipo como las perturbaciones naturales, lo cual degrada el rendimiento de una línea de comunicaciones. El ruido y la distorsión de la línea se pueden clasificar en aproximadamente 10 categorías, incluyendo ruidos blanco, ruidos de impulso, líneas cruzadas, ecos, ruidos de intermodulación, cambios de amplitud, pérdida de línea, atenuación, distorsión de retraso y gorjeo. El ruido blanco o gaussiano: es el seseo de fondo o estática en radios y teléfono. Se debe a la agitación térmica de los electrones, y por ello, es inevitable. Por lo general no es un problema a menos que su nivel sea tan elevado que altera la transmisión de datos. A veces el ruido de otras fuentes tales como la inducción de las líneas eléctricas, semeja ruido blanco y así se denomina, aunque no se deba a agitación térmica de electrones. El ruido de impulsos: ( a veces llamado agujas ) es la fuente primordial de errores en la comunicación de datos. Un ruido de impulso puede darle hasta 1/100 de segundo. Un impulso de esta duración se escuchará como un “click” Algunas de las fuentes del ruido de impulsos son cambios de voltajes en líneas adyacentes o circuitos que rodean la línea de comunicación de datos, equipos de conmutación en las oficinas telefónicas, tonos utilizados por la señalización de la red, etc. Las líneas cruzadas: ocurren cuando una línea toma parte de la señal que va por otra línea. Las líneas cruzadas aumentan con la mayor distancia de comunicaciones, con la mayor proximidad de los alambres, mayor intensidad de la señal y señales de frecuencia más alta. Al igual que el ruido blanco, las líneas cruzadas tienen tan baja intensidad de señal que por lo general no molestan en las redes de comunicación de datos. Los ecos: y la supresión de ecos pueden ser una fuente de errores. Un supresor de ecos provoca un cambio en el balance electrónico de una línea que a su vez hace que se refleje una señal viajando de regreso por la línea con menos intensidad de señal. Si la señal de eco es de intensidad suficiente para que la pueda detectar el equipo de comunicaciones, provoca errores, pero normalmente tienen tan baja intensidad de señal que por lo general no son molestos. El ruido de intermodulación: es el tipo especial de cruce. Las señales de dos líneas independientes se intermodulan y forman un producto que cae dentro de una banda de frecuencia que difiere de ambas entradas. En la línea multiplicada, muchas señales distintas se amplifican juntas y las ligeras variaciones en el ajuste del equipo pueden provocar ruido de intermodulación.

199

Un módem mal ajustado puede transmitir un tono de frecuencia intenso cuando no está transmitiendo datos, produciendo así este tipo de ruido. El ruido de amplitud: comprende un cambio repentino en el nivel de potencia. Su efecto depende del tipo de modulación que esté utilizando el módem. Algunas de las causas de este tipo de ruido pueden ser los amplificadores defectuosos, contactos sucios con resistencias variables, por trabajo de mantenimiento que se esté desarrollando y por conmutación a distintas líneas de transmisión . El pérdida de línea: es una causa catastrófica de errores y transmisión incompleta. Este tipo de fallas puede deberse al equipo conmutador defectuoso en la oficina telefónica, a tormentas, a pérdida de la señal portadora y a cualquier otra falla que provoque una línea abierta o corto circuito. La distorsión por atenuación: ocurre cuando las altas frecuencias pierde potencia con mayor rapidez que las bajas frecuencias durante la transmisión ( como sabemos la atenuación es la pérdida de potencia que sufre la señal al pasar del transmisor al receptor), esta pérdida de potencia puede hacer que la señal recibida sea distorsionada por una pérdida desigual de sus frecuencias componentes. La distorsión por retraso: puede provocar errores en la transmisión de datos. Ocurre cuando una señal se retrasa más a cierta frecuencias que otras. Un igualador (o ecualizador ) compensa tanto la distorsión por atenuación como por retraso. El gorjeo : puede afectar la exactitud de los datos transmitidos. Es imposible generar una señal portadora pura, siempre hay pequeñas variaciones en la amplitud, fase y frecuencia. El daño a la señal puede deberse a cambios continuos y rápidos en la ganancia y/o fase, lo cual puede ser aleatorio o periódico, y es lo que se define como gorjeos. Otra causa importante que interviene en la generación de errores, son Los factores Humanos . Muchos de los errores en los sistemas de comunicaciones de datos se deben a fallas humanas, y transmisión. En la prevención de errores, que es la mejor forma de controlarlos, el diseñador de sistemas de comunicaciones de datos debe tener en cuenta los siguientes puntos:

200

- Proporcionar adiestramiento adecuado a los operadores. - Deberá desarrollarse un diálogo simple entre el operador y el sistema - Las instrucciones de uso deben programarse en el sistema y deben estar disponibles

para repasarse siempre que un operador necesite ayuda. - El sistema debe contener procedimientos de reinicio y puntos de reinicio que pueden

emplearse durante una operación, para el caso de que el operador cometa un error. - Será necesario proporcionar tiempo de respuesta razonablemente rápido (2 a 4 seg. )

para que el operador utilice el sistema con eficiencia máxima.

