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INDICE

OBJETIVO..........................................................................................................................................................5

OBJETIVO PARTICULAR................................................................................................................................5

INTRODUCCIÓN................................................................................................................................................5

Red.......................................................................................................................................................................5

Inicios de la Red...............................................................................................................................................5

LAN......................................................................................................................................................................6

WAN.....................................................................................................................................................................7

Ancho de Banda...............................................................................................................................................7

Topología...........................................................................................................................................................7

TEMA 1 TECNOLOGIA ETHERNET.........................................................................................................8

Introducción......................................................................................................................................................8

Características..................................................................................................................................................8

Medio Físico......................................................................................................................................................9

Componentes de Señalización...................................................................................................................10

Conjunto de Reglas para Acceder al Medio............................................................................................10

Frame Ethernet...............................................................................................................................................10

Conmutación Ethernet Básica....................................................................................................................11

Conclusión.......................................................................................................................................................15

TEMA 2 DQDB.............................................................................................................................................16

Introducción....................................................................................................................................................16

Estructura Interna..........................................................................................................................................16

Frame DQDB....................................................................................................................................................17

Nivel Físico......................................................................................................................................................17

Nivel DQDB......................................................................................................................................................17

Características................................................................................................................................................18

Conclusiones..................................................................................................................................................20

TEMA 3 FDDI...............................................................................................................................................21

Introducción....................................................................................................................................................21

Características................................................................................................................................................21

Estructura Interna..........................................................................................................................................22

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Tipos de Estaciones......................................................................................................................................23

Arquitectura.....................................................................................................................................................23

Trama................................................................................................................................................................24

Nivel Físico......................................................................................................................................................24

Nivel de Enlace...............................................................................................................................................25

Conclusión.......................................................................................................................................................25

TEMA 4 XDSL..............................................................................................................................................26

Introducción....................................................................................................................................................26

Estructura........................................................................................................................................................26

Tipos de Canal................................................................................................................................................27

Tipos de Tecnología......................................................................................................................................27

Conclusión.......................................................................................................................................................29

TEMA 5 RDSI................................................................................................................................................30

Introducción....................................................................................................................................................30

Estructura........................................................................................................................................................30

Canales.............................................................................................................................................................31

Puntos de Referencia....................................................................................................................................32

Grupos Funcionales......................................................................................................................................32

Protocolos........................................................................................................................................................33

Conclusión.......................................................................................................................................................34

TEMA 6 ATM.................................................................................................................................................35

Introducción....................................................................................................................................................35

Arquitectura.....................................................................................................................................................35

Celdas...............................................................................................................................................................36

Conexión..........................................................................................................................................................36

Conmutación...................................................................................................................................................37

Protocolo ATM................................................................................................................................................38

Nivel Físico......................................................................................................................................................38

Nivel ATM.........................................................................................................................................................38

Cabecera..........................................................................................................................................................39

Nivel Adaptación ATM AAL.........................................................................................................................40

Conclusión.......................................................................................................................................................41

TEMA 7 FRAME RELAY............................................................................................................................42

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Introducción....................................................................................................................................................42

Estructura........................................................................................................................................................43

Circuitos Virtuales.........................................................................................................................................43

Niveles..............................................................................................................................................................44

Mecanismos de Control de Congestión...................................................................................................45

Descarte...........................................................................................................................................................45

Control de Tráfico..........................................................................................................................................46

Conclusión.......................................................................................................................................................46

TEMA 8 PDH.................................................................................................................................................47

Introducción....................................................................................................................................................47

Estructura........................................................................................................................................................47

Niveles de Multiplexación............................................................................................................................48

Conclusión.......................................................................................................................................................48

TEMA 9 SDH..................................................................................................................................................49

Introducción....................................................................................................................................................49

Características................................................................................................................................................49

Estructura........................................................................................................................................................50

Sincronización................................................................................................................................................51

Conclusión.......................................................................................................................................................51

TEMA 10 PON................................................................................................................................................52

Introducción....................................................................................................................................................52

Características................................................................................................................................................53

Arquitectura.....................................................................................................................................................53

Topología.........................................................................................................................................................55

Conclusión.......................................................................................................................................................56

TEMA 11 ASON.............................................................................................................................................57

Introducción....................................................................................................................................................57

Arquitectura.....................................................................................................................................................57

Servicios ASON..............................................................................................................................................58

Conclusión.......................................................................................................................................................58

BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................................59

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OBJETIVO

Entender y comprender cada una de las tecnologías de comunicación, para el diseño eficaz de cualquier red de comunicación.

OBJETIVO PARTICULAR

Conocer las características particulares, arquitectura, ventajas, desventajas de cada tecnología, y así compararlas entre ellas para implementarlas en las redes de comunicación.

INTRODUCCIÓN

Red

A la interconexión de estaciones de trabajo compartiendo periféricos y otros dispositivos, se le define como RED. Por medio de la esta es posible que distintos equipos se comuniquen entre sí, sin importar qué tipo de equipo se utiliza en una red, lo importante es que todos los dispositivos utilicen el mismo lenguaje o protocolo, que es una descripción formal de un conjunto de normas y convenciones que establecen la forma en que los dispositivos de una red intercambian información,

Inicios de la Red

Las redes de datos se desarrollaron como consecuencia de aplicaciones comerciales diseñadas para PC’s.

Las primeras PC’s solo tenían la capacidad de procesar información de forma independiente y aunque estando cerca varias PC’s, el intercambio de información solo se realizaba por medios magnéticos, esto no era eficiente y económico, entonces se necesitaba una solución que resolviera con éxito los tres problemas siguientes:

Cómo evitar la duplicación de equipos informáticos y de otros recursos Cómo comunicarse con eficiencia Cómo configurar y administrar una red

Con la llegada de las tarjetas de red incorporadas en cada PC que permitían compartir la información a través de la red, entonces las redes comenzaron a agrandarse y expandirse casi con la misma rapidez con la que se lanzaban nuevas tecnologías y productos de red, aun cuando en sus inicios su desarrollo fue desorganizado.

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Las tecnologías de red que habían emergido se habían creado con implementaciones de hardware y software distintas, que cada empresa dedicada a crear hardware y software para redes utilizaba sus propios estándares corporativos, por lo tanto, muchas de las nuevas tecnologías no eran compatibles entre sí y se tornó cada vez más difícil la comunicación entre redes que usaban distintas especificaciones.

Esto a menudo obligaba a deshacerse de los equipos de la antigua red al implementar equipos de red nuevos. Las redes de área local (LAN) y las redes de área amplia (WAN) se desarrollaron para resolver estos problemas.

LAN

Conectan estaciones de trabajo, terminales y otros dispositivos, que compartan recursos tales como archivos e impresoras, de manera eficiente. En un sistema LAN, cada departamento de la empresa era una especie de isla electrónica figura (a). Proporcionan un conjunto abierto de pautas para la creación de hardware y software de red Las LAN están diseñadas para:

Operar dentro de un área geográfica limitada Permitir que varios usuarios accedan a medios de ancho de banda elevado Proporcionar conectividad continua con los servidores locales Conectar dispositivos adyacentes

Figura a. Sistema LAN.

A medida que el uso de los computadores en las empresas aumentaba, pronto resultó obvio que incluso las LAN no eran suficientes. Lo que se necesitaba era una forma de que la información se pudiera transferir rápidamente y con eficiencia, no solamente dentro de una misma empresa sino también de una empresa a otra. La solución fue la creación de redes de área amplia (WAN).

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WAN

Es una red que conecta una LAN a otra LAN por un área geográfica grande como una ciudad o país, figura (b). Permitiendo que las empresas se comunicaran entre sí a través de grandes distancias. Puede transmitir informaciones por líneas telefónicas, micro ondas, o satélites. Lo más recomendado es vía fibra óptica.

Figura b. Sistema WAN

Ancho de Banda

El término ancho de banda es común usarlo para describir sus capacidades de las LAN y WAN. El ancho de banda es la medición de la cantidad de información que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado.

Unidad de ancho de banda Abrev. EquivalenciaBits por segundo bps 1 bps = unidad fundamental de ancho de bandaKilobits por segundo Kbps 1 Kbps = 1000 bps = 103 bpsMegabits por segundo Mbps 1 Mbps = 1000000 bps = 106 bpsGigabits por segundo Gbps 1 Gbps = 1000000000 bps = 109 bps

Topología

La topología de red define la estructura de una red. Una parte de la definición topológica es la topología física, que es la disposición real de los cables o medios. La otra parte es la topología lógica, que define la forma en que los hosts acceden a los medios para enviar datos.

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TEMA 1 TECNOLOGIA ETHERNET

Introducción

Este tipo de tecnología es una de las usadas en redes de datos debido a su confiabilidad, escalabilidad y facilidad para la administración, además de ser económica y predomina en el diseño de redes locales.

La evolución de Ethernet ha creado adelantos significativos, desde la tecnología a 10 Mbps usada a principios de principios de los 80’s. La transición de Ethernet de 10 Mbps a Ethernet 100Mbps (Fast Ethernet) en 1995 y debido al crecimiento aún más rápido en la velocidad de los medios genero la transición de Fast Ethernet a Gigabit Ethernet (Ethernet de 1 Gigabit).

El direccionamiento MAC, CSMA/CD y el formato de trama no han sufrido cambios respecto de versiones anteriores de Ethernet. Pero aspectos de la subcapa MAC, la capa física y el medio han sufrido cambios.

Esta es una red con la capacidad de conmutar paquetes de datos de acceso múltiple (medio compartido) y difusión amplia (Broadcast), que utiliza un medio pasivo y que no posee ningún control central. El acceso al medio de transmisión está gobernado por las estaciones de trabajo mediante un esquema estadístico.

Características

La tecnología Ethernet muestra las siguientes características:

Todas las tecnologías Ethernet utilizan el método de señalización de banda base, lo que significa que solo es posible transmite por el medio una frecuencia en cada momento.

Todas las especificaciones de Ethernet habituales se rigen por el siguiente esquema de denominación: velocidad/base/tipo de cable.

Todas las especificaciones de Ethernet se adscriben a la llamada regla 5/4/3, la cual establece que pueden tenerse hasta 5 segmentos y cuatro repetidores, con no mas de 3 segmentos ocupados por los usuarios.

Seguidamente se indicara que la mayoría de los tipos de Ethernet en los dispositivos de red admiten la auto negociación, que hace posible que el concentrador o el conmutador configuren automáticamente el enlace para que sea de 10 a 100 Mbps, dúplex o semiduplex.

