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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Dl VISION Db' CIENCIAS BASICAS E INGENIEMA
UNlDAD IZTAPALAPA
FECHA: I 7\11/1999
ALUMNOS:
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO 1
INTRODUCCI~N 3
INTRODUCCIONATM: 5 MULTIPLEXACION EN ATM: 6
PROTOCOLO ATM: 9 La capa de adaptación de ATM: 11
AAL1: 13
Capa de convergencia: 13 ALL 2: 14 AAL 3 : 15 ALL 4: 17
CONEXIONES LÓGICAS ATM 17
USO DE CANALES VIRTUALES 21
CARACTERISTICAS CAMINO VIRTUALKANAL VIRTUAL 22
SEÑALIZACION DE CONTROL 23
CELDAS ATM 25
FORMATO DE CABECERA 25
PROBLEMAS ENATM: 28
INTEROPERABILIDAD ENTRE FRAME RELAY YATM 30 PRIMER ESCENARIO: 31
POSIBILIDAD 1 : 31 POSIBILIDAD 2: 32
SEGUNDO ESCENARIO: 33
REDES VIA SATELITE 34 COMPONENETES DE UN SATELITE 35
PROS Y CONTRAS DE LAS REDES VÍA SATÉLITE. 36
Constelación de los Sntklites 39
USO DE LOS SATELITES EN COMUNICACIONES 40 Multiplexado convencional 40
Sondeolselección 41
Sistemas entre iguales sin sondeo Protocolo ALOHA 45
TDMA 50
UNIDADES DE COMPENSACION DE RETARDO DE SATELITE (SOU) 54 EL TELEPUERTO 56
SUBSISTEMAS QUE COMPONENAL SATELITE SATMEX 5 57
Principales características. 57
SUBSISTEMA DE POTENCIA ELECTRICA. 58
SUBSISTEMA DE CONTROL DE ORIENTACION (ACS) 59
SUBSISTEMA DE PROPULSI~N. 61
SUBSISTEMA DE CONTROL TERMICO 63
SUBSISTEMA DE TELEMETRIA COMANDO Y RANGO 66
SUBSISTEMA DE RANGO 68
SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES PAYLOAD 69
CONCLUSION 74
BIBLIOGRA FIA: 76
2
En la era de la información los medios de Telecomunicaciones constituyen la columna
vertebral de las empresas e instituciones, indispensables para la toma oportuna y adecuada
de decisiones y operaciones confiables de los mismos.
Cabe resaltar que la cobertura GobiernoiInstituciÓn y el Objetivo/Misión de la misma
agregan complejidad en su operación, por lo que “ La información” dentro del Ejecutivo a
nivel Nacional, ha sido siempre y será, la pauta estratégica para dirigir al País.
Analizando el desarrollo informático que se ha tenido en los últimos años en nuestro país,
incluyendo recursos humanos así como tecnológicos, sumando la experiencia adquirida
que he obtenido en estos últimos diez años, en la generación de proyectos para las diversas
Instituciones del Gobierno Federal, he llegado a la conclusión que la Institución más
competitiva es aquella que posea la información en el menor tiempo, con la mayor
seguridad pero sobre todo con calidad.
Este tiempo de posesión implica la compartición, el procesamiento y la transmisión de la
información, pero sobre todo de una manera integral en beneficio de la sociedad mexicana.
Las nuevas estructuras y estrategias de globalización de las Instituciones Nacionales, han
llevado a la mayoría de los Gobiernos actuales a integrarse a esta tendencia. Esta labor de
constituirse se compone por múltiples y muy complejas variables; desde políticas, raciales,
religiosas, económicas y por supuesto tecnológicas.
Analizando todo este entorno, debido a la “tecno-diversiad” actual con que cuenta el
Gobierno actual, sumando la falta de un organismo central que rija la normatividad y
continuidad adecuada para generar una Red Tecnológica Nacional; surgió el propósito de
este trabajo, a partir de la inquietud nacida de una pregunta muy sencilla, ¿de que forma se
podría interconectar todos los sistemas a nivel nacional?. Sin importar la plataforma de
conectividad, é1 NOS (netware operating system), o los clientes conectados a esas
plataformas; todo esto aunado a que se tendría que tener la capacidad de cubrir todo el
territorio nacional.
Debido a que las tendencias actuales apuntan a un aumento de la computación
cliente/servidor en entornos de computación distribuidos. Las Instituciones necesitarán
enlaces más rápidos con servicios especializados, entre los que se incluyen sistemas de
gestión de bases de datos que funcionen en distintas plataformas.
La estrategia de comunicación planteada para este reto, que cumpla con todas estas
expectativas se llama ATM ( Modo de transferencia asíncrono ) en conjunto con las
bondades de la tecnología de los Enlaces vía Satélite, permitiría que las Instituciones
pusieran en contacto a personas situadas en lugares muy alejados a la vez que mantienen un
alto nivel de transferencia de datos, necesario en aplicaciones tales como las transacciones
en línea, el software para grupo, videoconferencia, voz y datos.
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INTRODUCCION ATM:
Tres letras - ATM - se repiten cada vez más en estos días en los ambientes Informáticos y
de Telecomunicaciones. La tecnoIogía llamada Asynchronous Transfer Mode (ATM) Modo
de Transferencia Asíncrona es el corazón de los servicios digitales integrados que ofrecerán
las nuevas redes digitales de servicios integrados de Banda Ancha (B-ISDN), para muchos
ya no hay cuestionamientos; el llamado tráfico del "Cyber espacio", con su voluminoso y
tumultuoso crecimiento, impone a los operadores de redes públicas y privadas una voraz
demanda de anchos de banda mayores y flexibles con soluciones robustas. La versatilidad
de la conmutación de paquetes de longitud fija, denominadas celdas ATM, son las tablas
más calificadas para soportar la cresta de esta "Ciberola" donde los surfeadores de la banda
ancha navegan.
Algunos críticos establecen una analogía de la tecnología ATM con la red digital de
servicios integrados o ISDN por sus siglas en inglés. AI respecto se escuchan respuestas de
expertos que desautorizan esta comparación aduciendo que la ISDN es una gran tecnología
que llegó en una época equivocada, en términos de que el mercado estaba principalmente
en manos de actores con posiciones monopolísticas.
Ahora el mercado está cambiando, la ISDN está encontrando una gran cantidad de
aplicaciones. De toda forma la tecnología ATM se proyecta para diferentes necesidades, a
pesar de su estrecha relación con ISDN, en términos de volúmenes de datos, flexibilidad de
conmutación y facilidades para el operador.
Los conmutadores ATM aseguran que el tráfico de grandes volúmenes es flexiblemente
conmutado al destino correcto. Los usuarios aprecian ambas cosas, ya que se cansan de
esperar los datos y las pantallas de llegada a sus terminales. Estas necesidades cuadran de
maravilla para los proveedores de servicios públicos de salud, con requerimientos de
videoconferencias médicas, redes financieras interconectadas con los entes de
intermediación y validación, o con las exigencias que pronto serán familiares como video
5
en demanda para nuestros hogares con alta definición de imágenes y calidad de sonido de
un CD, etc.
Para el operador, con la flexibilidad del ATM, una llamada telefónica con tráfico de voz
será tarifado a una tasa diferente a la que estaría dispuesto a pagar un cirujano asistiendo en
tiempo real a una operación al otro lado del mundo. Ese es una de las fortalezas de ATM
usted paga solamente por la carga de celdas que es efectivamente transportada y conmutada
para usted. Además la demanda por acceso a Internet ha tomado a la industria de
telecomunicaciones como una tormenta. Hoy día los accesos conmutados a Internet están
creando "Cuellos de Botella" en la infraestructura. Para copar este problema los fabricantes
no solo han desarrollado sistemas de acceso sino aplicaciones para soluciones de fin a fin
con conmutadores ATM, con solventes sistemas de administración de la red (Network
Management).
En varios aspectos, ATM es el resultado de una pregunta similar a la de teoría del campo
unificada en física ¿Cómo se puede transportar un universo diferente de servicio de voz,
video por un lado y datos por otro de manera eficiente usando una simple tecnología de
conmutación y multiplexación?.