201

RUIDO EN LAS LÍNEAS TELEFÓNICAS.

R. BLANCO

R. IMPULSIVO

R. DE CUANTIZACION

R. POR REFLEXION

R. POR ECO

202

LÍNEAS TELEFÓNICAS

DESPLAZAMIENTO DE FASE

DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD

TRANSLACIÓN EN FRECUENCIA

203

LÍNEAS TELEFÓNICAS TRANSITORIOS.

DROPOUT

GOLPE DE GANANCIA

GOLPE DE FASE

204

Corrección de Errores en las Comunicaciones Desde la primera implementación en los sistemas de comunicación, los usuarios y vendedores de estos sistemas tenían en cuenta lo concerniente a la detección de errores en la comunicación. Desde la transmisión del telégrafo desde 1900 hasta 1940. Y cuando la misión critica de los sistemas de comunicación militar y comercial la detección de errores en la comunicación fue más concisa. El trafico de datos creció durante la Segunda Guerra Mundial, diseñadores y vendedores tomaron en serio el detectar y corregir errores en la comunicación de datos.

TX DATA.

0 0 0 1 1 1 1 0

ERRORES.

RX DATA

MODEM

MODEM

Descarga Eléctrica.

DTE

DTE

0 0 1 1 1 1 0 0

205

Errores en la Comunicación Los errores en la comunicación de datos pueden producir resultados catastróficos si no son detectados y corregidos rápidamente. Un error en la transmisión de datos monetarios puede tener un resultado fatal en las finanzas de un banco o casa de bolsa. Los errores en la comunicación de datos son cambios indeseables en el patrón de bits de datos que ocurren después que cada uno es mandado desde una PC hasta un dispositivos externo o computadora. Para poder entender el proceso de detectar y corregir errores, primero es necesario entender las causas y efectos de los errores en la comunicación de datos. Los errores pueden aparecer a lo largo de cualquier enlace de comunicación. Cuando una PC manda datos desde un puerto de comunicación, un mal funcionamiento de un chip en el puerto puede generar errores en el frame de datos. Un pobre diseño de módem puede sumar errores al dato el cual es modulado y mandado a través de la línea telefónica. Las fallas en el equipo telefónico también pueden generar errores. Un relámpago cerca de la línea telefónica puede generar ruido eléctrico y alterar el patrón de señal atreves de ella. Un motor cercano a la línea telefónica también puede generar ruido. Finalmente, el módem o el puerto de comunicación en el receptor puede generar errores. Los sistemas de comunicación pueden detectar y corregir datos diseñados en los enlaces. Un sistema puede detectar interferencias de corta duración con solo el cambio de un bit en el byte de datos. El mismo sistema puede detectar interferencias de larga duración que crean patrones de errores. Todas las técnicas de detección de errores no son igualmente aceptadas en todos los equipos. Técnicas de detección de errores en forma de redundancia. Para detectar y corregir errores, el transmisor debe proveer el receptor con la información correcta para verificar los datos. El transmisor debería simplemente enviar la transmisión en forma completa dos veces y dejar que el receptor compare los dos sets de información para detectar errores. La desventaja de esto es el tiempo y recursos de PC que se consumen, la mayoría de los fabricantes prefieren otras técnicas. El transmisor utiliza una técnica matemática para calcular errores de datos. El transmisor genera esta redundancia de datos (redundandy data) desde el bit stream cuando el dato es enviado. El receptor debe generar su propia redundancia de datos de la información recibida y compara la redundancia de datos dada por el transmisor.

206

Una comparación favorable indica la ausencia de errores, una comparación infavorable indica la presencia de errores.

El transmisor y el receptor deben utilizar técnicas para generar información de redundancia. Las tres técnicas de chequeo de errores son:

1 0 0 1 1 0 0 R 1 0 1 1 0 1 0 R 1 1 0 1 0 0 1 0

Generador de redundancia R.

Generador de Redundancia

R.

Compara R con R’

Mantén Dato

Error en Datos

Toma Acción

Si

No

Descarga Eléctrica.