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Medio Físico

Son la base de las redes, utilizados para transportar la señal entre los dispositivos que se conectan a la red. Existen diversos medios con características, categorías y aplicaciones de cada uno, figura 1.1 y figura 1.2. La correcta selección del medio es muy importante para el funcionamiento optimo de la red.

Figura 1.1 Medios de Transmisión más utilizados en la redes de información

Figura 1.2

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Componentes de Señalización

Dispositivos electrónicos estandarizados que envían y reciben señales sobre un canal Ethernet

Conjunto de Reglas para Acceder al Medio

Protocolo utilizado por la tarjeta de red que controla el acceso al medio y que permite a los dispositivos de la red utilizar de forma compartida el canal de Ethernet “Half-Duplex y Full-Dúplex”. Algunos métodos son:

DIRECCIONAMIENTO ETHERNET: Ethernet utiliza direcciones MAC (Media Access Control) control de acceso al medio. Siempre que se envié una trama Ethernet, los dos primeros campos son la dirección MAC de destino y la dirección MAC de origen. Si la pila de protocolo no sabe todavía cual es la dirección MAC del receptor pretendido, o el mensaje se envía todos los servidores de la red, se usara una dirección MAC especial llamada dirección de difusión la cual es FF-FF-FF-FF-FF-FF, la cual es importante ya que en Ethernet, aunque cada cliente suele recibir todas las tramas, el anfitrión no procesara ninguna dirección MAC de destino que no corresponda con la suya.

CSMA/CD: (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones).En este método, las PC’s escuchan la red para detectar la actividad, si no la hay pueden transmitir un frame a la red. Mientras lo hace, continúan escuchando el medio para verificar si ocurren colisiones con la transmisión de otras PC’s, si las detecta la PC espera un tiempo aleatorio e intenta enviar el frame de nuevo. El ciclo de reintento del mismo frame se repite 16 veces , ya cada una de estas tiene un tiempo aleatorio mayor al anterior y si no puede enviarlo informa a las capas superiores

Frame Ethernet

Es el conjunto de bits organizados de forma estándar, es utilizado para llevar datos dentro del sistema Ethernet figura 1.3. Nos permite analizar en detalle el tráfico de red, en la práctica averigua que trafico está recorriendo la red, sobre todo si se tiene en cuenta que no solo hay protocolos que representan los datos, sino que cada una de las tecnologías que se suman aportan sus propios protocolos.

Un frame Ethernet incluye las siguientes características:

El campo Preámbulo: Es una serie de 8 octetos y permite que las estaciones receptoras sincronicen sus relojes con el mensaje entrante a fin de que puedan leerlo sin errores.

SFD (Start Frame Delimiter): Se denomina delimitador de comienzo de marco, y sus dos últimos bits están en 00000011, indicando el inicio del frame.

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Los campos Dirección (MAC) de destino y origen: Son direcciones físicas grabadas en las tarjetas de red (NIC). Estas direcciones son las que utilizan los bridges y los switches para direccionar el tráfico. La dirección de destino (DA) es la que se utiliza para encontrar al dispositivo destino, y la de origen (SA) es la que se guarda en la tabla de los dispositivos. La longitud de las MAC es de 48 bits o 6 bytes.

El campo Tipo: Es un número de 16 bits que se utiliza para identificar el tipo de protocolo de la capa de red del modelo OSI (IP, IPX o Apple Talk), que se usa en la red Ethernet. Señala, por tanto, el tipo de dato que es transportado en el campo de datos del paquete.

El campo Datos: Puede variar entre un mínimo de 46 bytes y un máximo de 1500 bytes.

El campo de chequeo de integridad: Es un valor de 32 bits (4 bytes) que contiene un checksum. El remitente realiza un control CRC (Cydical Redundancy Control) de los datos e incluye el valor en este campo. El receptor realiza a su vez el mismo cálculo con los datos obtenidos y los compara con el valor del campo FCS (Frame Check Sequence) del paquete recibido. Si no coinciden, se solicita el cambio del paquete erróneo.

Figura 1.3

Ethernet es una pieza clave para poder comprender qué es lo que sucede detrás de la arquitectura y cuáles son los elementos que intervienen en su funcionamiento.

También el frame Ethernet tiene participación en los dispositivos de la capa de enlace del modelo OSI, como el bridge y el switch, que basan su funcionamiento en las direcciones MAC de destino (DA) y de origen (SA).

Conmutación Ethernet Básica

La conmutación Ethernet también llamada puenteo transparente responde a un concepto simple. En vez de un concentrador, es un conmutador Ethernet el que procesa y mantiene un registro de las direcciones MAC utilizadas en la red y crea una tabla CAM (tabla direccionable por contenidos) que vincula esas direcciones MAC con los puertos. Luego se

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envía una trama de entrada solo desde el puerto asociado específicamente a la dirección MAC de destino de la trama.

El conmutador Ethernet crea su tabla CAM atendiendo a todas las transmisiones que se producen en el seno de la red y anotando a través de cada puerto éntrala dirección MAC de origen. Hasta que se establece la tabla CAM, envía la trama a todos los puertos excepto el de origen ya que todavía no sabe a cuál de ellos se dirige la trama. Este concepto recibe el nombre de inundación.

Las figuras 1.4 a la 1.10 muestran el proceso de Conmutación de Ethernet Básica.

Figura 1.4

El conmutador arranca con una tabla CAM en blanco.

Figura 1.5

PC A envía una trama destinada por el servidor, para su concentrador.

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Figura 1.6

Luego, el concentrador repite la trama para todos los puertos.

Figura 1.7

El conmutador añade la dirección fuente a su tabla.

Figura 1.8

En este punto el conmutador no puede encontrar todavía la dirección de destino en la tabla CAM, por lo que envía el mensaje a todos los puertos excepto el de origen.

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Figura 1.9

El servidor responde de forma que el conmutador añade su dirección MAC a la tabla CAM.

Figura 1.10

Luego, el conmutador busca la dirección MAC y envía el paquete al puerto E1, donde llega el concentrador de grupo, que repite la trama para todos los puertos.

La principal ventaja de la conmutación es que separa o segmenta lógicamente la red en dominios de colisión, figura 1.11. Un dominio de colisión es un área en la que pueden producirse colisiones. Los únicos dispositivos con los que sus tramas pueden colisionar son dispositivos de ese mismo dominio de colisión.

Figura 1.11

División de una red en dominios de colisión. Se obtiene 2 ventajas: Reducción en el número de colisiones, y aumenta el ancho de banda disponible.

Conclusión

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Es una de las tecnologías más utilizadas en la implementación de redes debido a su sencilla instalación, además de ser económica. Su funcionamiento se basa en la topología bus o bus estrella ya sea de modo dúplex o semiduplex, sus velocidades de transmisión van desde 10Mbps a 1Gbps, aunque en la actualidad se desarrollan velocidades mayores a 1Gbps.

Esta tecnología se implementa en redes de alta velocidad, que utilizan CSMA/CD, debido a esto se puede acceder de manera aleatoria al canal de transmisión, así que cuando se envía la información CSMA/CD escuchará el canal y determinara si el canal esta libre o no para la transmisión de la información.

Como se basa para redes LAN y WAN, el tipo de canal o medio de transmisión utilizado por Ethernet dependerá de la velocidad de transmisión, de la longitud máxima, del ancho de banda que se necesita en la red. Ethernet se divide en:

ETHERNET DE 10 Mbps. ETHERNET DE 100 Mbps (Fast Ethernet). ETHERNET 1000 Mbps (Gigabit Ethernet).

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TEMA 2 DQDB

Introducción

Es una arquitectura para redes MAN desarrollada por el IEEE1, Estas redes están definidas como redes digitales orientadas a aplicaciones en el dominio público basada en tecnologías de acceso compartido, utilizando banda ancha y banda estrecha

DQDB (Bus Dual de Cola Distribuida), es el resultado de del desarrollo de QPSX2, utilizando a las LAN como tecnología de Bus compartido, características que lo acercan más a las WAN. El objetivo de DBDB es la interconexión entre LAN y WAN a través de una red MAN con un perímetro del orden de kilómetros y trabajando a una velocidad de 155 Mbps.

Por estar concebida para conectarse a Redes WAN, DQDB debía apoyarse en los conceptos de transferencia emergentes, particularmente en la tecnología ATM por ello la unidad de transferencia en DQDB es también una célula con 48 octetos de carga útil y 5 octetos de cabecera.

Estructura Interna

Consiste en dos buses unidireccionales que transportan la información en sentidos contrarios mediante el uso de cola distribuida, figura 2.1. En cada extremo de la red se sitúan estaciones de trabajo especiales que son las encargadas de generar slots3 vacios que se desplazan hasta el extremo opuesto.

Figura 2.1 Estructura DQDB

1 Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, le aplicó el estándar 802.6 a QPSX y posteriormente le cambió al nombre a DQDB2 QSPX (Intercambio Síncrono de Colas de Paquetes) fue desarrollado por la Universidad de Western (Australia) y permitía una distribución rápida y eficiente de paquetes.3 Cada slots es de 53 bytes y sirven de medio de transporte entre las estaciones de trabajo, también se les llama células figura 2.2.

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Cuando una estacion tiene que transmitir cierta informacion, lo primero que se debe hacer es averiguar el bus que debe utilizar, debido a que es unidireccional, ya que el camino entre el origen y el destino es unico.

Frame DQDB

Figura 2.2 Trama DQDB

Nivel Físico

El nivel físico especifica la utilización de los diferentes medios físicos y velocidades, soporta diversos medios de transmisión figura 2.3. El protocolo de convergencia del nivel Físico (PLCP), es la entidad de la capa física que adapta las capacidades del sistema de transmisión para proporcionar los servicios requeridos por el nivel DQDB figura 2.4.

Figura 2.3 Medios de transmisión para DQDB

Nivel DQDB

El nivel DQDB es aproximadamente al nivel MAC de una LAN figura 2.4, soporta varios servicios para transportar el tráfico de datos, video y telefonía sin ninguna restricción, los servicios considerados son:

Servicios orientados a conexión: Soporta transporte de segmentos de 52 bytes entre dos nodos a través de un canal virtual, no contempla un mecanismo de señalización propio.

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Servicios no orientados a conexión: Soporta comunicaciones no orientadas a conexión a través del protocolo LLC.