ATM contesta esta pregunta combinando la simplicidad de la multiplexación por división
en el tiempo (Time Division Multiplex TDM) encontrado en la conmutación de circuitos,
con la eficiencia de las redes de conmutación de paquetes con multiplexación estadística.
Por eso es que algunos hacen reminiscencias de perspectivas de conmutación de circuitos
mientras que otros lo hacen a redes de paquetes orientados a conexión.
MULTIPLEXACION EN ATM:
Un examen más cercano del protocolo ATM y cómo opera ayudará a explicar cómo los
circuitos virtuales, las rutas virtuales, los conmutadores y los servicios que ellos acarrean se
afectan entre sí.
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La figura No.1 muestra un formato básico y la jerarquía de ATM. Una conexión ATM,
consiste de "celdas" de información contenidos en un circuito virtual (VC). Estas celdas
provienen de diferentes fuentes representadas como generadores de bits a tasas de
transferencia constantes como la voz y a tasas variables tipo ráfagas (bursty traffic) como
los datos. Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son para
trasiego de información y los restantes para uso de campos de control (cabecera) con
información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un "virtual circuit identifier"
VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos de control, que incluyen tanto
el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión. La organización de la cabecera
(header) variará levemente dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces
de red a red o de usuario a red. Las celdas son enrutadas individualmente a través de los
conmutadores basados en estos identificadores, los cuales tiene significado local ya que
pueden ser cambiados de interface a interface.
La técnica ATM multiplexa muchas celdas de circuitos virtuales en una ruta (path) virtual
colocándolas en particiones (slots), similar a la técnica TDM.
Sin embargo, ATM llena cada slot con celdas de un circuito virtual a la primera
oportunidad, similar a la operación de una red conmutada de paquetes. La figura No.2
describe los procesos de conmutación implícitos los VC switches y los VP switches.
buz MDEO DATO S FORMATO BASIC0 Y LA JERARQUIA D E ATM
Serwcios hamdos en ATM I """_, I " " f _", ""
I 1 1 1 1
I " " _ " I I " _ " " I I """_ I I Prdomlos sertido mpecítico
Fig. 1
Capa ck
.+J-
7
Los slots de celda no usados son llenados con celdas "idle", identificadas por un patrón
específico en la cabecera de la celda. Este sistema no es igual al llamado "bit stuffing'len
la multiplexación Asíncrona, ya que aplica a celdas enteras.
Diferentes categorias de tráfico son convertidas en celdas ATM vía la capa de adaptación
de ATM (AAL - ATM Adaptation Layer), de acuerdo con el protocolo usado. (Más delante
se explica este protocolo).
La tecnología ATM ha sido definida tanto por el ANSI como por el CCITT a través de sus
respectivos comités ANSI T1, UIT SG XVIII, como la tecnología de transporte para la B-
ISDN (Broad Band Integrated Services Digital Network), la RDSI de banda ancha. En este
contexto "transporte" se refiere al uso de técnicas de conmutación y multiplexación en la
capa de enlace (Capa 2 del modelo OSI) para el trasiego del tráfico del usuario final de la
fuente al destino, dentro de una red.
El ATM Forum, grupo de fabricantes y usuarios dedicado al análisis y avances de ATM, ha
aprobado cuatro velocidades UN1 (User Network Interfases) para ATM: DS3 (44.736
Mbit/s), SONET STS3c (155.52 Mbit/s) y 100 Mbit/s para UN1 privados y 155 Mbit/s para
S
/li ,/ Planoda k n t r o l Plano da Usuari o
/ Protccdosde
Capas Suprimes Capas Supri mas Pratccdosda
Capa da Acb@aci6nATM
Capa A T hl
Capas fisica
Fig. 8 P r a b d n de Modelo de Referencia para Al" Banda Ancha
UN1 privadas. UN1 privadas se refieren a la interconexión de usuarios ATM con un switch
ATM privado que es manejado como parte de la misma red corporativa. Aunque la tasa de
datos original para ATM fue de 45 Mbit/s especificado para redes de operadores (carriers)
con redes T3 existentes, velocidades UN1 adicionales se han venido evaluando y están
ofreciéndose. También hay un alto interés en interfases, para velocidades E1 (2Mbps) y T1
(1,544 Mbps) para accesos ATM de baja velocidad.
PROTOCOLO ATM:
El protocolo ATM consiste de tres niveles o capas básicas (Ver figura No 3).
La primera capa llamada capa fisica (Physical Layer), define los interfases físicos 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 fisico apropiado. A diferencia de
muchas tecnologías LAN como Ethernet, que especifica ciertos medios de transmisión, (10
base T, 10 base 5, etc.) ATM es independiente del transporte fisico. Las celdas ATM
pueden ser transportadas en redes SONET (Synchronous Optical Network), SDH
(Synchronous Digital Hierarchy), T3E3, TIE1 o aún en modems de 9600 bps. Hay dos
subcapas en la capa física que separan el medio físico de transmisión y la extracción de los
datos:
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La subcapa PMD (Physical Medium Depedent) tiene que ver con los detalles que se
especifican para velocidades de transmisión, tipos de conectores físicos, extracción de
reloj, etc., Por ejemplo, la tasa de datos SONET que se usa, es parte del PMD. La
subcapa TC (Transmission Convergence) tiene que ver con la extracción de información
contenida desde la misma capa fisica. 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 (OAM) con el plano
de administración.
La segunda capa es la capa ATM. Ello define la estructura de la celda y cómo las celdas
fluyen sobre las conexiones lógicas en una red ATM, esta capa es independiente del
servicio. El formato de una celda ATM es muy simple. Consiste de 5 bytes de cabecera y
48 bytes para información.
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, video y protocolos sensibles al retardo.
A pesar de que no se diseñó específicamente para eso, la longitud de la celda ATM
acomoda convenientemente dos Fast Packets IPX de 24 bytes cada uno.
Los comités de estándares han definido dos tipos de cabeceras ATM: los User-to- network
Interface (UNI) y la Network to Network Interface (UNI). La UN1 es un modo nativo de
interfaz ATM que define la interfaz entre el equipo del cliente (Customer Premises
Equipment), tal como hubs o routerss ATM y la red de área ancha ATM (ATM WAN). L a
N N I define la interfase entre los nodos de la redes (los switches o conmutadores) o entre
redes. La N N I puede usarse como una interfase entre una red ATM de un usuario privado y
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la red ATM de un proveedor público (carrier). Específicamente, la función principal de
ambos tipos de cabeceras de UN1 y la N N I , es identificar las "Virtual paths identifiers"
(VPIS) y los "virtual circuits" o virtual channels"(VC1S) como identificadores para el ruteo
y la conmutación de las celdas ATM.
La capa de adaptación de ATM:
La tercer capa es la ATM Adaptation Layer (AAL). La AAL juega un rol clave en el
manejo de múltiples tipos de tráfico para usar la red ATM, y es dependiente del servicio.
Especificamente, su trabajo es adaptar los servicios dados por la capa ATM a aquellos
servicios que son requeridos por las capas más altas, tales como emulación de circuitos,
(circuit emulation), video, audio, frame relay, etc. La AAL recibe los datos de varias
fuentes o aplicaciones y las convierte en los segmentos de 48 bytes. Cinco tipos de servico
AAL están definidos actualmente:
La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan
el servicio ATM. Su propósito principal es resolver cualquier disparidad entre un servicio
requerido por el usuario y atender los servicios disponibles del ATM layer. La capa de
adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la
transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro
clases según las propiedades siguientes:
1 .Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo.
1 .Tasa de bit constantehariable.
1 .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 lases
definidas por B-ISDN:
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AAL- 1
AAL-2
AAL-3
AAL-4
La capa de adaptación se divide en dos subcapas:
1). Capa de convergencia (convergence sublayer (CS)) :
En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del
mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de
información que va a ser transportada.
2). Capa de Segmentación y reensamblaje (segmentation and reassembly (SAR))
Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los
paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el
reensamblaje en el destino.
La figura siguiente aporta una mejor comprensión de ellas. La subcapa CS es dependiente
del servicio y se encarga de recibir y paquetizar los datos provenientes de varias
aplicaciones en tramas o paquete de datos longitud variable.