DTE DTE MÓDEMS

MÓDEM DCE DCE

207

Vertical Redundacy Cheking (VCR ) Longitudinal redundancy Cheking (LRC ) Cyclic Redundancy Cheking (CRC)

DATA BITS VCR PARIT

Y

DATA BITS VCR PARITY

1 2 3 4 5 6 7 BIT 1 2 3 4 5 6 7 BITW 1 0 1 0 1 1 1 1 w 1 0 1 0 1 1 1 0

e 1 1 0 0 1 0 1 0 e 1 1 0 0 1 0 1 1 l 1 1 0 1 1 0 0 0 l 1 1 0 1 1 0 0 1 c 1 1 0 0 0 1 1 0 c 1 1 0 0 0 1 1 1 o 1 1 0 1 1 1 1 0 o 1 1 0 1 1 1 1 1 m 1 1 0 1 1 0 1 1 m 1 1 0 1 1 0 1 0 e 1 1 0 0 1 0 1 0 e 1 1 0 0 1 0 1 1

1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1

LRC PARTY CHARACTER

LRC PARTY CHARACTER

a).- LRC Y VRC PARIDAD PAR

b).- VRC IMPAR Y LRC PAR

VRC Requiere la suma de un bit sencillo por cada byte de datos transmitidos para producir la paridad para el byte de entrada. El transmisor y el receptor pueden utilizar ambas par e impar, la figura anterior muestra la paridad par e impar. LRC Requiere la suma de un simple bit ( un carácter ) después de cada string de bytes transmitidos (caracteres ). En el LRC el byte esta definido por el estándar ISO 1155 debe proveer paridad par para cada string de bit posicionados. El transmisor y el receptor deben utilizar cualquier par o impar como el VRC en combinación con paridad par para el LRC. La figura anterior (a) muestra paridad par de VRC y paridad par de LRC, la figura (b). Muestra paridad impar de VRC y paridad par de LRC. Este carácter de LRC aveces llamado cheksum, checal la suma de los valores binarios para cada posición de bit de todos los bytes transmitidos.

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Cyclic Redundancy Cheking (CRC) El CRC puede tomar varias formas la siguiente tabla muestra las cuatro formas más populares de ecuaciones de polinomios usadas en cálculos para CRC. La selección del protocolo especifico de comunicaciones normalmente dicta el uso de un tipo especifico de CRC, los equipos antiguos utilizan CRC-12 para transmitir códigos de 6 bits por carácter, por ejemplo el código BSC por otra parte el CRC-16 se utiliza para calcular 16 bits de detección de error en los datos. El CRC- 32 provee 32 bits de detección de error y es la opción en la mayoría de los protocolos. Las LANS, utilizan CRC-32 para trasferencia de datos libre de errores.

CRC TIPO CRC POLIMONIO CRC-12 Xˆ12+Xˆ11+Xˆ3+Xˆ2+X + X CRC-16 Xˆ16+Xˆ15+Xˆ2 + 1 CRC-CCITT Xˆ16+Xˆ12+Xˆ5+Xˆ2 CRC-32 Xˆ32+Xˆ26+Xˆ23+Xˆ22+Xˆ16 + Xˆ12+Xˆ11

+Xˆ10 + Xˆ8 + Xˆ7 + Xˆ5 + Xˆ4 + Xˆ2 + X + 1 Las técnicas de LRC y CRC son las mas exactas. El VRC es bueno para detectar errores en bytes de datos sencillos. El LRC es bueno para detectar bit sencillos y múltiples bits de errores en byte individuales de datos. El CRC-16 detecta todos los errores sencillos y duales con una exactitud de 99.9% en bytes de 16 bits. El CRC-32 detecta esencialmente todos los errores lo cual es la principal razón por la cual IEEE selecciona esta técnica para todos los estándar de redes locales.

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Método del polinomio Los códigos polinomicos se basan en el tratamiento de series de bits como si fueran representaciones de polinomios, con coeficientes de valor 0 y 1 únicamente. Cuando se emplea el método del polinomio, el emisor, y receptor deberán estar de acuerdo a un polinomio generador G(x), en forma anticipada los bits de orden superior e inferior del generador deben ser 1. Para calcular el código de redundancia grande que el polinomio generador. La idea básica consiste en incluir un código de redundancia al final de la trama, de tal manera que, el polinomio representado por la trama con el código de redundancia sea divisible por G(x). Cuando el receptor recibe la trama de suma comprobada, intenta dividirla entre G(x). Si existe una resta, habrá ocurrido un error de transmisión. El algoritmo para calcular la redundancia es el siguiente: 1.-Sea r el grado de G(x). Agregar r bits a cero al extremo de orden inferior de la trama, de tal manera que ahora contenga m + r bits, y corresponda al polinomio xˆr M(x) 2.- Dividir la serie de bits correspondientes a xˆr M(x) entre la serie de bits correspondientes a G(x), empleando la división en la transmisión. 3.- Restar el resto (que siempre tiene r o menos bits ) de la serie de bits correspondientes a a xˆr M (x), empleando la resta en la transmisión (módulo 2). El resultado es la rama lista para transmitir. Llámese Transmisión a este polinomio. A continuación se ilustra el calculo para la trama 1101011011 G(x) = xˆ4 + x + 1 Trama: 1101011011 Generador: 10011 Mensaje después de añadir 4 bits 0: 11010110110000