Servicios isócronos: Da soporte a los usuarios que requieren un servicio a intervalos de tiempo regulares.

o Pre-Arbitred (PA): Desde su salida al bus están preasignados a una determinada estación de trabajo y ninguna otra puede acceder a ellos. Son utilizados para el tráfico sincrónico.

o Queue Arbitred (QA): Transportan el tráfico normal de datos o tráfico asíncrono. Son reservados mediante un mecanismo MAC basado en una cola distribuida para cada bus por todas las estaciones.

Figura 2.4 Niveles para DQDB

Características

El procedimiento de control de acceso de DQDB trata de encontrar una solución que reúna las mejores características de los métodos de control de acceso basados en CSMA/CD y los basados en paso de testigo de anillo.

Básicamente se trata de que cuando haya poco tráfico, las estaciones puedan acceder inmediatamente a la red, igual que en CSMA/CD evitando los retardos producidos por la circulación de testigo, que pueden introducir demoras significativas cuando se opera a altas velocidades y a grandes distancias. Por el contrario en condiciones de alta carga el protocolo debe evitar colisiones y, por tanto alcanzar una eficiencia elevada.

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Características de DQDB son las siguientes:

Topología de doble bus en anillo, proporcionando tolerancias a fallos.

Compatibilidad con los servicios de usuario de las capas superiores en las redes LAN mediante la utilización del subnivel LLC.

Velocidades de transmisión compatibles con las WAN, desde 34 Mbps hasta 155,52 Mbps, si bien conceptualmente se pueden alcanzar mayores velocidades.

Operación independiente del número de estaciones.

Servicios orientados a conexión y no orientados a conexión. Posibilidad de proporcionar simultáneamente servicios isócronos(conmutación de circuitos) y asíncronos(conmutación de paquetes)

Los límites de la red propuestos son: 512 nodos, 160 km y 155,52 Mbps, si bien dichas características dependen del medio de transmisión utilizado.

Figura 2.5 Red basada en DQDB

Conclusiones

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Es una tecnología que interconecta las redes LAN y WAN a través de una MAN,

figura 2.5. Se utiliza como protocolo de acceso a las redes de alta velocidad la cual basa su arquitectura de acuerdo a la IEEE 802.6. Evita el tráfico en la red a altas velocidades y grandes distancias, debido a que basa el control de acceso en CSMA/CD y el paso de testigo, por lo tanto su topología es de doble anillo.

El nivel DQDB proporciona diversos servicios a nivel MAC, donde se da el direccionamiento, sincronización de tramas, secuenciación, detección de errores y control de acceso al medio.

Los servicios que proporciona van orientados a conexión y no orientados a conexión, esto es de acuerdo a que puede haber conmutación de circuitos y conmutación de paquetes, además de que puede ser isócronos.

El nivel físico utiliza diferentes medios de transmisión por medio del PLCP, ya que adapta las capacidades de los diferentes canales de transmisión para poder ofrecer los servicios requeridos.

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TEMA 3 FDDI

Introducción

La tecnología FDDI (Interfaz de Datos Distribuida por Fibra) fue desarrollada por la ANSI, que describió una red que proporcionara una interconexión de propósito general con alto ancho de banda, entre ordenadores de alta velocidad y periféricos de todas las clases.

Está basado en un doble anillo que proporciona una conexión para el intercambio de información a alta velocidad (100 Mbps) entre un máximo de 500 estaciones, sobre distancias de hasta 100 Km. Este doble anillo hace que FDDI sea tolerante a fallos, tanto si se produce una ruptura en el cable como si falla uno de los nodos.

Durante el funcionamiento normal, solo uno de los anillos transmite la información, estando el otro en modo de espera. Si se produce una interrupción en el anillo, la topología de doble anillo se transforma en un único anillo, que aísla el punto donde se ha producido el fallo.

Una extensión de FDDI, llamada FDDI-II, añade la capacidad del uso de servicios de conmutación de circuitos (servicio isócrono) a los ya existentes de conmutación de paquetes. Para ello se divide la capacidad de transmisión del anillo dinámicamente entre ambas clases de servicios.

Se diseño en principio solo para fibras multimodo, aunque hoy en día se utilizan también fibra monomodo SMF y par trenzado. Esta tecnología es relativamente costosa en cuanto al medio de fibra óptica, los conversores y los transceptores electro-ópticos. Para ello se diseño el nivel PMD de fibra óptica de bajo coste, LCF-PMD (Low Cost Fiber Optic PMD) soporta fibra óptica plástica, más barata y el TP-PMD (Twisted Pair PMD), que propone el uso de par trenzado, bien apantallado o sin apantallas.

Características

Utilización de un esquema MAC de paso de testigo basado en Token Ring.

Compatibilidad con las redes de área local, mediante el uso de nivel LLC de Ethernet

Medios de transmisión como fibra óptica y par trenzado.

Topología de doble anillo para soportar la tolerancia a fallos.

Velocidad de transmisión de 100 Mbps

Conexión física de hasta 500 dispositivos por anillo.

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Cableado de fibra óptica de hasta 100 Km por anillo

Capacidad de asignar dinámicamente ancho de banda, de manera que se pueden proporcionar simultáneamente tanto servicio de datos síncronos como asíncronos.

Implementa un esquema de codificación denominado esquema 4B/5B , en el que se usan 5 bits para codificar 4

Estructura Interna

Consta de dos anillos, cada anillo funciona a 100 Mbps y consiste en un conjunto de estaciones activas, conectadas en serie a través del medio de transmisión, formando un bucle cerrado figura 3.1.

El primer anillo primario está conectado lógicamente a todas las estaciones, mientras que el anillo secundario está conectado únicamente a las estaciones duales. La utilización de la fibra óptica, ofrece alto ancho de banda, mayor fiabilidad y una muy baja tasa de errores.

Figura 3.1 Estructura de una red basada en FDDI

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Tipos de Estaciones

Una estación FDDI es un nodo direccionable de la red. Debe ser capaz de transmitir, recibir y generar información. Por lo tanto cada estación tiene su propia entidad PHY, PMD, SMT y MAC. “Todas las estaciones FDDI son nodos, pero no todos los nodos son estaciones”.

Hay tres tipos básicos de estaciones FDDI:

Estaciones simples, SAS (Single-Attachment Station): Se conectan solo al anillo primario. En caso de fallo en el anillo, estas estaciones pueden quedar aisladas de la red.

Estaciones duales, DAS (Dual-Attachment Station): Se conectan tanto al anillo primario como al secundario. En caso de un error en uno de los dos anillos, las dos estaciones duales que se encuentran a cada lado del lugar donde se ha producido el fallo se encarga de establecer el anillo. Una estación dual puede contener una o dos entidades MAC.

Concentrador, DAC (Dual-Attachment Concentrator): Es cualquier nodo con puertos adicionales, además de los que necesita para su conexiona la red. Proporciona uno o más puertos para las estaciones simples.

o Concentrador Dual: Se conecta a los dos anillos FDDI además de ser tolerante a fallos.

o Concentrador Simple: Es utilizado para conectar estaciones simples en un árbol lógico donde un concentrador sin conexión constituye la raíz del árbol.

Arquitectura

Está definida por 4 componentes básicos:

PHY (Physical Hayer Protocol): especifica la codificación, decodificación, temporización y formación de las tramas de datos.

PMD (Physical Layer Meduim Dependent): Proporciona todos los servicios necesarios para el transporte de un flujo de bits convenientemente codificado, de estación a estación, a través del medio de transmisión.

SMT (Station Management): proporciona la gestión a nivel de enlace.

MAC (Medium Access Control): se basa en el principio del paso de testigo y define el manejo de testigo así como la transmisión y recepción de tramas.

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Trama

La transmisión de tramas FDDI, se realiza secuencialmente entre las estaciones activas. El medio compartido es controlado mediante un protocolo de paso de testigo, sin centralizar, que se ha optimizado para adaptarse a transmisiones de alta velocidad y a servicios asíncronos. Cada estación tiene asignado un ancho de banda síncrono y los servicios asíncronos utilizan el ancho de banda residual.

Una estación adquiere el derecho a transmitir cuando detecta el paso de un testigo. En primer lugar transmite las tramas síncronas, utilizando el tiempo de transmisión restante para enviar tramas asíncronas.

Una estación puede transmitir tramas asíncronas si el tiempo transcurrido entre las sucesiones llegadas del testigo a dicha estación es menor que el tiempo medio objetivo de rotación testigo, TTRT (Target Token Rotation Time ).

Debido a que el protocolo permite la transmisión de múltiples tramas por testigo ya que una estación tiene que liberar el testigo inmediatamente después del final de la transmisión de la trama de datos figura 3.2, se produce un uso eficiente de la capacidad de alta velocidad. Esta liberación anticipada del testigo es equivalente a la que tiene lugar en IEEE 802.5 con testigo anticipado.

Figura 3.2 (a) Formato de la trama de testigo (b) Formato de la trama de datos

Nivel Físico

FDDI tiene dos subniveles correspondientes al nivel físico.

El subnivel físico dependiente del medio PMD describe aquellos aspectos de la operación del nivel físico que son específicos del tipo del medio que se utiliza.

El subnivel físico independiente del medio PHY describe aquellos aspectos que son independientes del medio.

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Nivel de Enlace

Es el responsable de la comunicación, sin errores, entre dispositivos adyacentes en la red. Para llevar a cabo esta función, el nivel de enlace realiza una serie de tareas que incluyen:

Creación de tramas. Identifica el principio y el final de una transmisión.

Direccionamiento. Identifica los nodos emisores y receptores.

Establecimiento y terminación de un enlace lógico. Establece una conexión lógica entre los nodos emisor y receptor y la da por terminada cuando sea necesario.

Control de secuencia. Asegura que las tramas de datos se transmiten y reciben, en orden de secuencia, a través del enlace lógico.

Detección de errores. Detecta los errores en los bits.

Corrección de errores. Corrige errores de transmisión, como errores de bit, errores de secuencia y tramas ilegales.

Conclusión

Es una tecnología creada para dar soporte a las estaciones de trabajo de alta velocidad, que habían llevado las capacidades de las tecnologías Ethernet y Token Ring existentes hasta el límite de sus posibilidades, por lo tanto se utiliza en redes LAN

La transmisión de los datos se realiza principalmente a través de la fibra óptica debido a las ventajas que ofrece como la seguridad, confiabilidad y velocidad de transmisión de la información, al igual que DQDB utiliza la topología de doble anillo para tener un buen soporte en cuanto a fallos. Se recupera rápidamente en caso de que se produzca un fallo en una estación de la red.