Estos paquetes son conocidos como (CS - PDU) CONVERGENCE SUBLAYER
PROTOCOL DATA UNITS.
Luego, la sub capa recibe los SAR CS - PDU, los reparte en porciones del tamaño de la
celda ATM para su transmisión. También realiza la función inversa (reemsamblado) para
las unidades de información de orden superior.
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Cada porción es ubicada en su propia unidad de protocolo de segmentación y reemsable
conocida como (SAR - PDU) SEGMENTATION AND REASSEMBLER PROTOCOL
DATA UNIT, de 48 bytes.
Finalmente cada SAR - PDU se ubica en el caudal de celdas ATM con su header y trailer
respectivos.
AALl :
AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo. Debe
enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee
recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.
Capa de convergencia:
Las fhciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó.
Provee la corrección de errores.
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Capa de segmentación y reensamblaje:
En esta capa los datos son segmentados y se les añade una cabecera. La cabecera
contiene 3 campos (ver diagrama)
Número de secuencia usado para detectar una inserción o perdida de un paquete.
Número de secuencia para la protección usado para corregir errores que ocurren en el
numero de secuencia.
Indicador de capa de convergencia usado para indicar la presencia de la función de la capa
de convergencia.
ALL 2:
AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo.
Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta puede
recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información
que no puede recuperarse.
Capa de convergencia:
Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo
desde el origen al destino.
Capa de segmentación y recuperación:
El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera
contiene dos campos.
Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas. El tipo de
información es:
BOM, comenzando de mensaje
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COM, continuación de mensaje
EOM, fin de mensaje o indica que el paquete contiene información de tiempo u otra.
El payload también contiene dos de campos : indicador de longitud que indica el numero de
bytes validos en un paquete parcialmente lleno. CRC que es para hacer el control de
errores.
AAL 3:
AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes
del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación:
1.Fiable: En caso de perdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser
enviados. El control de flujo es soportado.
1 .No fiable: La recuperación del error es dejado para capas mas altas y el control de flujo es
opcional.
Capa de convergencia:
La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos
secciones:
1 .Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS.
Añade una cabecera y un payload a la parte común.
La cabecera contiene 3 campos:
Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común.
Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia.
Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje.
El payload también contiene 3 campos:
Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la
misma longitud.
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Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común de la CS(capa de convergencia). El
campo de longitud tiene la longitud de la parte común de la CS.
1.Parte especifica del servicio. Las funciones proveídas en esta que capa dependen de los
servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de
errores y puede incluir también funciones especiales.
Capa de segmentación y reensamblaje
En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que
contiene la información necesaria para la recuperación de errores y reensamblaje se
añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos:
1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload. Tiene uno
de los siguientes valores:
BOM: Comenzando de mensaje
COM: Continuación de mensaje
EOM: Fin de mensaje
SSM: Mensaje Único en el segmento
2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete.
3) Identificador de multiplexación. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes
comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM.
El payload contiene dos de campos:
1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente
lleno.
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2) CRC es para el control de errores.
ALL 4:
AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del
tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4
provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita.
AAL 2, AAL 3/4 y AAL 5 manejan varios tipos de servicios de datos sobre la base de
tasas de bits variables tales como Switched Multimegabit Data Service (SMDS), Frame
Cal m Moje
1 SaanJad
AT M
1 I Physical Lalpr I
Relay o tráfico de redes de área local (LAN). AAL 2 y AAL 3 soportan paquetes orientados
a conexión. (Ver figura No.5)
El término orientado a conexión describe la transferencia de datos después del
establecimiento de un circuito virtual).
CONEXIONES LóGICAS ATM
Las conexiones lógicas en ATM están relacionadas con las conexiones de canales virtuales
(VCC, " Virtual Channel Connection"). Una VCC es similar a un circuito virtual en X.25 o
a una conexión de enlace de datos en la técnica de retransmisión de tramas; es la unidad
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básica de conmutación en una red ATM. Una VCC se establece entre dos usuarios finales a
través de la red, intercambiándose celdas de tamaño fijo a través de la conexión en un flujo
full-duplex y de velocidad variable. Las VCC se utilizan también para intercambios
usuario-red (señalización de control) y red-red (gestión de red y encaminamiento).
Se ha introducido una segunda capa de procesamiento en ATM para gestionar el concepto
de camino virtual (ver figura 6). Una conexión de camino virtual (PVC “Virtual Path
Connection”) es un haz VCC con los mismos extremos, de manera que todas las celdas
fluyendo a través de las VCC de una misma VPC se conmutan conjuntamente.
FIGURA 6 Relaciones entre conexiones ATM.
El concepto de camino virtual se desarrolló en respuesta a una tendencia en redes de alta
velocidad en la que el costo de control está alcanzando una elevada proporción del costo
total de la red. La técnica del camino virtual ayuda a contener el costo de control agrupando
en una sola unidad conexiones que comparten caminos comunes a través de la red. Las
acciones de la gestión de red pueden ser aplicadas a un pequeño número de grupos de
conexiones en lugar de a un gran número de conexiones individuales.
El uso de caminos virtuales presenta varias ventajas:
e Arquitectura de red simplificada: las funciones de transporte de red pueden ser
diferenciadas en las relativas a una conexión lógica individual (canal vitual) y en
aquellas relacionadas con un grupo de conexiones lógicas (camino virtual).
o Incremento en eJiciencia yJiabilidad la red gestiona entidades agregadas menores.
0 Reducción en el procesamiento y tiempo de conexión pequeño: gran parte del trabajo se
realiza cuando se establece el camino virtual. Reservando capacidad en un camino
virtual con anticipación a la llegada de llamadas posteriores, se pueden establecer
nuevos canales virtuales con funciones de control sencillas realizadas en los extremos
del camino virtual. No se necesita procesamiento de llamadas en los nodos de tránsito,
por lo que la creación de nuevos canales virtuales adicionales en un camino virtual
conlleva un procesamiento mínimo.
Servicios de red mejorados: el camino virtual se usa internamente a la red y es también
visible al usuario final. Así el usuario, puede definir grupos de usuarios cerrados o redes
cerradas de haces de canales virtuales.
La figura 7 sugiere una forma general de realizar un proceso de establecimiento usando
canales y caminos virtuales. El proceso de establecimiento de un camino virtual se
encuentra desvinculado del proceso de establecimiento de un canal virtual:
0 Entre los mecanismo de control de un camino virtual se encuentra la obtención de las
rutas, reserva de capacidad y almacenamiento de información de estado de la conexión.
0 El control involucrado en el establecimiento de un canal virtual individual incluye la
comprobación de la existencia de un camino virtual al nodo destino deseado con
suficiente capacidad disponible para dar soporte al canal virtual, con la calidad de
servicio adecuada, y almacenando la información de estado necesaria (asociación canal
virtual/camino virtual).
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FIGURA 7 Establecimiento de llamada mediante caminos virtuales.
La terminología de caminos y canales virtuales usada en la normalización es un poco
confusa y se resume en la tabla de la figura 8. Mientras que la mayoría de los protocolos de
la capa de red se refieren a la interfaz usurio-red, el concepto de camino y canal viruta1 se
define en las recomendaciones ITU-T en referencia a la interfaz usuario-red y al
funcionamiento interno de la red.
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FIGURA 8 Terminología de camino virtual/conexión virtual.
USO DE CANALES VIRTUALES
Los extremos de una VCC pueden ser usurios finales, entidades de red o un usuario final y
una entidad de red. En todos los casos se preserva la integridad de la secuencia de celdas en
una VCC; es decir, las celdas se entregan en el mismo orden en que se enviaron.
Consideremos ejemplos de los tres usos de una VCC:
o Entre usuariosfinales: puede utilizarse para la transmisión extremo a extremo de datos
de usuario o señales de control. Una VPC entre usuarios finales les concede la
capacidad total: la organización VCC de la VPC se utilizan por los dos usuarios finales
siempre que el conjunto de las VCC no supere la capacidad de la VPC.
Entre un usuario final y una entidad de red: utilizado para la señalización de control
usuario-red. Una VPC usurio-red puede emplearse conjuntamente para tráficos desde
un usuario final y para tráfico de intercambio de red o servidor de red.