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10011 10011 10011 00001 00000 00010 00000 00101 00000 01011 00000 10110 10011 01010 00000 10100 10011 01110 00000 1110

Trama Transmitida: 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0

Detección y Corrección de Errores

El control de errores implica (1) técnicas de diseño y fabricación de equipo y enlaces de transmisión para comunicación de datos que reduzcan el porcentaje en errores y 82) metodologías para detectar y corregir los errores introducido durante la transmisión de los datos. Las metodologías se dividen en cuatro categorías:

• Ignorar errores • Comprobación de circuitos c de eco • Detección de errores con retransmisión • Detección de errores con corrección automática.

Residuo

110101101100

1100001010

10011

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Ignorar los errores. Se puede hacer en sistemas de comunicaciones de datos que manejan mensajes no críticos formados principalmente por lenguaje ordinario. Esta metodología reduce los costos de la transmisión de datos y aumenta el procesamiento total debido a que no comprende planes de detección y corrección de errores.

Prueba de circuito de eco La prueba de circuito de eco no utiliza una clave especial sino que a medida que se recibe cada carácter u otra unidad pequeña del mensaje, se transmite de vuelta al transmisor, que lo comprueba para determinar si es lo mismo que lo recién enviado. Si es incorrecto, se transmite el carácter por segunda ocasión Este método de detección de errores desperdicia la capacidad de transmisión porque cada mensaje (fraccionado) se transmite al menos dos veces. La prueba de circuito o de eco se utiliza en líneas coartas alambradas permanentemente con terminales de baja velocidad.

Detección de errores con retransmisión Los dispositivos transmisores y receptores de datos, computadoras delanteras, módems y programática tienen incorporados planes de detección de errores y retransmisión, que incluyen la detección de un error y su retransmisión inmediata, detección del error y retransmisión posterior o detección del error y retransmisión e, por ejemplo. Tres intentos y después retransmisión diferida o cosas por el estilo. La detección del error y la retransmisión es la manera más sencilla y más efectiva, si se maneja apropiadamente, y menos costosa de reducir los errores en la transmisión de datos. Algunos de los métodos comunes para la detección de errores son al prueba de paridad, claves de relación constante y prueba polinomica.

Prueba de paridad: Al analizar una forma común de la estructura de codificación USASCII, se puede observar que uno de los ocho bits que forman cada carácter es decir que su valor está determinado únicamente por los valores de los otros siete y que por lo tanto no es necesario. Ya que este octavo bit no puede transmitir información nueva, su propósito es confirmar información anterior. En la siguiente figura se muestra la lógica de su uso:

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La regla más común para fijar el valor del bit redundante utiliza la “paridad” (característica par o impar) del número de unos en la clave. Por ejemplo, para un sistema de codificación de paridad par utilizando USASCII: La letra “v” se codifica como 0110101 y se agrega un cero en la posición de paridad (octava) ya que hay cuatro dígitos 1, es decir un número par, y se obtiene entonces V= 01101010. La letra “W” se codifica como 0001101 y se agrega un 1 en la posición de paridad para que el número de dígitos 1 sea par, se obtiene W 0 00011011. La prueba de paridad detecta un solo error ( cambia de un 1 a 0 o viceversa 9 pero no se puede deducir nada acerca de la posición del bit erróneo. Si se invierten los estados de dos bits, la prueba de paridad no detectará el error. Una técnica adicional de prueba de paridad es la prueba cíclica ( que también se conoce como paridad entrelazada ). Este método requiere de dos bits de paridad por carácter. Claves de relación constante: son claves de comunicaciones de datos especiales que tienen una relación constante de la cantidad de bits 1 a la de bits 0. Estas claves detectan un error siempre que el número de bits 1 y 0 no estén en su relación apropiada.

transmisor Receptor

Genera 8o. bits

Compara

diferente

Supone un error en este grupo de 8 bits

Igual

Supone que los 8 bits están correctos

8o bit

7 bits 8 bits

8 bits

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Pruebas de polinomio: las pruebas de polinomio sobre bloques de datos se realizan a menudo para la transmisión síncrona. En este tipo de pruebas de mensajes se prueban todos los bits del mensaje aplicando un algoritmo matemático.