Debido a la utilización de la fibra posee un gran ancho de banda, se puede proporcionar los servicios asíncronos y síncronos simultáneamente.

Lo fundamental es proporcionar un soporte más exhaustivo de las aplicaciones en tiempo real estimulando el diseño de FDDI, permitiendo la integración de las capacidades de conmutación de paquetes y de circuitos.

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TEMA 4 XDSL

Introducción

La tecnología DSL (Digital Subscriber Line), soporta un gran ancho de banda con unos costes de inversión relativamente bajos y trabaja sobre la red telefónica existente, además de convertir la línea analógica convencional en una línea digital de alta velocidad. Esto debido a que la red telefónica posee grandes limitaciones, tales como la de que su ancho de banda tan solo llega a los 4Khz en cuanto a la transmisión de la voz, y no permite el transporte de aplicaciones que requieran mayor amplitud de banda,

XDSL es una familia de tecnologías DSL (ADSL, VDSL, HDSL, etc.) que transportan información multimedia a velocidades muy grandes, que las que se obtienen vía modem, simplemente utilizando las líneas telefónicas convencionales.

Son tecnologías de acceso punto a punto a través de la red telefónica pública

(circuitos locales de cable de cobre) sin amplificadores ni repetidores de señal a lo largo de la ruta del cableado, que soportan un gran ancho de banda entre la conexión del cliente y la central telefónica, permitiendo un flujo de información tanto simétrico como asimétrico y de alta velocidad sobre el bucle de abonado figura 4.1. Se necesita un dispositivo módem XDSL terminal en cada extremo del circuito de cobre, que acepte flujo de datos en formato digital y lo superponga a una señal analógica de alta velocidad.

Figura 4.1 Red básica XDSL

Todas las tecnologías XDSL funcionan sobre líneas de cobre simples, y aunque cada una tiene sus propias características, todas utilizan la modulación para alcanzar elevadas velocidades de transmisión.

Estructura

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Estas tecnologías ofrecen servicios de banda ancha sobre conexiones que no superen los 6 km de distancia entre la central telefónica y el lugar de conexión del abonado. La ventaja de las técnicas consiste en soportar varios canales sobre un único par de cable. Basándonos en esto, los operadores telefónicos proporcionan habitualmente tres canales: dos para datos (bajada y subida) y uno para voz.

Tipos de Canal

Canal Downstream (bajada): Desde la central telefónica hasta el usuario, con el que se pueden alcanzar velocidades entre 1.544 Mbps y 6.3 Mbps Este canal se puede presentar al usuario como uno solo, ó múltiples subcanales, siempre dependiendo de la función a realizar. Las transmisiones de recepción residen en la banda de espectro más alta.

Canal Upstream (subida): Desde el usuario hasta la central telefónica, con velocidades que varían entre 16 Kbps y 640 Kbps. Las transmisiones de envió residen en la banda de espectro mas alta (centrarse de KHz)

Canal telefónico: Puede ser usado para el servicio tradicional telefónico (RTB) o bien para RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). Este canal es separado de los dos anteriores mediante el uso de filtros externos, y es alimentado por la central telefónica, para mantenerlo operativo aún en el caso de una caída de tensión en la oficina o casa del abonado. Las transmisiones de envió y recepción de voz, se realizan en la banda base, de hasta 4 KHz.

Tipos de Tecnología

La tecnología XDSL, surge por la necesidad de aumentar la capacidad de transmisión del par de cobre. Hace referencia a toda la familia DSL las cuales utilizan técnicas de modulación modernas ayudadas por los avances en el procesamiento digital de señales para lograr transmitir a altas velocidades sobre el lazo de abonado local ver tabla 4.1.

Tipo de DSL ModulaciónDistancia de la línea

(m)

Velocidad Downstream

(Mbps)

VelocidadUpstream

(Mbps)IDSL Simétrico 5400 0.128 0.128SDSL Simétrico 3000 1.544 1.544HDSL (2 pares) Simétrico 3600 1.544 1.544

SHDSLSimétrico (1 par) 1800 2.312 2.312Simétrico (2 pares) 1800 4.624 4.624

ADSL Glite Asimétrico 5400 1.5 0.512ADSL Asimétrico 3600 8 0.928

VDSL

Asimétrico 300 52 6Simétrico 300 26 26Asimétrico 1000 26 3Simétrico 1000 13 13

Tabla 4.1 Comparación entre las tecnologías XDSL.

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ADSL: Es una técnica para la transmisión de datos a gran velocidad sobre el par de cobre. Una diferencia entre el esquema de modulación empleado por ella y las usadas por los módems en banda vocal, es que estos últimos sólo transmiten en la banda de frecuencias usada en telefonía (300 Hz a 3400 Hz), mientras que los módems ADSL operan en un margen de frecuencias mucho más amplio que va de 24 KHz a 1104 KHz, aproximadamente. Esto hace que el ADSL pueda coexistir en un mismo lazo de abonado con el servicio telefónico, pues no se solapan sus intervalos de frecuencia, cosa que no es posible con un módem convencional pues opera en banda vocal, la misma que la telefonía, lo que constituye otra diferencia de gran importancia.

o Modulación asimétrica, en la que se transmiten diferentes caudales en los sentidos Usuario-Red y Red-Usuario.

o Spliter es un conjunto de dos filtros: uno paso alto y otro paso bajo. La finalidad de estos filtros es la de separar las señales transmitidas, las señales de baja frecuencia (telefonía) de las de alta frecuencia (ADSL).

O Técnicas de modulación para el ADSL: CAP (Carrierless Amplitude/Phase, Modulación de fase y amplitud con supresión de portadora) y DMT (Discrete MultiTone, Modulación multitono discreto).

HDSL: Permite aprovechar los pares de cobre que conforman la planta externa telefónica para la transmisión de señales digitales con velocidades de hasta 2.048Mbps. En el desarrollo de HDSL, los expertos tuvieron que ajustarse a las características físicas y a las distancias medias empleadas en los servicios de telefonía básica 2 a 4 km.

o Conectividad punto a multipunto.

o Código de línea 2B1Q orientado a obtener más distancia de cable de cobre sin repetidores.

o Emplea dos pares de cada uno operando en modo full duplex. Campo E1 - T1 operan a 1.544 Mbps o 2.048 Mbps full duplex.

o El alcance de la transmisión depende en la medida del alambre de cobre desplegado.

o Parte de una técnica de transmisión que amplía un ancho de banda estrecho como el del cobre para trabajar en el rango de los Mb.

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Conclusión

La idea básica detrás de las tecnologías XDLS es un módem especial unido a cada extremo terminal de la red de cobre, tanto en la central telefónica como en el extremo del cliente. Por lo tanto son tecnologías de acceso a punto a punto a través de la red pública, que posibilitan transmisión de datos, voz y vídeo a alta velocidad sobre circuitos locales de cable de cobre. Brinda servicio de calidad a otras garantizando que sea una conexión fiable de extremo a extremo

El factor común de todas las tecnologías DSL (Digital Subscriber Line) es que funcionan sobre par trenzado y usan modernas técnicas de modulación para alcanzar elevadas velocidades de transmisión, aunque cada una de ellas con sus propias características

Se diferencian entre sí por la forma en que se realizan el procesamiento digital de señales, por la simetría del tráfico y por la distancia que alcanza, dependiendo de la velocidad.

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TEMA 5 RDSI

Introducción

La Red Digital de Servicios Integrados es una red que procede de una evolución de una Red Digital Integrada, que facilita la conexión de extremo a extremo para proporcionar una amplia gama de servicios, tanto de voz como de otros tipos y a la que los usuarios tiene acceso a través de un conjunto limitado de interfaces normalizadas

El concepto extremo a extremo significa que RDSI es una tecnología diseñada para digitalizar hasta el último metro, es decir llevar la red digital hasta el abonado, fábrica u oficina. Pero a pesar de que RDSI no ha alcanzado el desarrollo universal esperado, se encuentra ya en su segunda generación.

Estructura

Figura 5.1 Estructura de RDSI

RDSI de banda estrecha RDSI-BE: es una red que procede por evolución de la red telefónica existente, basada en conexiones por conmutación de circuitos a 64 Kbps, ofrece conexiones digitales extremo a extremo proporcionado múltiples servicios: voz, imagen, texto, datos. Sigue la arquitectura estándar internacional definida en las recomendaciones de la UIT-T y de la ISO y dispone de múltiples canales dúplex de información (canal B, canal portador) y de un canal común de señalización (canal D, canal delta).

RDSI de banda ancha RDSI-BA: Soporta velocidades de transmisión muy altas de hasta Gbps y está basada en la tecnología ATM Modo de Transferencia Asíncrono.

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Canales

La conexión digital entre abonado y central puede transportar un conjunto de canales a continuación

Canal B 64 Kbps Canal D 16 o 64 Kbps Canal H0 384 Kbps Canal H11 1,536 Mbps Canal H12 1,92 Mbps

Canal B: Canal de usuario básico. Se utiliza para transmitir datos digitales, voz digitalizada o una mezcla de trafico a una baja velocidad, incluyendo datos digitales y vos digitalizada codificada como una fracción de 64 Kbps. En el caso del tráfico mixto, todo el tráfico del canal B debe tener por destino el mismo punto final; esto quiere decir que la unidad elemental de conmutación del circuito es el canal B. Si el canal B está formado por dos o más subcanales, todos ellos deben ir por el mismo circuito entre los mismos usuarios.

Sobre el canal B se pueden establecer tres tipos de conexiones:

Conmutación de circuitos: es equivalente al servicio de conmutación digital, disponible hoy en día. El usuario realiza la llamada, y se establece una conexión de conmutación de circuito con otro usuario de la red.

Conmutación de paquetes: El usuario se conecta a un nodo de conmutación de circuitos, e intercambia datos con otros usuarios vía X.25 o frame relay.

Semipermanente: es una conexión con otro usuario fijada mediante un acuerdo anterior y que no requiere un protocolo de establecimiento de llamada. Es equivalente a una línea dedicada. Se establece mediante procedimientos del plano de gestión.

Canal D: Tiene dos propósitos, el primero transmitir información de señalización para controlar las llamadas de conmutación de circuitos asociadas con los canales B en la interfaz de usuario. Segundo se utiliza para establecer las llamadas de todos los canales B en la interfaz del usuario. Esta técnica se llama señalización de canal común ya que el canal D se utiliza como un canal común que proporciona señales de control para todos los demás canales permitiendo que estos se utilicen de manera más eficiente.