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o Entre dos entidades de red: se emplea en las funciones de gestión del tráfico de red y de
encaminamiento. Una VPC red-red puede usarse para definir una ruta común para el
intercambio de información de gestión de red.
CARACTERISTICAS CAMINO VIRTUAUCANAL VIRTUAL
El documento I. 150 de ITU-T especifica las siguientes características para las conexiones
de canales virtuales:
0 Calidad de servicio: un usuario de una VCC es provisto con una calidad de servicio
especificada por parámetros tales como la tasa de pérdida de celdas (relación entre las
celdas perdidas y las transmitidas) y la variación del retardo de celdas.
0 Conexiones de canales virtuales conmutados y semipermanentes: pueden existir tanto
conexiones conmutadas, que requieren señalización de control de llamada, como
canales dedicados.
0 Integridad de la secuencia de celdas: se preserva la naturaleza secuencia1 de las celdas
en una VCC.
0 Negociación de parámetros de tráfico y supervisión de uso: entre un usuario y la red se
pueden negociar parámetros de tráfico para cada VCC. La entrada de celdas al VCC se
supervisa por la red para asegurar que se cumplen los parámetros negociados.
Entre los tipos de parámetros de tráfico que pueden ser negociados se encuentran la
velocidad media, la velocidad de pico, el tipo de ráfagas y la duración pico. La red puede
hacer uso de varias estrategias para gestionar las VCC ya existentes así como las solicitadas
para evitar le problema de congestión, la red puede denegar nuevas solicitudes de VCC;
adicionalmente, las celdas pueden ser rechazadas si los parámetros negociados se
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incumplen o si la congestión llega a ser importante, pudiendo ser liberadas, en una situación
extrema, las conexiones existentes.
El documento 1.150 especifica así mismo características de las VPC. Las cuatro primeras
características son idénticas a las de las VCC. Es decir , calidad de servicio , VPC
conmutadas o semipermanentes, integridad en la secuencia de celdas y negociación de
parámetros de tráfico y supervisión del uso son también características propias de una VPC.
Existen varias razones para esta duplicidad. En primer lugar se provee de cierta flexibilidad
sobre cómo es servicio de red gestiona los requisitos que debe cumplir. En segundo lugar,
la red debe estar familiarizada con las necesidades de una VPC, y dentro de una VPC,
puede negociar el establecimiento de canales virtuales con unas carácter’siticas dadas. Por
último una vez que se ha creado una VPC, los usurios finales pueden negociar la creación
de nuevas VPC. Las características de la VPC controlan la elección que los usuarios finales
pueden hacer.
Adicionalmente, existe una quinta característica para las VPC:
Restricción de identlficador de canal virtual en una VPC: puede que no sea posible
proporcionar al usuario de una VPC uno o más identificadores o números de canal
virtual, pero éstos sí pueden ser reservados para uso de la red. Algunos ejemplos
incluyen el uso de VCC para la gestión de red.
SEÑALIZACION DE CONTROL
En ATM es necesario un mecanismo para el establecimiento y liberación de VPC y VCC.
El intercambio de información involucrada en este proceso se denomina señalización de
control y se realiza a través de conexiones distintas de las que están siendo gestionadas.
El documento I. 150 especifica cuatro métodos para llevar a acabo el
establecimiento/liberación de VCC. En todas las redes se usa una o más combinaciones de
estos métodos:
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1. Las VCC semipermanentes pueden usarse para el intercambio usuario-usurio, en cuyo
caso no se necesita señalización de control.
2. Si no existe canal de señalización de control de llamada preestablecido, debemos
establecer uno. Con este propósito debe tener lugar un intercambio de señales de control
entre el usuario y la red a través de algún canal. Así es necesario un canal permanente,
probablemente se baja velocidad, que pueda ser usado para establecer las VCC para uso
de control de llamada. Este canal se denomina canal de meta-señalización dado que se
emplea para establecer canales de señalización.
3. El canal de meta-señalización puede usarse para establecer una VCC entre el usuario y
la red para la señalización de control de llamada. Este canal virtual de señalización
usuario-red se utilizará para establecer las VCC para la transmisión de datos de usuario.
4. El canal de meta-señalización puede emplearse también para establecer un canal virtual
de señalización usuario-usuario, que debe configurarse en una VPC preestablecida. Este
canal se utilizará para posibilitar a los dos usuarios finales, sin que la red intervenga el
establecimiento y liberación de las VCC usuario-usuario para el transporte de datos.
En I. 150 se definen tres métodos para VPC:
l . Una VPC puede establecerse de forma semipermanente con negociación previa. En este
caso no se necesitan señales de control.
2. El establecimiento/liberación de las VPC puede ser controlado por el usuario. En este
caso, el usuario hace uso de una VCC de señalización para solicitar una VPC a la red.
3. El establecimiento/liberación de las VPC puede ser controlada por la red. En este caso,
la red establece una VPC para su propio uso, pudiendo ser el camino de tipo red-red,
usuario-red o usuario-usurio.
24
CELDAS ATM
El modo de transferecia asíncrono utiliza celdas de tamaño fijo, que consta de 5 octetos de
cabecera y de un campo de información de 48 octetos, el empleo de celdas pequeñas de
tamaño fijo presenta varias ventajas. En primer lugar, el uso de celdas pequeñas puede
reducir el retardo de cola para celdas de alta prioridad, ya que la espera es menor si se
reciben ligeramente después de que una celda de baja prioridad haya conseguido el acceso a
un recurso (por ejemplo, el transmisor). En segundo lugar, parece que las celdas de tamaño
pequeño pueden ser conmutadas más eficientemente, lo que es importante para las altas
velocidades de ATM. La implementación física de los mecanismos de conmutación es más
fácil para las celdas de tamaño fijo.
FORMATO DE CABECERA
La figura 9.a muestra el formato de cabecera de la interfaz usuario-red. En la figura 9.b se
muestra el formato de cabecera interno a la red, en que no se especifica el campo de control
de flujo genérico, que realiza funciones extremo a extremo. En cambio el campo
identificador de camino virtual pasa de 8 a 12 bits, lo que permite un gran número de VPC
internos a la red, para dar cabida a los de los suscriptores y a los necesarios para realizar la
gestión de la red.
El campo control de flujo genérico (GFC) no se incluye en la cabecera de las celdas
internas a la red, sino solo en la interfaz usuario-red, por lo que únicamente se puede usar
en el control de flujo de celdas en la interfaz local usuario-red. El campo podría utilizarse
para ayudar al usuarioen el control de flujo de tráfico para diferentes calidades de servicio.
Un candidato al empleo de este campo es un indicador de nivel de prioridad múltiple para
controlar el flujo de información dependiente del servicio. En cualquier caso, el mecanismo
GFC se usa con el fin de aliviar la aparición esporádica de sobrecarga en la red.
25
El identficador de camino virtual (VPI) es un campo de encaminamiento para la red. Éste
es de 8 bits para la interfaz usuario-red y de 12 bits para la interfaz red-red, permitiendo un
número superior de caminos virtuales en la red. El identzficador de canal virtual (VCI) se
emplea para encaminar a y desde el usuario final, funcionando como un punto de acceso al
servicio.
El campo tipo de carga útil (VPI) indica el tipo de infromación contenida en el campo de
información la tabla 10 muestra la interpretación de los bits PT. Un valor O en el primer bit
indica información de usuario; es decir, información de la capa inmediatamente superior.
En este caso, el segundo bit indica si se ha producido congestión; el tercer bit, conocido
como bit indicador ATM-usuario-ATM-usuario (AUU) es un campo de un bit que indica
que la celda transporta información de gestión de red o de mantenimiento. Esto permite la
inserción de celdas de gestión de en red en una VCC de usuario sin afectar a los datos de
usuario, de modo que se proporciona información de control de banda.
26
FIGURA 9. Formato de celda ATM.