Detección de errores con corrección automática. Este enfoque, que también se conoce como corrección de errores hacia delante, comprende claves con suficiente redundancia para detectar y corregir errores en el equipo receptor sin retransmitir el mensaje original. La redundancia, o bits adicionales requeridos va desde una pequeña proporción de bits adicionales hasta redundancia del 100%, en que el número de bits de datos para detección de errores es un aproximadamente igual al número de bits de datos. Una característica de muchas claves de corrección de errores es que debe haber una cantidad mínima de bits correctos entre ráfagas de errores. Dentro de esta categoría se encuentran las siguientes técnicas: • Técnica Haming • Técnica Hagelbarger • Código de convolución

- Código Bose-Chaudurri - Código reed-Solomon - Código Trellis.

Técnica Hamming Cuando tenemos dos palabras código cualesquiera, por ejemplo 10001001 y 10110001, es posible determinar cuantos bits correlativos difieren. En este caso, tres son los bits que difieren. Para determinar cuantos bits difieren, se lleva a cabo una operación EX – OR entre las dos palabras código, y se cuenta el número de bits con valor 1 del resultado. Al número de posiciones de bits, en el cual dos palabras código difieren, se le conoce como Distancia Hamming. Su significado consiste en que, si dos palabras claves se encuentran separadas por una distancia Hamming de valor d, se necesita tener d errores de bits individuales para convertir a una en la otra. Dado el algoritmo para calcular los bits de redundancia es posible construir una lista completa de las palabras código legales y, a partir de ésta, encontrar las dos palabras código cuya distancia Hamming sea mínima. Esta distancia es la distancia Hamming del código completo. Las propiedades de corrección y detección de errores de un código, dependen de su distancia Hamming. Para detectar d errores, se necesita contar con un código de distancia (d

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+ 1). Cuando el receptor ve una palabra código inválida, puede decir que ocurrió un error en la transmisión. De la misma manera, para llegar a corregir d errores, se necesitará tener un código con una distancia de (2d + 1). La técnica Hamming asocia bits de paridad par con combinaciones únicas de bits de datos. Tiene la capacidad de corregir solamente un error en un bloque de datos de determinadas dimensiones. Utilizando una clave de cuatro bits de datos ( como ejemplo, se puede representar un carácter mediante la configuración de bits de datos 1 0 1 0. Se agregan tres bits de paridad P1, P2 y P4 para producir una clave de siete bits, como se muestra en la figura. Note que los bits de datos (D3, D5, D6 y D7) son 1 0 1 0 y que los bits de paridad ( P1, P2 y P4) son 1 0 1.

Relaciones de prueba entre bits de paridad (P) y bits de datos (D)

Bits de verificación indicadores de error de paridad.

Bits Erróneo

P4 P2 P1 0 0 0 Ninguno 0 0 1 P1 0 1 0 P2 0 1 1 D3 1 0 0 P4 1 0 1 D5 1 1 0 D6 1 1 1 D7

Interpretación de patrones de bits de paridad

( 0 = correcto, 1 = erróneo )

215

El bits de paridad P1 se aplica a los bits de datos D3, D5 y D7, el bit de paridad P2 se aplica a los bits de datos D3, D6 y D7 en tanto que el bit de paridad P4 se aplica a los bits de datos D5, D6 y D7. P1 debe ser igual a 1 puesto que solo hay un |1 entre D3, D5 y D7 y la paridad debe ser par. En forma 2analoga, P2 debe ser cero ( 0 ) puesto que D3 y D6 son 1s. P4 es 1, puesto que D6 es el único 1 entre D5, D6 y D7. Ahora suponga que durante la transmisión, el bits D7 cambia de 0 a 1 a causa del ruido de la línea. Debido a que P1, P2 y p4 prueban este bits de datos, los tres bits de paridad muestran paridad impar en vez de paridad par correcta. (D7 es el único bit de dato probado por los tres bits de paridad, por lo que siempre que D7 este equivocado los tres bits de paridad mostrarán paridad incorrecta ) De esta manera, el equipo receptor puede determinar que bits fue erróneo e invertir su estado, corrigiendo así el error sin retransmisión.