Canales H (HO,H11,H12): Son utilizados para la transmisión de información de usuario a alta velocidad.

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Puntos de Referencia

Son puntos conceptuales que dividen los grupos funcionales. En un determinado acceso, un punto de referencia puede corresponder a una interfaz física entre distintos equipos o puede que esta interfaz física no exista.

El punto de referencia R: Es la interfaz funcional entre un ET2 y el AT y puede haber múltiples posibilidades para ella. La interfaz R no es propiamente un estándar RDSI. Es una solución provisional, ya que en un futuro, el AT puede migrar al propio terminal dando lugar a una terminal RDSI.

El punto de referencia S: Define la comunicación entre un equipo RDSI ETI y el TR2

El punto de referencia T: Es eléctricamente el mismo que el S y está situado entre el TR2 y el TR1.

El punto de referencia U: Básicamente esta interfaz adapta las señales para su enlace con un bucle local. Entre otras funciones transforma el circuito a dos hilos del bucle local por ejemplo para un acceso básico, en un circuito a cuatro hilos en el lado del usuario del R1

Grupos Funcionales

Son un conjunto de funciones que pueden necesitarse para el acceso de los usuarios a RDSI figura 5.2. Determinadas funciones de un grupo funcional pueden o no estar presentes. Estas funciones pueden ser realizadas por una o más partes del equipo.

Terminación de Red 1 (TR1). La TR1 puede ser controlada por el proveedor de RDSI y constituye una frontera entre la red pública y privada.

Terminación de red 2(TR2). Realiza funciones de usuario a nivel 2 y 3 del modelo de referencia OSI como conmutación, concentración o encaminamiento algunos ejemplos de estos son las Centrales de Conmutación, PBX, los concentradores, los multiplexores estadísticos y los puentes o encaminadores que interconectan una LAN a RDSI.

Equipo Terminal Tipo 1 (ET1). Son terminales diseñadas para conectarse directamente a la RDSI es decir terminales que cumplen la interfaz estándar de RDSI ejemplos son los teléfonos digitales, las terminales integradas de voz y datos.

Equipo Terminal Tipo 2(ET2): Abarca los dispositivos no compatibles con RDSI: teléfonos analógicos, ordenadores personales, terminales con interfaz V.35 etc. Estos equipos necesitan un adaptador de terminal para conectarse a la red RDSI.

Adaptador de terminales(AT). Proporciona compatibilidad RDSI y los equipos no RDSI. Por ejemplo, los adaptadores para acoplar terminales V.35 y V.24 a RDSI.

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Figura 5.2 Grupos funcionales y puntos de referencia RDSI

Protocolos

Los protocolos definen reglas para el intercambio de información entre los diferentes niveles de una red.

Protocolos en el canal D se basan en las 3 primeras capas del modelo OSI:

Nivel 1: Basado en la recomendación I.430, describe la conexión física entre el Equipo Terminal (TE) y el Terminal de Red (NT2). Define las características eléctricas, el tipo de conector, codificación de línea y framming. La conexión física es síncrona, serie y full-duplex. Los canales B y D son multiplexados en el tiempo sobre la misma línea física en un mismo frame, desde el NT1 en casa del abonado y la central telefónica.

Nivel 2: Basado en la recomendación Q.421, describe los procedimientos que aseguran la comunicación libre de errores sobre el enlace físico y define la conexión lógica entre el usuario y la red. El protocolo también proporciona las reglas para la conexión de múltiples terminales sobre una misma línea física (multipunto). El protocolo de nivel 2 es LAPD, una extensión del LAPB del X.25, que mejora la capacidad de direccionamiento.

Nivel 3: Basado en la recomendación Q.931, define la interfaz y los mensajes de señalización entre el usuario y la red. El protocolo implementado a este nivel determina las rutas tomadas a través de la red para conectar a los usuarios entre sí. También puede utilizarse el protocolo X.25 como nivel 3, aunque no está implementado en todas las redes.

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Protocolos en el canal B:

Nivel 1: Tiene exactamente la misma especificación I.430 que el canal D ya que comparten la misma línea física donde ambos canales son multiplexados.

Nivel 2-7: No está definido ninguno de estos niveles, lo que permite al usuario utilizar los protocolos que prefiera.

Conclusión

RDSI es una tecnología de conexión extremo a extremo, proporciona una amplia gama de servicios, utilizando pocos protocolos. Además puede admitir conexiones conmutadas o no conmutadas y tiene una amplia aplicación en cuanto a voz.

Esta red procede de la evolución de la red telefónica para poder brindar varios servicios además de la voz, es transmisión a 64 Kbps ya que es la base de las redes digitalizadas, además opera a nivel de las tres primeras capas del modelo OSI,Para que el usuario pueda acceder con una cierta velocidad lo hace mediante una interfaz local.

La arquitectura de RDSI se basa principalmente en la capacidad de sus canales que son tres: el B, D y H, en donde se hace conexión a un circuito conmutado, la información de señalización se hace para controlar las llamadas de circuitos conmutadas

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TEMA 6 ATM

Introducción

ATM (Modo de Transmisión Asíncrona) empezó a desarrollarse a primeros de la década de los 80, pero no fue hasta una década más tarde cuando comenzó su amplio despegue comercial. El modo de transferencia asíncrono se convirtió en un estándar muy popular por su adopción por la ITU-T en 1985 para soportar la RSDI de banda ancha.

Entre los retos a los que se enfrentaron los diseñadores de ATM, destacaron seis:

La necesidad de un sistema de transmisión que optimizara el uso de los medios de transmisión de datos de alta velocidad, además de ofrecer mayores anchos de banda, se necesitaba una tecnología que sacara partido de ambos factores y de eso modo maximizar la tasa de datos.

Era necesario un sistema que pudiera interactuar con los sistemas existentes, como las diversas redes de paquetes, y ofrecer una interconectividad de área amplia entre ellas sin reducir su efectividad o requerir su sustitución.

Un diseño que no fuera caro de implementar de forma que el coste no resultara una barrera para su adopción.

El sistema debe ser capaz de admitir y funcionar con las jerarquías de telecomunicaciones existentes (bucles locales, proveedores locales, portadores de largas distancias, etc.).

El sistema debe ofrecer un servicio orientado a conexión para asegurar una entrega precisa y predecible.

Desplazar tantas funciones como sean posibles al hardware y eliminar tantas funciones del software como sean posibles para aumentar la velocidad.

Arquitectura

ATM es una red de conmutación de celdas. Los dispositivos de acceso del usuario, denominados sistemas finales se conectan mediante una interfaz usuario red (UNI, User to Network Interface) a los conmutadores de la red. Los conmutadores se conectan mediante interfaces red-red (NNI, Network to Networck Interface) figura 6.1.

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Figura 6.1 Arquitectura básica de una red ATM

ATM utiliza multiplexación por división de tiempo asíncrona por eso se denomina Modo de Transferencia Asíncrono, para multiplexar las celdas que vienen de diferentes canales. Utiliza ranuras de tamaño fijo o bien del tamaño de una celda. Los multiplexores ATM rellenan una ranura con una celda de cualquier canal de entrada que tenga una celda; la ranura está vacía si ninguno de los canales tiene una celda para enviar.

Celdas

Es la unidad de datos básica en una red ATM, una celda sólo tiene 53 bytes, con 5 bytes asignados a la cabecera y 48 para la carga (los datos del usuario pueden tener menos de 48 bytes) figura 6.2. La mayor parte de la cabecera está ocupada por el VPI y el VCI que define la conexión virtual a través de la cual debe viajar una celda desde el sistema final a un conmutador o desde un conmutador a otro conmutador.

Figura 6.2 Unidad básica de un Red ATM “Celda”

Conexión

ATM utiliza dos tipos de conexiones:

PVC: Circuito virtual permanente (PVC, Permanent Virtual Circuit) es establecido entre dos sistemas finales por el proveedor de la red. Los VPI y VCI están definidos para las conexiones permanentes y los valores se introducen en las tablas de cada conmutador.

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SVC: Circuito virtual conmutado (SVC, Switched Virtual Circuit), cada vez que un sistema final quiere establecer una conexión con otro sistema final se debería establecer un nuevo circuito un nuevo circuito virtual. ATM no puede realizar este trabajo por sí misma, sino que necesita direcciones de nivel de red y los servicios de otro protocolo.

Conmutación

La utilización de conmutadores para encaminar las celdas de un sistema origen al sistema destino figura 6.3. Sin embargo, para que la conmutación sea más eficiente, utiliza normalmente dos tipos de conmutadores:

VP: Encamina la celda utilizando sólo el VPI. El conmutador comprueba su tabla de conmutación, que almacena cuatro elementos de información por fila: número de la interfaz de llegada, VPI entrante, número de interfaz de salida correspondiente y el nuevo VPI.

VPC: Encamina la celda utilizando el VPI y el VCI. El encaminamiento requiere el identificador completo. El conmutador comprueba su tabla de conmutación, que almacena seis elementos de información por fila: número de la interfaz de llegada, VPI entrante, VCI entrante, número de la interfaz de salida correspondiente, el nuevo VPI y el nuevo VCI. Se puede considerar a un conmutador VPC como la combinación de un conmutador VP y VC.

Figura 6.3 Proceso de Conmutación

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Protocolo ATM

El protocolo ATM consiste de tres niveles o capas básicas figura 6.4

Figura 6.4 Protocolos de referencia ATM

Nivel Físico

Define las interfaces físicas con los medios de transmisión y el protocolo de trama para la red ATM es responsable de la correcta transmisión y recepción de los bits en el medio físico apropiado. ATM es independiente del transporte físico. Las celdas ATM pueden ser transportadas en redes SONET (Synchronous Optical Network), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), Existen dos subcapas en este nivel que separan el medio físico de transmisión y la extracción de los datos:

PMD (Physical Medium Depedent):Se relaciona con los detalles que se especifican para velocidades de transmisión, tipos de conectores físicos, extracción de reloj, etc.

TC (Transmission Convergence): Esta relacionada con la extracción de información contenida desde la misma capa física. Esto incluye la generación y el chequeo del Header Error Corrección (HEC), extrayendo celdas desde el flujo de bits de entrada y el procesamiento de celdas "idles" y el reconocimiento del límite de la celda. Otra función importante es intercambiar información de operación y mantenimiento con el plano de administración.