La prioridad de pérdida de celdas (CLP) se emplea para ayudar a la red ante la producción
de congestión. Un valor O indica que la celda es de prioridad relativamente superior, no
siendo descartada a menos que no quede otra opción; un valor 1 indica que la celda puede
descartarse en la red. El usuario puede utilizar este campo para insertar información extra
en la red, con CLP igual a 1 para cualquier celda que esté en desacuerdo con los parámetros
de tráfico fijados entre el usuario y la red.
27
En este caso el conmutador que lo activa se percata de la que la celda excede los
parámetros de tráfico establecidos pero que ésta puede ser procesada. Posteriormente se
encuentra congestión en la red, esta celda se marca para ser rechazada antes que aquellas
que se encuentran dentro de los límites de tráfico fijados.
Las recomendaciones ITU-T para banda ancha en RDSI detallan la velocidad de
transmisión y las técnicas de sincronización para la transmisión de celdas ATM a través de
la interfaz usuario-red. El enfoque en R D S I de banda ancha se usa también en otras muchas
redes ATM.
BISDN especifica que las celdas ATM deben transmitirse a 155,52 o 622,OS Mbps. Como
en RDSI , es necesario especificar la estructura de transmisión usada para transportar esta
carga útil.
PROBLEMAS EN ATM:
En el pasado los protocolos de comunicaciones de datos evolucionaron en respuesta a
circuitos poco confiables. Los protocolos en general detectan errores en bits y tramas
perdidas, luego retransmiten los datos.
Los usuarios puede que jamás vean estos errores reportados, la degradación de respuesta
o de caudal (through put) serían los únicos síntomas.
A diferencia de los mecanismos de control extremo a extremo que utiliza TCP en
internemorking, la capacidad de Gbit/seg de la red ATM genera un juego de
requerimientos necesarios para el control de flujo. Si el control del flujo se hiciese como
una realimentación del lazo extremo a extremo, en el momento en que el mensaje de
control de flujo arribase a la fuente, ésta habría transmitido ya algunos Mbytes de datos en
el sistema, exacerbando la congestión. Y en el momento en que la fuente reaccionase al
mensaje de control, la condición de congestión hubiese podido desaparecer apagando
innecesariamente la fuente.
28
La constante de tiempo de la realimentación extremo a extremo en las redes ATM (retardo
de realimentación por producto lazo ancho de banda) debe ser lo suficientemente alta como
para cumplir con las necesidades del usuario sin que la dinámica de la red se vuelva
impractica.
Las condiciones de congestión en las redes ATM están previstas para que sean
extremadamente dinámicas requiriendo de mecanismos de hardware lo suficientemente
rápidos para llevar a la red al estado estacionario, necesitando que la red en sí, éste
activamente involucrada en el rápido establecimiento de este estado estacionario. Sin
embargo, esta aproximación simplista de control reactivo de lazo cerrado extremo a
extremo en condiciones de congestión no se considera suficiente para las redes ATM.
El consenso entre los investigadores de este campo arroja recomendaciones que incluyen el
empleo de una colección de esquemas de control de flujo, junto con la colocación adecuada
de los recursos y dimensionamiento de las redes, para que aunados se pueda tratar y evadir
la congestión ya sea:
Detectando y manipulando la congestión que se genera tempranamente monitoreando de
cerca las entradadsalidas que están dentro de los conmutadores ATM y reaccionando
gradualmente a medida que vaya arribando a ciertos niveles prefijados.
Tratando y controlando la inyección de la conexión de datos dentro de la red en la UN1
(unidad interfaz de red) de tal forma que su tasa de inyección sea modulada y medida allí
primero, antes de tener que ir a la conexión de usuario a tomar acciones mas drásticas.
El estado de la red debe ser comunicado a la U N I , generando rápidamente una celda de
control de flujo siempre que se vaya a descartar una celda en algún nodo debido a
congestión. La UN1 debe entonces manejar la congestión, cambiando su tasa de inyección o
notificándola a la conexión de usuario para que cese el flujo dependiendo del nivel de
severidad de la congestión.
29
El mayor compromiso durante el control de congestión es el de tratar y afectar solo a los
flujos de conexión que son responsables de la congestión y actuar de forma transparente
frente a los flujos que observan buen comportamiento. Al mismo tiempo, permitir que el
flujo de conexión utilice tanto ancho de banda como necesite sino hay congestión.
La recomendación UIT - T I. 371 especifica un contrato de tráfico que define como el
tráfico del usuario seria administrado. El contrato que existe para cada conexión virtual
(virtual path o virtual channel), es básicamente un acuerdo entre el usuario y la red con
respecto a la Calidad de Servicio (Quality Of Service - Q o S) y los parámetros que regulan
el flujo de celdas.
Estos descriptores de trafico dependen de una particular clase de servicio y pueden incluir
bajo la especificación del ATM Forum UN1 / a cinco QoS referenciados en los AALS. El
objetivo de estas subclases de servicio es agrupar características de servicio como
requerimiento de ancho de banda similares, sensibilidad a la perdida de datos y retardos
para un correcto manejo de los datos en los puertos de acceso ATM, etc. Estos parámetros
pueden incluir el Sustained Cell Rate (SCR), el Mínimum Cell Rate (MCR), el Peak Cell
Rate (PCR) y/o el Burst Tolerance (BT). Para soportar todas las diferentes clases de
servicios definidos por los estándares el switch ATM debe ser capaz de definir éstos
parámetros en base a cada VC o cada VP y debe proveer amortiguadores (buffers) para
absorber las ráfagas de trafico.
INTEROPERABILIDAD ENTRE FRAME RELAY Y ATM
El objetivo final para todos los servicios descritos anteriormente es una migración suave de
Frame Relay y/o SMDS a redes ATM. Por ejemplo la recomendación UIT - T 1.555, provee
un marco para la interoperabilidad de Frame Relay y ATM.
Para alcanzar una máxima eficiencia se trata de brindar este servicio de interoperabilidad en
la capa más baja posible mediante conversión de protocolo.
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PRIMER ESCENARIO:
Cuando el servicio de Frame Relay es dado sobre la R D S I en banda ancha y los usuarios se
conectan a través de la UN1 de Frame Relay.
En esta solución, se necesita un equipo que sirva de interfaz tanto para el usuario que
recibe, como para el que transmite. Para proveer el servicio del primer escenario existen
dos posibilidades:
POSIBILIDAD 1 :
Construir un mallado utilizando conexiones ATM (VCNP) para enlazar los puntos de
acceso Frame Relay.
En este esquema se puede explotar la naturaleza de orientación a conexión Frame Relay
(FR) siguiendo un comportamiento como:
El usuario del enrutador pregunta por una conexión al equipo interfaz de red.
El equipo interfaz de la red coloca las conexiones Frame Relay dentro de una conexión
ATM con las direcciones destino apropiadas.
Por cada trama de equipo interfaz de red traslada de la conexión de Frame Relay a la ATM
y viceversa.
La conexión ATM esta desocupada cuando no se necesita.
Para lograr este último punto, el manejo de la política de conexion del VC, sera un aspecto
crucial para el desempeño de este procedimiento. Resulta dificil de terminar el
procedimiento para manejar un VC cuando la fbente de tráfico es no orientada a conexión.
En este caso se pueden utilizar varios mecanismos:
31
No utilizar manejo alguno, lo que involucra el uso de circuitos ATM permanentes (VPs) en
lugar de los conmutadores (VCs) con un costo muy elevado.
Abrir y cerrar una conexion ATM con el destino apropiado para cada trama que arribe del
lado de Frame Relay en el equipo interfaz de red.
Abrir una conexión ATM cuando se necesite y cerrarla de acuerdo a un temporizador de
inactividad.
El problema debe ser solucionado ya sea por el enrutador del usuario o por el equipo
interfaz de red.
POSIBILIDAD 2:
Utilizar un servicio Frame Relay en todos los lugares en los cuales se establezcan
conexiones ATM en estrella. En esta opción se toma ventaja del uso actual del FR, el cual
es proveer un mallado virtual entre diferentes sitios para cargar tráfico no orientado a
conexión.
Cada enrutador esta conectado al servidor de FR.
Todos los DLCIs (Data Link Connection Identifier) en cada interfaz FR pueden ser
cargados a un servidor FR dentro de un VC ATM.