Código de Hagelbarger El código Hagelbarger corrige hasta seis errores consecutivos sin la limitación de agrupar en bloques los datos transmitidos. Sin embargo, el código Hagelbarger exige que al grupo de errores le sucedan por lo menos 19 bits válidos antes de poder encontrar otros bits erróneos. En la siguiente figura se muestra el codificador Hagelbarger. Los bits del mensaje entran uno por vez al registro de 7 bits. Después que ingresa un nuevo bits se verifica el contenido de las posiciones primera y carta del registro y un generador de bits de paridad / suma del módulo 2 ) verifica estas dos posiciones. La salida del registro de 7 bits, o sea la última oposición y la del generador del bits de paridad se envían alternadamente por la línea de transmisión ( redundancia del 100 %). Por lo tanto, cada bits de mensaje está vinculado por la paridad con el cuarto bits que le precede y sucede.

Bits del mensaje

0 0 1 1 0 1 0

Generador de Bits De paridad par

Línea de

Transmisión 1

216

En la figura siguiente se describe el codificador Hagelbarger. A medida que se recibe la sucesión de bits, los correspondientes al mensaje se encaminan hacia la primera posición del registro, mientras que los de paridad se derivan a un registro circulante. Después de recibir cada bits de paridad ( y el bit del mensaje que lo acompaña ) se hacen dos verificaciones de paridad A comprueba las posiciones 1 y 4 del registro de mensajes, mientras que B verifica las posiciones 4 y 7 . si ambas salen mal ( la paridad es impar), el bits de la cuarta posición es erróneo y se invierte antes de pasar a la posición 5. Si la verificación A indica que la paridad es par y que B es impar, la décima posición del registro circulante contiene un error y debe invertirse antes de que se pueda utilizar.

Código de Convolución Son una importante clase de códigos utilizados en telecomunicaciones. Estos difieren de los códigos de bloque al codificar los bits de datos en una serie contínua a diferencia de los bits K que lo hacen uno a la vez. Una vez que los K bits son alimentados al encoder un total de n bits de salida son obtenidos. Los bits que se obtienen a la salida son igual a N – 1 de los bits de entrada, lo cual nos determina el estado actual del encoder. El promedio efectivo de un encoder de convolución es determinado por K/n. Tales códigos pueden ser extremadamente poderosos pero comúnmente utilizan grandes cantidades de procesamientos de información; comúnmente ocupan un promedio código de 2/3 o ½, con un 50 ó 100% de este. Dos clases de códigos de bloques que son suficientemente poderosas para llevar a cabo el código de convolución son: el BosChaudurri (BC) y Reed-Solomon. Otra clase de código es el Terllis, el cual es comúnmente usado con señales más complejas. Código Bose-Chaudurri

Paridad A Paridad b

1 5 6 7 8 9 10 2 3 4

Mensaje

Mensaje

decodificado

1 2 3 4 5 6 7

0 0 1 1 0 0 1 0 0 1

0 0 1 1 1 0 1

217

Este es un código de acción progresiva realizado por R.C. Bose y D.K. Cahudurri. Tiene una distancia Hamming de 5 y por lo tanto puede corregir errores dobles. Tiene la capacidad de detectar hasta cuatro errores. Tanto la Beckman Instruments como la Bell Telephone consideraron el uso de las propiedades detectores de est código y lo utilizan en sus equipos, y ambas han preferido corregirlas por retransmisión antes que valerse de las propiedades correctoras del código, que son menos eficientes. El código fue proyectado en un principio para introducir 10 bits de verificación por cada 21 bits de información. En la versión Bell se utilizarían 12 de verificación por 48 de información y en los Beckman 30 por cada 992. Este código nos sirve para la detección de errores por bloques, es decir, no detecta un error en particular, simplemente nos dice si un bloque está transmitiendo correctamente o no :