Nivel ATM

Ofrece servicios de encaminamiento, gestión de tráfico, conmutación y multiplexaciòn. Procesa el tráfico saliente aceptando segmentos de 48 bytes de los subniveles AAL y los transforma en celdas de 53 bytes añadiendo una cabecera de 5 bytes figura 6.5.

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Figura 6.5 Formato de Celda

Las celdas son transmitidas serialmente y se propagan en estricta secuencia numérica a través de la red. El tamaño de la celda ha sido escogido como un compromiso entre una larga celda, que es muy eficiente para transmitir largas tramas de datos y longitudes de celdas cortas que minimizan el retardo de procesamiento de extremo a extremo, que son buenas para voz, vídeo y protocolos sensibles al retardo.

Cabecera

Utiliza dos formatos para esta cabecera, una para las celdas de la interfaz UNI y otra para las celdas de la interfaz NNI figura 6.6.

Figura 6.6 Formato de cabeceras en ATM

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Nivel Adaptación ATM AAL

Lleva el manejo de múltiples tipos de tráfico para usar la red ATM, y es dependiente del servicio. Su trabajo es adaptar los servicios dados por el nivel ATM a aquellos servicios que son requeridos por las capas más altas, tales como emulación de circuitos, vídeo, audio, etc. Recibe los datos de varias fuentes o aplicaciones y las convierte en los segmentos de 48 bytes.   En este nivel se introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada en este nivel se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes:

Que la información que está siendo transportada dependa o no del tiempo. Tasa de bit constante/variable. 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: 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. Provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.

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 puede recuperarse en el destino. Provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.

AAL-3: Se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. Puede ser dividido en dos modos de operación:

o Fiable: En caso de pérdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado.

o No fiable: La recuperación del error es dejado para capas más altas y el control de flujo es opcional.

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. Provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita. 

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Conclusión

ATM es una tecnología donde se da la retransmisión de celdas, debido a que la información intercambia datos y estos son cargados para que haya una transmisión uniforme y estas puedan ser multiplexadas y encaminadas hacia la red, la cual permiten la interconexión de varias redes con una alta velocidad.

Basa su modo de transferencia de forma asíncrona, y ofrece la transmisión de datos de forma flexible y no fija, además de ofrece un mayor ancho de banda y es un servicio orientado a la conexión extremo a extremo.

La existencia de varios conmutadores en la red ATM, hacen que la información a través de las celdas pueda tener una mejor transmisión, aunque existe el efecto de las colisiones, de tal manera que para el encaminamiento de las celdas, los conmutadores estén sincronizados y así no haya pérdidas de información.

Los niveles de la red ATM son importantes ya que en ellos se llevan a cabo los procesos de las aplicaciones que pueda haber como es la transmisión de datos, voz, video y sonido, los servicios de encaminamiento, gestión de tráfico, conmutación y multiplexaje, y se define el medio de transmisión, la codificación, la transformación eléctrica.

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TEMA 7 FRAME RELAY

Introducción

Frame Relay es un alto rendimiento WAN, surgió debido a que los Frame Relay originally was designed for use across Integrated Services Digital Network (ISDN) interfaces.Today, it is used over a variety of other network interfaces as well.usuarios necesitaban velocidades más altas dentro de las redes, menor costo, una gestión eficaz de las transmisiones de datos de ráfagas y menor sobrecarga.

Es una tecnología basada en circuitos virtuales que ofrece servicios de bajo nivel (nivel físico y de enlace de datos) que satisfacen las siguientes demandas:

Mayor velocidad a menor coste. Como muchas organizaciones utilizan tecnologías WAN como líneas alquiladas y la velocidad de estas son muy bajas, una solución a esto fue utilizar líneas T pero estás solo ofrecen conexiones punto a punto,

Datos a ráfagas. Algunos servicios ofrecidos por proveedores de redes de área amplia asumen que los usuarios necesitan unas velocidades fijas. Los datos a ráfagas requieren lo que se denomina ancho de banda bajo demanda. El usuario necesita diferentes anchos de banda en diferentes instantes.

Menor sobrecarga debido a la mejora del medio de retransmisión. La calidad de los medios de transmisión ha mejorado durante la última década. Toda la sobrecarga consume ancho de banda y no puede ser utilizada para datos. Si el ancho de banda está limitado, la tasa de datos de la transmisión que es proporcional al ancho de canal disponible, se reduce en gran medida. Además, el requisito de que cada estación deba almacenar una copia de la trama mientras espera la confirmación da lugar a otro cuello de botella en el tráfico reduciendo aún más la velocidad figura 7.1.

Frame Relay no ofrece comprobaciones de errores ni requiere confirmaciones en el nivel de enlace de datos. En su lugar toda la comprobación de errores se deja a los protocolos de los niveles de red y de transporte, que utilizan los sistemas de frame relay.

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Figura 7.1 Tráfico en Frame Relay

Estructura

Frame Relay ofrece conexiones virtuales permanentes y conmutadas figura 7.2. Los dispositivos que conectan los usuarios a la red son DTE. Los conmutadores que encaminan las tramas por la red son DCE. Frame Relay normalmente se utiliza como una WAN para conectar LAN.

En el primer caso, un dispositivo de encaminamiento o puente puede servir como el DTE y conectar, por medio de una línea alquilada, la LAN a un conmutador Frame Relay, que se considera un DCE. En el segundo caso, la LAN se puede utilizar como un DTE con la instalación del software apropiado.

Figura 7.2 Estructura de una red Frame Relay

Circuitos Virtuales

Frame Relay es una red basada en circuitos virtuales, no utiliza direcciones físicas para definir el DTE conectado a la red. Al igual que otras redes que emplean circuitos virtuales, emplea un identificador de circuito virtual. Sin embargo, los identificadores de circuitos virtuales en Frame Relay operan en el nivel de enlace de datos.

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Un identificador de circuito virtual en Frame Relay se identifica mediante un número denominado identificador de conexión de enlace de datos (DLCI, Data Link Connection Identifier).

Cuando la red establece un circuito virtual, se da al DTE un número DLCI que puede utilizar para acceder al DTE remoto. El DTE local utiliza este DLCI para enviar tramas al DTE remoto. La siguiente figura muestra varios circuitos virtuales y sus DLCI.

La asignación de los DLCI a una conexión virtual, se va a describir en primer lugar los dos tipos de conexiones que existen en Frame Relay:

PVC: Un circuito virtual permanente (PVC) se establece entre dos DTE a través del proveedor de la red. Los dos DTE se conectan de forma permanente a través de una conexión virtual. Se asignan dos DLCI a las interfaces UNI de los dos extremos de la conexión.

SVC: En un circuito virtual conmutado (SVC), cada vez que un DTE quiere establecer una conexión con otro DTE, se debería establecer un nuevo circuito virtual. En este caso, Frame Relay no puede hacer solo el trabajo, sino que necesita los servicios de otro protocolo que tenga un nivel de red y direcciones de nivel de red (como RDSI o IP). El mecanismo de señalización de este otro protocolo realiza una petición de conexión utilizando las direcciones de nivel de red.

Los DLCI se asignan no solo para definir el circuito virtual entre un DTE y un DCE, sino también para definir un circuito virtual entre dos DCE (conmutadores) dentro de la red. Un conmutador asigna un DLCI a cada conexión virtual en una interfaz. Esto significa que dos conexiones distintas que pertenezcan a dos interfaces distintas puedan tener los mismos DLCI. Es decir los DLCI son únicos sólo para una interfaz concreta.

Niveles

Físico: No se ha definido ningún protocolo concreto para el nivel físico en Frame Relay. Se deja que el implentador utilice el que esté disponible. Frame Relay admite cualquiera de los protocolos reconocidos por la ANSI.

Enlace de Datos: En este nivel, Frame Relay emplea una versión simplificada de HDLC denominada LAPF central.

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Figura 7.3 Niveles de Frame Relay

Mecanismos de Control de Congestión

La congestión en una red puede ocurrir si un usuario envía datos a la red a una tasa mayor de la que puede permitir los recursos de la red. Por ejemplo, la congestión puede ocurrir debido a que los conmutadores en una red tienen un tamaño de almacenamiento limitado para que los paquetes lleguen antes de procesarlos.

La congestión en la red Frame Relay es un problema que debe ser evitado debido a que reduce el rendimiento e incrementa los retardos. Un alto rendimiento y un bajo retardo son los principales objetivos del protocolo Frame Relay.

El protocolo Frame Relay no tiene nivel de red, incluso en el nivel de enlace de datos, frame relay no utiliza control de flujo, además permite que el usuario envié datos a ráfagas, esto significa que tiene la posibilidad de congestionarse, por lo que necesita un control de la congestión.

Para evitar la congestión Frame Relay utiliza dos bits de la trama para avisar de forma explícita al origen y al destino de la presencia de congestión.

Notificación de Congestión explícita hacia atrás (BECN): Este bit avisa al emisor de que existe una situación de congestión en la red. Existen dos métodos para hacer este procedimiento:

El conmutador puede utilizar las tramas de respuesta del receptor (modo full-duplex)

El conmutador puede utilizar una conexión predefinida (DLCI=1023) para enviar tramas especiales para este propósito específico. El emisor puede responder a este aviso simplemente reduciendo la velocidad de transmisión.

Notificación de congestión explícita hacia delante (FECN): Este bit se utiliza para avisar al receptor de que existe congestión en la red. Podría parecer que el receptor no puede hacer nada para aliviar la congestión. Sin embargo el protocolo Frame

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Relay asume que el emisor asume que el emisor y el receptor se están comunicando utilizando algún tipo de control de flujo en un nivel superior.

Descarte

Si los usuarios no responden a los avisos de congestión, la red Frame Relay tiene que descartar tramas. A los usuarios se les avisa de la congestión de forma implícita cuando los protocolos de nivel superior comprueban que algunas tramas no han alcanzado el destino. Es responsabilidad del emisor parar y permitir que la red se recupere de la situación de congestión y reenvíe las tramas descartadas.

Control de Tráfico

Las estrategias de congestión requieren que Frame Relay realice medidas del control de tráfico para determinar cuándo deberían activarse los bits BECN, FECN y DE, así como cuando debe descartarse una trama.

Se utilizan cuatro atributos diferentes para controlar el tráfico:

Velocidad de acceso Tamaño de la ráfaga comprometido Velocidad e información comprometida Tamaño de la ráfaga en exceso

Estos atributos se fijan durante la negociación entre el usuario y la red. Para conexiones PVC, se negocian sólo una vez, para conexiones SVC se negocian en cada conexión durante la fase de establecimiento de la conexión.