En este escenario la funcionalidad de los equipos interfaz de red se simplifica debido a que
solo dialoga con el servidor.
La complejidad reside en el servidor que ejecuta funciones de conmutación. Las tramas se
conmutan en la base de VCIs y DLCIs entrantes y salientes.
El servidor mantiene una tabla con las correspondencias entre los pares VCI / DLCI.
32
SEGUNDO ESCENARIO:
La red de Frame Relay y la red RDSI de banda ancha se interconectan a través de sus
respectivas interfaces de red (NNIs).
En las redes Frame Relay existentes se puede conseguir un mallado de LANs a traves de
circuitos virtuales permanentes. Los datagramas de los LANs son cargados dentro de
tramas FR y enrutados de acuerdo con la etiqueta contenida en el DLCI.
Tratando de hacer un sobresimplificación los dos protocolos (AAL 3 y AAL 5) ofrecen
basicamente el mismo servicio CPAAL (Parte Común AAL) a las subcapas superiores. En
este caso a la capa de Convergencia de Frame Relay.
Existen sin embargo diferencia en las funcionalidades internas, simplicidad de
implementación y eficiencia del protocolo que incide en el costo. Las características a
tomar en cuenta, cuyo detalle puede ser tema de otro artículo, tienen que ver con
Delimitación y Alineamiento de Tramas, Multiplexación, Detección de errores de
transmisión, eficiencia en la transmisión.
Analizadas estas diferencias se propone seleccionar el AALS bajo la subcapa FR-CS para
soportar el servicio Frame Relay en R D S I de banda ancha.
33
REDES VIA SATELITE
Los satélites artificiales han revolucionado el mundo de las comunicaciones y, en muchos
aspectos, han influido en la política mundial. Por ejemplo, las imágenes en directo sobre la
guerra de Vietnam trasmitidas vía satélite al público norteamericano tuvieron un efecto
enorme sobre su opinión de la guerra. La teledifusión de las imágenes sobre el hambre de
Etiopía sacudieron los sentimientos de mucha gente que hasta el momento no era consiente
del problema. Hablando de cosas menos graves, por ejemplo las retransmisiones deportivas,
como el Open Británico de golf o los juegos Olímpicos, y ni que decir de los mundiales de
futbol; han contribuido sustancialmente a aumentarla afición y la práctica de deportes.
En 1945 Arthur C. Clark, con una gran previsión de futuro, describí0 en la revista Wireless
World la tecnología sobre satélites supondría para el mundo de las comunicaciones una
revolución tan profunda como la que ocasionó la invención del teléfono. Aunque el efecto
no ha sido tan profundo, es indiscutible que la tecnología de comunicaciones por satélite ha
alterado considerablemente la forma en que nos comunicamos y la forma en que
percibimos el mundo.
FIGURA 11.
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En este capitulo voy a tratar en forma general la razón por las que las comunicaciones vía
satélite son tan ampliamente utilizadas, sus ventajas y desventajas, así mismo el protocolo
mas ampliamente utilizado para este tipo de enlace inalámbrico conocido como ALOHA,
es importante mencionar que sería imposible plasmar en su totalidad este tema debido a la
complejidad que incurre, así como la tecnología ATM.
COMPONENETES DE UN SATELlTE
Los satélites de comunicaciones emplean antenas en la frecuencia de microondas para
recibir señales de radio procedentes de las estaciones transmisoras; esas señales son
repetidas de vuelta a otras estaciones en tierra, el proceso se muestra en la figura 12. El
satélite actúa como una repetidora. La estación A trasmite señales de una frecuencia
especifica (enlace ascendente) al satélite. El satélite a su vez, recibe las señales y las
retransmite hacia la estación terrestre B a la frecuencia del enlace descendente. La señal
transmitida por el enlace descendente puede ser recibida por cualquier estación que esté
dentro de la zona de cobertura. Las señales pueden ser voz, datos y video.
La capacidad de los satélites para transmitir y recibir se consigue gracias a un dispositivo
denominado transpondedor. Los transpondedores de los satélites operan a frecuencias muy
altas, generalmente del orden de gigaherzios. La mayoría de los satélites actuales emplean
frecuencias en el rango de 614 gigaherzios. Otros satélites utilizan un ancho de banda
mayor, y sus transpondedores operan en el rango de 1411 2 gigaherzios como muestra la
figura 12 la frecuencia que se utiliza para la transmisión de la estación terrestre al satélite es
diferente de la que se utiliza para retransmitir desde el satélite a tierra. La señal del enlace
ascendente se indica con fl y la del enlace descendente con f2. Al operar con frecuencias
diferentes, se evita que ambas señales se interfieran.
35
FIGURA 12. Comunicaciones vía satélite.
PROS Y CONTRAS DE LAS REDES VíA SATÉLITE.
Las comunicaciones vía satélite presentan algunas características que las hacen muy
atractivas. En primer lugar las capacidades de transmisión de los satélites son muy
elevadas. Como operan en el rango de frecuencias de los gigaherzios, cada satélite admite
varios miles de canales de voz.
Las comunicaciones vía satélite permiten cubrir áreas muy amplias. Por ejemplo, algunos
satélites pueden cubrir toda la República Mexicana con un solo transpondedor. Esta
propiedad resulta sumamente atractiva para organizaciones con oficinas o delegaciones
muy dispersas geográficamente como es el caso de nuestro Gobierno a nivel nacional. Pero
una cobertura tan amplia presenta problemas potenciales de seguridad, ya que una
determinada organización podría interceptar las comunicaciones de otra sin más que
sintonizar el canal apropiado. En consecuencia, muchos enlaces vía satélite utilizan
medidas de seguridad en las comunicaciones, como, por ejemplo, dispositivos de
encriptamiento y cifrado.
36
El costo de transmisión de la señal es independiente de la distancia que separa a dos
estaciones terrestres. Da lo mismo si las estaciones están separadas cientos de kilómetros o
miles. Si utilizan el mismo transpondedor, el costo de la transmisión es constante, ya que
las señales transmitidas por el transpondedor son recibidas por todas las estaciones,
independientemente de la distancia que las separa.
Las comunicaciones vía satélite dan la oportunidad de diseñar redes conmutadas sin
necesidad de dispositivos físicos y/o activos de conmutación. En comunicaciones terrestres,
si una oficina del gobierno deseará comunicar sistemas basados en LAN utilizando la red
conmutada, deberá alquilar líneas y proporcionar las interfaces de dichas líneas con el
sistema de comunicación de la oficina al mismo tiempo que con la del CARRIER (Telmex,
Avantel, AT&T, etc.), como son computadoras, procesadores frontales, multiplexores,
DSU, routers, bridges, etc. Por el contrario como las estaciones de tierra que se comunican
con el transpondedor del satélite envían y reciben por los mismos dos canales , solo
necesitan “escuchar” la frecuencia del enlace descendente para determinar si la transmisión
va destinada a ellas. Si no es así, simplemente ignoran la señal. Si es así copian la señal y la
presentan al usuario.
Esta capacidad de difusión puede suponer una significativa reducción de costos si se
compara con las redes terrestres, que utilizan numerosas líneas fisicas y dispositivos de
conmutación. Al unir las tecnologías de ATM con las Redes Satélitales, por un lado
cubriríamos a todo el territorio nacional y por otro tendríamos la capacidad de administrar
los recursos de la red como es el ancho de banda terrestre utilizado, teniendo la capacidad
de crear redes virtuales de usuarios, por medio de la conmutación en las celdas sin importar
las distancias geográficas con un alto grado de seguridad.
Sin embargo, las comunicaciones vía satélite no están exentas de problemas. Como ya
mencionamos anteriormente, si no se emplean técnicas de cifrado y encriptación, pueden
aparecer problemas de seguridad, aun controlando esta por medio de la red terrestre.
37
Las condiciones climatológicas adversas, por ejemplo las tormentas fuertes, pueden causar
interferencias en las señales de los canales de comunicaciones ascendente y descendente.