Codificación Trellis Un sofisticado método de transmisión es la codificación Trellis. En un módem de codificación trellis, el flujo de datos que se va a transmitir se divide en grupos de 4 bits conocido como cuadrabits, que se desigarán como Q1, Q2, Q3 y Q4 ya que estos grupos llegan uno después de otro, se designarán grupos sucesivos de bits que llegan como Q1a, Q2a, Q3a, Q4a, Qlb, Q2b, etc. Los primeros dos bits en el tiempo (Q1 y Q2) de cada grupo son codificados diferencialmente por el módem para producir dos nuevos bits Y1, Y2. La codificación diferencial es realizada de acuerdo a una tabla que produce Y1c y Y2c ( por ejemplo ) al comparar bits Q1c y Q2c con los bits previamente codificados Y1b, Y2b, que en su turno producidos al comparar bits Q1b , Q2b con Y1b y Y2a. En otras palabras el proceso de codificación continuamente produce nuevos bits Y al comparar los recién llegados bits Q1, Q2 con los bits Y1 y Y2. Los bits Y producidos por este proceso son usados como entrada a un codificador convencional sistemático, que genera un bits redundante Y0. Este bits redundante y los cuatro bits de información Y1c, Y2c, Q3c y Q4c ( por ejemplo ) son entonces colocados dentro de las coordenadas del elemento de señal a ser transmitido de acuerdo a un diagrama de espacio de señal. La característica importante de la codificación trellis no es su espacio inusual de señal sino la robustes producida al codificar un bits redundante en la señal transmitida. Los módems que usan la codificación trellis son capaces de tolerar una señal de 4 dB menos de la relación señal a ruido que los módems convencionales. Ya que la susceptibilidad de módems QAM convencionales a las imparidades de transmisión una nueva generación de módems basados en esta codificación serán desarrollados. Estos módems toleran el doble de ruido de los módems convencionales, permitiendo 9600 bauds de transmisión sobre una red telefónica conmutada y transmisión confiable a velocidades que alcancen desde 14400 hasta 19200 bauds en líneas privadas de buena calidad.

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En un módem QAM convencional cuando una imparidad de la línea ocurre, la imparidad causa que el punto de la señal recibida sea desplazado de su localización apropiada de la señal. El receptor entonces selecciona un punto de la señal que se encuentre lo más próximo a lo que recibió, obviamente cuando imparidades de línea son suficientemente largas como para causar que el punto recibido se encuentre más cerca, se genera un error. Para minimizar las posibilidades de tales errores, TCM emplea una codificación que añade un bit redundante a cada intervalo de símbolo.

Protocolos de Detección de Errores Protocolo de muestreo ( Spoofing ) . algunos módems tienen una característica que los hacen adecuados para la transmisión de archivos en bloques, ya que los módems manejan el control del flujo de información con caracteres Xon- Xoff o con “handshaking” los detectores de error y los mecanismos que los manejan ( Kermit, Xmódem, Ymódem y el UUCPG ) son redundantes. De hecho, si los módems usaran todos los detectores de errores disponibles y le dieran “vuelta a la línea” la transmisión seria mucho más lenta. Algunos tipos de módems ( como los Telebit ) resuelven este problema usando el protocolo Spoofing ( protocolo de muestreo ). Cuando se reconoce que esta usando el protocolo de transferencia, el módem que se encuentra en la línea del lado de transmisión, asume la responsabilidad de revisar los paquetes de información y les ponen etiquetas; por su parte, el módem de recepción toma esas etiquetas y las revisa. Con esto se elimina virtualmente casi todos los retardos de transmisión y los retardos de vuelta a la línea. Esto es, teóricamente posible para cualquier corrector de errores que maneje un módem, con protocolo de muestreo y especialmente para los módems half-duplex. Técnicas de protocolos de transferencia de archivos: El mayor obstáculo para accesar información por la línea telefónica es el ruido que esta produce. Este ruido puede enmascarar los tonos y producir errores. Cuando se tiene este tipo de transmisión de información, se puede depender de un protocolo en particular, pero lo ideal seria tener varios protocolos, dependiendo del volumen de información que se vaya a manejar. La mayoría de los protocolos de transmisión envían la información con alguna forma de detección de error, frecuentemente. “Checksum” o “Ciclic redundancy-check”. Los dos on valores derivados de los datos de información que se envían , acordes con un algoritmo matemático. El protocolo envía un valor junto con la información de los bits en el paquete. El programa receptor compara los valores que le manda el transmisor con los valores que el calculó. Si esto no concuerdan pedirá al transmisor una retransmisión . La mayoría de los protocolos antiguos, necesitan recibir la respuesta de que el primer paquete que se envió fue recibido exitosamente para continuar con el siguiente paquete.

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Algunos de los nuevos protocolos, envían información de varios paquetes antes de recibir la respuesta del primer paquete enviado. Esto lleva a una gran reducción de tiempo, sobre todo en enlaces en los que hay un gran retardo, como los enlaces satelitales. Si el receptor detecta un error en alguno de los paquetes, pedirá solo la retransmisón de este paquetes. Algunos protocolos llamados Streaming transmiten un archivo completo antes de esperar la respuesta del receptor.