Frame Relay se puede utilizar como red troncal de área amplia de bajo coste para conectar redes de área local que no necesitan comunicaciones en tiempo real pero que puede enviar datos a ráfagas. Ofrece conexiones permanentes como conmutadas, un usuario que necesita una conexión conmutada paga en función del uso que hace de la red.

Conclusión

Frame Relay es una tecnología que trabaja a nivel de la capa física y de enlace de datos del modelo OSI, solo transmite datos en forma de paquetes a gran velocidad, además las conexiones son a través de los circuitos virtuales que pueden ser permanentes o de conmutación y se dan a usuarios finales.

Para poder identificar un circuito virtual se hace mediante un DLCI que es el identificador cuando se estable una conexión con la red a través del DCE Y DTE, los cuales se encargan de la conexión de los usuarios y la red.

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El control de tráfico es útil para evitar el congestionamiento que se da cuando el usuario envía muchos datos a la red y está superando la tasa transferencia a la cual se puede transmitir

TEMA 8 PDH

Introducción

La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), es una tecnología usada en telecomunicación tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas) usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de transmisión.

El término plesiócrono se deriva del griego plesio, cercano y chronos, tiempo, y se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La tecnología PDH, por ello, permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente, están funcionando a la misma velocidad, pero permitiendo una cierta variación alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se forman las tramas.

Durante los años 80, en que tuvo lugar la digitalización de las grandes redes públicas de telecomunicaciones, los equipos PDH se instalaron masivamente por todo el mundo. No obstante, a las limitaciones anteriores pronto se unieron la poca información de gestión y de monitorización de calidad que puede transportarte en las tramas PDH, lo cual dificultaba la supervisión, control y explotación centralizada del sistema, y los grandes avances del hardware y del software, así como la entrada de la fibra óptica como medio de transmisión sustituyendo al cable coaxial de cobre, que no eran aprovechados por los sistemas PDH.

Estructura

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PDH se basa en canales de 64 Kbps En cada nivel de multiplexación se van aumentando el número de canales sobre el medio físico. Es por eso que las tramas de distintos niveles tienen estructuras y duraciones diferentes.

Además de los canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo con el régimen binario.

Existen tres jerarquías PDH: la europea, la americana y la japonesa tabla 8.1. La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T mientras que la americana y la japonesa se basan en la trama descrita en G.733.

Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en este caso siempre se convertirá la trama al usado por la jerarquía europea.

Niveles de Multiplexación

El método de multiplexación en PDH se basa en entrelazado de bit. Por otro lado, la red de PDH es plesiocrona (casi síncrona), es decir, no todas las señales multiplexadas proceden de equipos que transmiten a la misma velocidad debido a las variaciones en el tiempo de propagación, falta de sincronización entre las fuentes, etc., lo cual obligaba a implantar complicadas y caras técnicas de relleno, consistentes en la reserva de una capacidad de transmisión superior a la requerida, para eliminar la falta de sincronismo.

Para ello, se utilizan bits de justificación, de modo que añadiendo o quitando estos bits, se puedan igualar las velocidades de las fuentes. La operación de inserción y extracción, se realiza al multiplexar o demultiplexar en cada uno de los niveles de jerarquía tabla 8.1.

Esto supone que para extraer una señal de 64 Kbit/seg dentro de una trama de nivel superior se tengan que demultiplexar toda la trama de nivel a nivel, añadir la nueva señal y demultiplexar de nuevo todos los niveles, añadiendo o quitando los bits de justificación.

La baja eficiencia de este proceso suponía el uso de un elevado número de equipos, una baja flexibilidad en la asignación del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos.

Nivel Norteamérica Europa JapónCircuito

sMbit/s Denominación Circuitos Mbit/s Denominación

Circuitos

Mbit/s Denominación

1 24 1,544 (T1) 30 2,048 (E1) 24 1,544 (J1)2 96 6,312 (T2) 120 8,448 (E2) 96 6,312 (J2)3 672 44,736 (T3) 480 34,368 (E3) 480 32,064 (J3)4 2016 274,176 (T4) 1920 139,264 (E4) 1440 97,728 (J4)

Tabla 8.1 Nivel de Multiplexación

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Conclusión

PDH es una tecnología casis síncrona, donde todas las señales multiplexadas proceden de equipos que transmiten información no lo hacen con la misma velocidad, en cuanto a la transmisión de datos trata de que funcione a la misma velocidad, claro que puede variar solo un poco con la utilización de bits de referencia.

Es usada principalmente para telefonía que permite la comunicación entre varios canales telefónicos sobre un mismo medio, cada canal de 64 Kbps y la transmisión de voz, por esto se divide jerarquías como lo es la Europea, Americana y Japonesa

Para evitar las colisiones se realiza una multiplexación, donde se dispondrá de un reloj que sincronice y por tanto en cada pulso de reloj se va a dejar transmitir la información.

TEMA 9 SDH

Introducción

La Jerarquía Digital Síncrona (SDH) define las especificaciones de interfaz necesarias para multiplexar eficientemente varios tipos de señales, tanto para servicios de alta velocidad como para aquellos, ya existentes, de baja velocidad. La SDH fue incorporada como el nuevo estándar en noviembre de 1988 por la ITU-T y sometida a una revisión parcial en 1990.

Fue concebida originalmente para la transmisión por fibra óptica, existen sistemas radios a tasas compatibles SDH. El principal objetivo en la definición de SDH era la adopción de una verdadera norma mundial que posibilitara una compatibilidad máxima entre dos diferentes suministradores y operadores.

SDH dota a la red de una mayor flexibilidad, un mejor aprovechamiento del ancho de banda potencial de la fibra óptica, y más capacidad de monitorización de la calidad y gestión centralizada.

Características

Interfaz síncrona unificada: Es muy fácil encontrar elementos tributarios en una señal de alta velocidad multiplexada ya que la red es síncrona. La red SDH puede controlar distintos tipos de información, así sean en sistemas de 2Mb/s como de 1,5Mb/s. Con el interfaz unificado es posible crear un ambiente “multiproveedor” para los operadores de red.

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Multiplexión flexible de varios tipos de información: El sistema SDH es capaz de multiplexar varios tipos de información con amplia flexibilidad como, por ejemplo, en el caso de un servicio telefónico actual al de un servicio futuro de alta velocidad. Por lo tanto, es posible crear una infraestructura desde ahora capaz de soportar servicios futuros de tipo B-ISDN.

Capacidad abundante de tara: SDH tiene gran capacidad para trasmitir información OAM (Operación, Administración y Mantenimiento). Además, provee altos niveles de funcionalidad y seguridad en la red.

Estructura El estándar SDH define interfaces de tráfico, denominados módulos de transporte

síncrono o STM-N (Synchronous Transport Module). En SDH se parte de una señal de 155 Mbits/s denominada modulo de transporte síncrono de primer nivel o STM-1, definida tanto para la interfaz óptica como del cobre. Los restantes STM-N, definidos exclusivamente para la interfaz óptica, se obtienen mediante el entrelazado de bytes de varias señales STM-1.

En la trama STM-1 figura 9.1 se distinguen tres áreas:

Tara de sección Punteros de justificación Carga útil.

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Figura 9.1

Cada byte de la carga útil corresponde con un canal de 64 Kbit/s, de modo que cada columna de 9 bytes se corresponde con 576 kbit/s. Las primaras 9 columnas contienen la tara de sección o SOH (Section OverHead) para soportar características del transporte tales como el alineamiento de trama, los canales de operación y mantenimiento, la monitorización de errores, etc.

Se distingue entre la tara de la sección de regeneración o RSOH y la tara de sección de multiplicación o MSOH. Las columnas siguientes pueden asignarse de diversas formas para transportar las señales de tasas de bit inferior, tales como los 2 Mbit/s. cada columna tiene su propia tara.

La heterogeneidad de las estructuras de red actuales ha hecho necesario que todas las señales PDH, ATM, IP e incluso Ethernet, se pudiesen transportar sobre la red SDH.

Sincronización

En contraste con la red PHD, la sincronización ha de estar completamente garantizada en una red SDH, de lo contrario, se puede tener una considerable degradación en el funcionamiento de la red o incluso fallar completamente.

Debido al enorme coste de los sistemas de sincronización, el reloj debe distribuirse por toda la red, para lo cual se utiliza una estructura jerárquica. Esta estructura jerárquica esta dividida en estratos y se especifica conforme a la calidad de las señales de reloj transmitidas a los estratos subsiguientes en el caso de fallo de un reloj maestro.

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Si fallasen los relojes maestros, se prevé el funcionamiento de reserva en el cual el oscilador utiliza su último valor almacenado. Si una fuente de reloj esclava fallase, el sistema SDH afectado conmuta a la fuente de reloj que tenga una calidad igual o menor a la que utilizaba hasta el momento.

Conclusión

La tecnología SDH implementa una infraestructura más simple dentro de la red de telecomunicaciones. Aunque se utilizan dos tipos de jerarquías como lo es SDH para Europa y la otra es SONET para Norte América.

La transmisión de información a diferentes tasas de bit y la protección que genera es debido a que utiliza una topología de anillo, la utilización del puntero hace más eficiente la utilización de los bits, ya que identifica de forma precisa la carga útil que viaja sin cambios a través de la red.

Se construye a partir de regeneradores, multiplexores ya que soportan una gran

variedad de configuraciones de la red en un solo equipo.

SDH sustituye a PDH en las Redes, debido al tipo de transmisión que realiza que es de forma síncrona, lo cual indica que la información llegan al mismo tiepo sin utilizar bits de redundancia como en PDH.

TEMA 10 PON

Introducción

Redes Ópticas pasivas (PON) “Passive optical networks”: Esta tecnología se ha implementado en los últimos años debido a la mayor competitividad impulsada por la desregulación del Mercado de las Telecomunicaciones y a la aparición de nuevos servicios de banda ancha.

El resultado de estos dos factores se ha traducido en una necesidad de mejores redes de comunicaciones capaces de ofrecer un mayor ancho de banda a un menor coste. En la actualidad la tecnología ADSL es la estrella indiscutible en el panorama europeo, una tecnología que sigue explotando el bucle de abonado en cobre.

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Esto nos ha llevado a la necesidad de ofrecer mejores redes de comunicaciones, ofreciendo un mayor ancho de banda a un menor costo.