Adicionalmente la señal debe recorrer un camino muy largo (aprximadamente 36,000 km
de ida y otros tantos de vuelta), lo que causa un retardo en la recepción de señales en las
estaciones de tierra. En algunos casos, este retardo puede causar problemas a los protocolos
de línea y complicaciones con el tiempo de respuesta. Periódicamente, el Sol, la estación de
tierra y el satélite se encontrarán alineados. Esto causará que la antena de la estación de
tierra reciba los rayos solares, creándose los que se denomina un transitorio solar o
deslumbramiento, el nivel de ruido térmico se hará sensiblemente superior a la señal
recibida. Por el contrario el eclipse solar se produce durante la primavera y el otoño cuando
la tierra se sitúa entre el sol y el satélite durante algunos minutos en un periodo de 23 días.
Durante esos minutos, las células solares del satélite no reciben energía, lo que crea
pérdidas de potencia en los componentes electrónicos del satélite.
FIGURA 13. Eclipses de Tierra.
La señal de comunicaciones del satélite puede interferir con otras señales de radio de
sistemas basados en tierra. Para evitar que esto suceda es necesario una asignación muy
cuidadosa del espectro de frecuencias.
Hoy en día los satélites se sitúan en órbitas geoestacionarias, situadas a 36,000 km de la
tierra por el plano del ecuador. Están diseñados para mantener una velocidad alrededor de
la tierra de 11 070 M h r . De esta forma, el efecto conjunto de la velocidad del satélite y la
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atracción gravitatoria terrestre hacen que la posición del satélite permanezca fija respecto a
Pa superficie terrestre. Esto presenta la ventaja de que las antenas de las estaciones de tierra
puedan mantenerse en posiciones relativamente fijas (lo que se denomina sector orbital) ya
que el movimiento del satélite coincide con el giro terrestre.
FIGURA 14. Orientación del satélite.
FIGURA 15. Mantenimiento de la Orientación.
Constelación de los Satélites
Los satélites pueden ser posesionados en órbitas diferentes tanto elípticas o circulare, basados en el radio de la órbita, todos los satélites caen en las siguientes 3 categorías.
LEO: Low Earth Orbit ( Orbita baja terrestre ). MEO: Medium Earth Orbit ( Orita media terrestre ).GEO : Geostacionary Earth Orbit ( Orbita geoestacionaria terrestre ).
39
USO DE LOS SATELITES EN COMUNICACIONES
Multiplexado convencional
Existen varias formas de controlar las comunicaciones entre el satélite y la estación
terrestre. Algunos sistemas utilizan lo que se denomina multiplexado por división en
frecuencia (FDM - Frequency Division Multiplexing). El canal espectral se divide en varios
subcanales; estos canales se asignan a los usuarios, que pueden así transmitir el tráfico que
deseen dentro del sector de frecuencia que tengan asignado. El multiplexado por división en
frecuencia tiene dos grandes inconvenientes. El primero es; que debe utilizarse mucho más
ancho de banda del disponible corno bandas de guarda, para evitar que canales adyacentes
se interfieran. El segundo es que si los usuarios no transmiten de forma constante, hay
mucho ancho de banda que se desperdicia en canales desocupados.
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Hay otra solución, que se denomina multiplexado por división temporal (TDM - Time
Division Mutiplexing). En esta solución, el tiempo se divide en intervalos temporales (time
slots), que los usuarios van utilizando. El principal prablema de esta técnica es similar al
del FDM. Como la capacidad del canal esta preasignada a los usuarios, se desperdicia si
éstos no transmiten regularmente (volveremos en breve sobre este problema, al hablar de la
forma de multipíexación dcnominada acces,) múltiple por división temporal TDMA -Timie
Division Multiple Access).
Sondeo/selección
Las comunicaciones vía satélite pueden estar controladas por una relación convencional
primario/secundario, utilizando técnicas de sondeo/selección. La estación terrestre gestiona
el tráfico primario (y se designa como estación primaria), y envía sondeos y selecciones a la
estación secundaria (también terrestre) a través del satélite.
Una forma alternativa (que no se emplea mucho) es que sea el propio satélite el que envíe
los sondeos y selecciones para controlar la red. Vamos a examinar ambas alternativas para
determinar las ventajas e inconvenientes de los sistemas de sondeo y selección vía satélite.
Supongamos en primer lugar que es el propio computador del satélite el que realiza el
sondeo y selección. Como el satélite está a unos 36 O00 Km sobre l a superficie terrestre y
la señal se propaga a una velocidad de unos 300 O00 K d s , se requiere un rninimo de 120
milisegundos (ms) para que el sondeo/selección alcance a - la estación terrestre (36 0001300
O00 = 0.120 sg).
Se requieren otros 120 m s para que la respuesta al sondeo o selección alcance al satélite de
nuevo. En consecuencia, cada ciclo de sondeo o selección requiere de quiere 240 ms. Si
suponemos que hay n usuarios conectados a la red, un ciclo completo de sondeo y selección
requeriría 0.240 x n segundos. Si hay 100 usuarios utilizando el sistema de comunicaciones,
se necesitarían 0.240 x 100 = 24 segundos para completar un ciclo de sonde selección.
Obviamente, este retardo provoca algunos problemas de tiempo, de respuesta. Si el
41
sondeo/selección es controlado por una estación de tierra, el problema es aún peor, ya que
cada sondeo/seleccíón y respuestá debe ser enviado a la otra estación pasando por el
satélite. En este caso, con 100 usuarios en la red, el ciclo completo de sondeo/selección.
Requirirá 48 segundos.
El problema del retardo aparece también cuando sólo hay dos estaciones utilizando el canal.
Si un usuario A envia a través M satélite una trama a otro usuario B, A debe detenerse a
esperar la aceptación de dicha trama (suponiendo que se utiliza un protocolo
arranque/parada semidúplex). Si los dos usuarios se están enviando muchas tramas (por
ejemplo, en una transmisión dé archivos por lotes), los retardos acumulados incrementan el
tiempo necesario para completar el proceso, con lo que la utilización efectiva del canal
disminuye. Es fácil entender ahora por qué el protocolo de control binario síncrono
semidúplex (BSC), muy utilizado al principio, cayó en desgracia.
Como muestra la tabla, se experimenta una degradación considerable en la utilización del
canal (especialmente si el canal es vía satélite). Esta tabla ilustra algunos de los problemas
que presentan los protocolos antiguos y refuerza la idea de que los protocolos ARQ
continuos dúplex completos son mejores para su uso en canales vía satélite.
TABLA UTILIZACION DEL CANAL
Tamaño de bloqueRetardo de Retardo de Retardo de
(trama) 10 ms 38 ms 500 ms
40 bytes 76.9% 46.7% 6.2%
132 bytes 9 1 .7% 74.3% 18.0%
5 16 bytes 97.7% 91,9% 46.2%
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Cuanto mayor es el tamaño del bloque, mejor utilización del canal, ya que se enmascara el
efecto de retardo por circuito de larga distancia. El retardo de la transmisión semidúplex no
crea problema en comunicaciones de corta distancia con retardos breves (por ejemplo, de
10 ms). Es más problemático en circuitos de varios cientos de Km (retardos de 40 ms) a
varios miles (retardos de 500 ms o más).
El uso de un protocolo dúplex ARQ continuo en lugar de los sistemas de sondeo con parada
y espera hace disminuir el tiempo de respuesta y aumenta el caudal efectivo de datos. Como
indica la tabla, el retardo por sondeo/selección vía satélite es especialmente evidente
cuando se emplea un protocolo semidúplex con arranque y parada. Como los protocolos
ARQ continuos permiten el solapamiento de transmisiones y aceptaciones en un canal
dúplex completo, se reduce el retardo debido al ciclo de sondeo. Por ejemplo, mientras se
envía un sondeo a una estación determinada, otra estación podría estar transmitiendo datos
por el canal de retorno.
No obstante, el uso de ARQ continuo presenta también sus problemas. Supongamos, por
ejemplo, que el sistema estuviera transmitiendo tramas de 1000 bits a una velocidad de 50
O00 bits por segundo. Esta velocidad sería suficiente para que se enviaran varias tramas por
los enlaces ascendente y descendente antes de que hubiera que transmitir las tramas de
respuesta o de datos. En los canales de alta velocidad, este efecto se nota aún más, ya que
se requiere aun menos tiempo para enviar las tramas por los canales ascendente y
descendente, Es decir, la ventana se cierra antes con canales de alta velocidad y bloques
pequeños de datos. La figura 16 ilustra este problema.