Tipos de protocolos. Dependiendo del tamaño de los paquetes de información, serán sus requerimientos. Para pocos paquetes de requiere más precaución. Pero son fáciles de retransmitir. Para paquetes más grandes, lo que se requiere es disminuir el tiempo, y esto se logra disminuyendo el número de retramisiones. El protocolo más sencillo es el que envía junto con la información caracteres ASCII, después del puerto serial, ya que la información llega a este sin ningún tipo de detector de errores. Actualmente uno de los protocolos más usados es el Xmódem, también conocido como protocolo Christiansen. Cada bloque del Xmódem cuenta con 128 bits, entre información y Checksum ( detección ). Fue uno de los primeros protocolos del dominio público y se han hecho muchas variantes del mismo. A continuación se verán algunos. XMODEM 1K: Es una versión del Xmódem que utilizó bloques de 1024 bits en vez de 128 bits. Muchos le llaman también el Ymódem. Este protocolo añade un “batch-file” para poder transmitir varios archivos en una sola operación (Ymódem Batch). Otra variante de este es el Ymodem G, este se utiliza con módems de control de error y si se detecta algún error en ambos muy probablemente el error venga desde la PC transmisora. KERMIT: Desarrollado por la universidad de Colombia, maneja 7 y 8 bits binarios aparte de archivos ASCII. Es el estándar para comunicaciones de trenes de pulsos su particular habilidad para negociar un nivel común entre diferentes equipos lo hace muy utilizado. Puede adaptarse al tamaño de los bloques de datos, pero esto puede causar más retardos que si se utilizara el Xmódem. ZMODEM: Es la primera elección para BBS’s, lo caracteriza su poca saturación, rentabilidad y velocidad. Se ajusta a la medida de los bloques de información dependiendo de las condiciones de la línea y utiliza un detector de errores CRC de 32 bits. MNP: (Microcom Networking Protocol ) Son protocolos de errores y compresión de datos en Software. Tiene la ventaja de que si no se tiene este equipo de un lado de la línea se puede hacer el lazo con un solo equipo. Reduce el ruido de línea que aparece en la pantalla y aumenta grandemente la velocidad.

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Conclusiones Un enlace de comunicaciones, aún por más perfeccionado que sea su diseño, nunca estará libre de errores. Estos errores nos provocan diversos problemas en la recepción de información, los cuales pueden llegar hasta la pérdida completa de un mensaje. Este problema es algo muy común en todos los sistemas de transmisión de datos, y lo seguirá siendo durante mucho tiempo. Esto lo podemos concluir ya que en los equipos más nuevos que se están usando en estos días, también se presentan errores, y dado el tiempo de vida útil de los equipos y su degradación con el tiempo, es obvio que estos errores y más se seguirán presentando. Los errores pueden ser provocados por diferentes problemas existentes en el enlace, tales como ruido y defectos en la línea, y se manifiestan como exceso o falta de bits de información, inversión de la polaridad del bit o en el peor de los casos la perdida completa de la información. Para tratar de minimizar estos errores, se han ideado diferentes técnicas, tanto de detección como de corrección de los mismos. Esta detección de errores se realiza dentro de la segunda capa del mismo OSI, es decir, la capa de enlace. Las técnicas, van desde la más sencilla, que consiste en que la información que se envía a un receptor sea devuelta al transmisor para confirmar que se recibió correctamente, hasta la más compleja, en la que ya se maneja un código entre los diferentes equipos. Estas técnicas se basan en diferentes códigos, los cuales se forman de bits que se agregan a la señal de información, con el fin de eficientizar el tiempo de transmisión y la calidad de la misma. Entre las técnicas más utilizadas para la corrección de los errores se encuentran: la Hamming y la Hagelbarger. Alguna de las diferenicas entre estas dos técnicas son que mientras la Hamming corrige solo un error en un bloque de determinadas dimensiones, la hagelbarger corrige hasta seis errores consecutivos sin la limitación de agrupar en bloques los datos transmitidos. Sin embargo, el código Hagelbarger exige que al grupo de errores le sucedan por lo menos 19 bits válidos antes de poder encontrar otros bits erróneos, lo que no sucede con la técnica hamming. Según los requerimientos del enlace que se maneje, ya sea de velocidad o de cantidad de transmisión, se podrá determinar el tipo de técnica de elección y corrección de errores que más se adecue al sistema.

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BIBLIOGRAFÍA Telecomunications, Protocols and Design Autor: John D. Spragins Ed. Addison-Wesley Redes de Ordenadores (2ª Edición ) Autor: Andrew S. Tanenbaum Ed. Prentice Hall Fundamentos de Comunicacciones de Datos. Autor: Jerry Fitzgerald & Tom S. Fason Revista BYTE Aartículo: Modern Módem Metods Junio 1989 PC Magazine Artículo: Communications Asincronous Abril 30 de 1991