En la actualidad la tecnología ADSL es una de las opciones más viables, sin embargo, la demanda cada vez mayor de los usuarios de un mayor ancho de banda ha hecho replantear a los operadores consolidados y emergentes sus estrategias, comenzando una carrera por la duplicación de la velocidad de las líneas y para esto el ADSL presenta una limitante técnica muy importante y es que el ancho de banda máximo que puede ofrecer no supera los 8 Mbps en canal descendente y los 4 en canal ascendente además que estos valores disminuyen a medida que el usuario se aleja de la central.

Aunque se han desarrollado nuevas tecnologías como ADSL2 y ADSL+ aportan solo un ligero aumento al ancho de banda, pero para solución de este problema la fibra óptica se presenta como una fuerte solución debido a la robustez, a su ancho de banda ilimitado y al descenso de los costes de los láseres.

Además tomando en cuenta que para las nuevas construcciones se les integra un sistema de cableado estructurado de fibra óptica monomodo por el bajo costo en el proyecto, se habla de un escenario en el cual se podrán desarrollar soluciones de conectividad en fibra óptica que puedan llegar hasta la vivienda.

En este punto entran las arquitecturas de redes a futuro y es donde entran las redes PON como una opción viable ya que su contenido en equipamiento electroóptico y la eficiencia de las topologías árbol-rama aportan un incentivo adicional a los despliegues que tradicionalmente están basados en conectividad punto a punto.

Características

Para empezar necesitamos recordar que las redes ópticas pasivas toman su modelo de las redes CATV recicladas para ofrecer servicios de banda ancha mediante la habilitación del canal de retorno.

Una red CATV está compuesta por varios nodos ópticos unidos con la cabecera a través de fibra óptica, de los cuales se derivan, mediante una arquitectura compartida de cable coaxial y los accesos a los abonados figura 10.1.

Por lo regular en CATV cada nodo óptico ataca a un determinado número de usuarios esto es en función del ancho debanda que se asignara a los usuarios, y por medio de cable coaxial y splitters que son divisores eléctricos.

Hay que tener en cuenta que las redes ópticas pasivas sustituyen el tramo de coaxial por fibra óptica monomodo y los derivadores eléctricos por divisores ópticos. Con esto la mayor capacidad de la fibra permite el poder ofrecer unos anchos de banda mejorados,

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tanto en el canal ascendente como en el descendente pero de mayor manera en el ascendente superando la limitación típica de 36 Mbps de los sistemas cable-modem DOCSIS y EURODOCSIS por nodo óptico.

Figura 10.1 Red CATV

Arquitectura

Esta arquitectura se presenta una mayor evolución de menor coste al de las alternativas tradicionales como lo son las redes punto a punto o las redes conmutadas hasta la manzana figura 10.2, esto es debido a que reducen el equipamiento necesario para la conversión electro-óptica y además prescinden del equipamiento de red de alta densidad necesario para la comunicación.

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Figura 10.2

Las arquitecturas PON están centrando la atención de la industria de las telecomunicaciones como una manera de atacar a la problemática de la última milla, puesto que presenta evidentes ventajas:

Las redes PON permite atacar a usuarios localizados a distancias de hasta 20 Km desde la central (o nodo óptico). Esta distancia supera con creces la máxima cobertura de las tecnologías DSL (máximo 5Km desde la central).

Las redes PON minimizan el despliegue de fibra en el bucle local al poder utilizar topologías árbol-rama mucho más eficientes que las topologías punto-a-punto. Además este tipo de arquitecturas simplifica la densidad del equipamiento de central, reduciendo el consumo.

Las redes ópticas pasivas ofrecen una mayor densidad de ancho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra para transportar información que las alternativas de cobre (xDSL y CATV)

Como arquitectura punto-multipunto, las redes ópticas pasivas permiten superponer una señal óptica de Televisión procedente de una cabecera CATV en otra longitud de onda sin realizar modificaciones en los equipos portadores de datos

Las redes PON elevan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagar las descargas eléctricas procedentes de rayos, etc. Permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de onda adicionales.

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Topología

PON es una tecnología punto-multipunto. Todas las transmisiones en una red PON se realizan entre la unidad Óptica Terminal de Línea (OLT –Optical Line Terminal-), localizada en el nodo óptico o central y la Unidad Óptica de Usuario (ONU). Habitualmente la unidad OLT se interconecta con una red de transporte que recoge los flujos procedentes de varias OLTs y los encamina a la cabecera de la red. La unidad ONU se ubica en domicilio de usuario, configurando un esquema FTTH (fibra hasta el usuario, Fiber To The Home).

Existen varios tipos de topologías adecuadas para el acceso a red, incluyendo topologías en anillo (no muy habituales), árbol, árbol-rama y bus óptico lineal. Cada una de las bifurcaciones se consiguen encadenando divisores ópticos 1x2 o bien divisores 1xN.En algunos casos, dependiendo de la criticidad del despliegue, a red de acceso puede requerir protección.

Todas las topologías PON utilizan monofibra para el despliegue. En canal descendente una PON es una red punto multipunto. El equipo OLT maneja la totalidad del ancho de banda que se reparte a los usuarios en intervalos temporales. En canal ascendente la PON es una red punto-a punto donde múltiples ONUs transmiten a un único OLT.

Trabajando sobre monofibra, la manera de optimizar las transmisiones de los sentidos descendente y ascendente sin entremezclarse consiste en trabajar sobre longitudes de onda diferentes utilizando técnicas WDM (Wavelength Division Multiplexing). La mayoría de las implementaciones superponen dos longitudes de onda, una para la transmisión en sentido descendente (1290nm) y otra para la emisión a la cabecera (1310nm) –sentido ascendente-.

La evolución de la tecnología óptica ha permitido miniaturizar los filtros ópticos necesarios para esta separación hasta llegar a integrarlos en los transceivers ópticos de los equipos de usuario. Se utilizan estas portadoras ópticas en segunda ventana (en lugar de trabajar en tercera ventana) para contener al máximo los costes de la optoelectrónica.

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Realizando un seguimiento cronológico encontramos los siguientes estándares para redes xPON basados en las recomendaciones ITU-T G.983, ITU-T G.984 e IEEE 802.3ah

Recomendación: ITU-T G.983

APON (ATM Passive Optical Network): Esta fue el primer estándar de red pasiva, se usaba principalmente para aplicaciones de empresas y estaba basado en transmisión de tráfico ATM. BPON (Broadband PON), es un estándar basado en APON aportó nuevas mejoras como el multiplexaje por longitud de onda o WDM, incrementando de esta manera el ancho de banda.

Recomendación ITU-T G.984

GPON (Gigabit PON): Es una evolución de BPON, permitiendo una optimización de la transmisión del tráfico IP y ATM mediante celdas de tamaño variable.

Recomendación IEEE 802.3ah

EPON (Ethernet PON): La principal característica es que transporta tráfico nativo de red Ethernet en lugar del clásico tráfico ATM. Se optimiza el tráfico IP, se mejora la seguridad y soporta mayores velocidades de transmisión de datos.

Conclusión

Este tipo de tecnología se aprovecha mayor ancho de banda a través de la fibra óptica ya que este medio de transmisión es de gran utilidad por las características que presenta.

Esta red es de gran importancia ya que es fiable y eficiente, utiliza una topología de árbol. Tiene una gran cobertura a grandes distancias, de acuerdo a las diferentes tasas de transmisión, así como también permite tener una calidad de servicio simplificando el mantenimiento de la red.

La transmisión de PON se hace a través de dos canales que son el canal descendente en donde la transmisión se hace por una conexión punto a multipunto y el canal descendente que se comporta como una conexión punto a punto.

El funcionamiento de la red PON se basa principalmente en un modulo, un splitter y varias unidades ópticas de usuario.

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TEMA 11 ASON

Introducción

ASON (Automatic Switched Optical Network): Desarrollado por la ITU-T, el sector de la estandarización de las telecomunicaciones en respuesta a una demanda de miembros del ITU para crear una definición completa de la operación de redes de transporte, de la gerencia, del control, del plano de los datos y de todo automáticamente cambiados.

Arquitectura

La lógica de una arquitectura lógica de ASON se puede dividir en tres planos:

Plano de transporte: es responsable del transporte de los datos del usuario a través de conexiones. Estos interruptores están conectados entre sí a través de IP (interfaz física).

Plano de control: es responsable de la gestión de recursos y de conexión dentro de una red. Se compone de una serie de controladores de conexiones ópticas, interconectados a través de NNIS (red de interfaces de red).

Plano de gestión: en este plano se realizan las siguientes funciones de supervisión, configuración, seguridad y facturación. En la siguiente figura se pueden ver estos planos.

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Servicios ASON

PC (Permanent Conecction): Un cliente A solicita un servicio de conexión a través del plano de gestión, este actua sobre el plano de transporte para configurar en cada conmutador implicado en la ruta.

SPC (Sofá permanent Conecction): A través del plano de gestión el cliente solicita un servicio. Desde el plano de gestión se traslada al plano de control de la configuración de la conexión, de manera autónoma el plano de control decide la ruta.

SC (Switched Conecction): Se hace a través de la interfaz usuario a red, el cliente solicita un servicio de conexión al plano de control.

Conclusión

Este tipo de redes básicamente se diseñado para la operación de redes de transporte, de la gerencia, del control, del plano de los datos y de todo de forma automática.

Los servicios ofrecidos donde interactúa principalmente el cliente de acuerdo a sus necesidades con los planos que proporcionados por la arquitectura lógica ASON, nos muestran el comportamiento de las interfaces de red, además de realizar la supervisión y configuración del servicio solicitado.

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BIBLIOGRAFÍA

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Autor José Manuel Huidobro Moya, Ramón Jesús Millan TejedorTitulo Redes de datos y convergencia IP Editorial Alfaomega 2008ISBN 9789701512784

Autor Luis GuijarroTitulo Redes ATM - Principios De Interconexión Y Su AplicaciónEditorial Alfaomega, Ra-Ma 2000ISBN 9701505387

Autor Brian HillTitulo Manual de referencias CISCOEditorial Mc Graw HillISBN 8448137221

Autor Cisco Networking Academy Program Titulo CCNA 1 and 2Editorial Cisco PressISBN 1587131102

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Autor Wayne TomasiTítulo Sistemas de comunicaciones electrónicasEditor Pearson Educación, 2003ISBN 9702603161

Autores Enrique Herrera PérezTítulo Tecnologías y redes de transmisión de datosEditor Editorial Limusa, 2003ISBN 9681863836

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