43
FIGURA 16. Efecto del retardo de propagación
Para prevenir el efecto de canal inactivo [que puede verse en la figura 16a, a menudo se
amplia el tamaño de ventana de 7 del ARQ convencional, Esta expansión de ventana evita
que el centro emisor cierre su ventana de transmisión mientras espera aceptaciones. En
algunos sistemas se emplea la opción de secuencia expandida de HDLC y se amplía la
ventana hasta un tamaño de 127; es decir, se permite transmitir un máximo de 127 tramas
sin necesidad de aceptación por parte del centro receptor. Esta técnica permite al sistema
compensar el retardo de propagación ver Figura 16 b, con lo que aumenta la eficacia de
utilización del canal.
No obstante, el uso de ventanas expandidas presenta también algunos problemas. En el caso
de que se produzca un error, la técnica de vuelta atrás de N, requiere la retransmisión de
44
una o varias tramas. Por ejemplo, si el centro transmisor envía las tramas de la 1 a la 40 Y
la trama número 6 resulta errónea, las tramas 5 a 40 deben ser retransmitidas. Con el
método alternativo de la Repetición selectiva, la estación receptora puede almacenar varias
tramas mientras espera la retransmisión de la errónea. En nuestro ejemplo, las tramas de la
7 a la 40 se podrían mantener almacenadas en el receptor mientras se espera la
retransmisión de la trama número 6, ya que las tramas deben pasarse al usuario en orden
secuencial. En consecuencia ARQ continuo presenta también problemas con los retardos de
propagación de los canales vía satélite. Más adelante hablaremos de la unidad de retardo
del satélite (SDU - Satellite Delay Unit) como una forma de reducir el efecto del retardo.
Sistemas enfre iguales sin sondeo Protocolo ALOHA
ALOHA. Al principio de los años 70, Norman Abranason, de la Universidad de Hawai,
desarrolló una técnica para que un conjunto de usuarios no coordinados pudieran competir
de forma efectiva por el uso de un canal. Esta técnica se denominó sistema ALOHA. Se
utilizó esa palabra porque en hawaiano es la que se emplea como saludo o despedida. El
sistema ALOHA original se empleó para sistemas de radio en tierra con transmisión por pa-
quetes. Pero las ideas en las que se basa son aplicables a cualquier sistema en el que los
usuarios compitan por el uso de un canal.
Como muestra la figura 17, ALOHA se considera un sistema de igual a igual. Existen
varios tipos de ALOHA. Uno de ellos se ajusta al protocolo de detección de colisiones por
escucha de portadora (ALOHA aleatorio). Otro utiliza un sistema de ranurado con
prioridades (ALOHA ranurado). Nosotros vamos a emplear ALOHA para presentar los
sistemas de igual a igual, a pesar de que la mayoría de los protocolos para comunicaciones
vía satélite emplean técnicas, más eficientes.
45
FIGURA 17. ALOHA aleatorio en enlaces vía satélite.
La premisa fundamental de ALOHA es que los usuarios actúan según un esquema de igual
a igual. Cada estación intentará transmitir siempre que tenga datos para enviar. Como no se
utiliza una estructura primario/secundario, es posible (y probable) que algunos usuarios
intenten transmitir aproximadamente al mismo tiempo.
La transmisión simultánea tiene como resultado que las señales se interfieren y se
distorsionan (en terminología inglesa se conoce como narrowcasting el caso de varias
estaciones transmitiendo hacia una sola, en oposición a broadcasting (difusión). Se
producen entonces "colisiones de paquetes", y se requiere la retransmisión de los paquetes
dañados (el término "paquete" sustituye al de "trama" en la jerga de ALOHA). Como los
usuarios del enlace vía satélite saben exactamente lo que se envió al enlace ascendente y
cuándo se envió, sólo necesitan escuchar lo que se envía por el enlace descendente para
determinar si el paquete difundido ha llegado sin daños. Si el paquete ha sido dañado
debido a las colisiones, las estaciones deben retransmitir los paquetes dañados.
46
En esencia, la idea consiste en escuchar el canal descendente tras transcurrir un tiempo de
propagación por los canales ascendente y descendente desde que se envía el paquete. Si el
paquete hubiera sido dañado, la estación transmisora espera un periodo de tiempo corto,
cuya duración se escoge de forma aleatoria, y después retransmite. El uso de un periodo de
espera aleatorio reduce la probabilidad de que se produzca una nueva colisión entre las dos
estaciones transmisoras, ya que como los tiempos de espera serán diferentes, la
retransmisión se producirá en instantes también diferentes.
En la figura 17 se muestra un sistema ALOHA típico que emplea comunicaciones vía
satélite. Las estaciones A y B envían paquetes por un canal compartido. El enlace
descendente muestra que el paquete número 1 procedente de la estación A fue transmitido
sin problemas por los enlaces ascendente y descendente. El paquete 2 procedente de la
estación B fue transmitido también sin errores: Pero el segundo paquete de la estación A y
el primer paquete de la estación B se transmiten aproximadamente al mismo tiempo hacia
el satélite, con lo que se interfieren y se produce una colisión.
El satélite no es responsable de la detección o corrección de errores. Simplemente
retransmite lo que recibe por el enlace ascendente. En el enlace descendente, las estaciones
A y B detectan la colisión de los paquetes y, tras esperar el correspondiente periodo de
tiempo aleatorio (habitualmente de algunos milisegundos), intentan retransmitir.
Esta solución es efectiva cuando los usuarios no actúan en forma coordinada y envían los
datos en ráfagas como puede ser, por ejemplo, en el caso dé datos procedentes de
terminales con teclado.
El ALOHA aleatorio experimenta una considerable degradación en sus prestaciones cuando
la utilización del canal es alta. No obstante, no hay que olvidar que todo lo que se transmite
por el canal son datos de usuario final. A diferencia de los sistemas primario/secundario,
ALOHA no utiliza sondeos, selecciones ni respuestas negativas a los sondeos. Sólo se
transmite la información de los usuarios finales. No obstante, este esquema puramente
47
aleatorio se puede mejorar utilizando una estrategia más eficaz, denominada ALOHA
ranurado.
El sistema ALOHA ranurado requiere establecer bases de tiempos comunes entre las
estaciones terrestres y el satélite. Esta sincronización es necesaria para enviar el tráfico en
instantes establecidos; por ejemplo, cada 20 ms (0.020 segundos). En este caso, los 20 ms
se obtendrían de dividir una velocidad del canal de 50 O00 bit/s y paquetes de 1000 bits
(1 000/50 000=0.020 segundos).
El intervalo de 20 ms se refiere a la duración del paquete; es decir, al tiempo durante el que
se transmiten bits de ese paquete por el canal. Todas las estaciones deben transmitir al
inicio de una ranura temporal. No pueden enviarse paquetes que solapen más de una ranura.
El empleo del ALOHA ranurado aumenta considerablemente el caudal efectivo de datos
por el canal, ya que si dos paquetes se solapan o colisionan, lo hacen completamente. Como
mucho, sólo se daña una ranura temporal. No obstante, como en el caso del ALOHA
aleatorio, en el ALOHA ranurado pueden producirse también colisiones. Si dos estaciones
transmiten en el mismo periodo temporal, sus paquetes colisionarán. Como en el caso de
ALOHA aleatorio, las estaciones esperan un periodo de tiempo aleatorio antes de intentar
capturar otra ranura temporal para, transmitir.
Existe un reifnamiento al ALOHA ranurado denominado ALOHA ranurado con captura, en
el que las ranuras temporales se yuxtaponen en una trama ALOHA figura 18. La duración
total de la trama ALOHA debe ser igual o superior al retardo total de propagación
ascendente-descendente. En consecuencia un paquete de 1 O00 bits que dura 20 ms requerirá
un mínimo de 12 ranuras para contruir la trama ALOHA: 12 ranuras x 20 ms = 240 ms. El
periodo de 240 ms representa el mínimo retardo de propagación ascendente-descendente
(120 ms en sentido ascendente + 120 ms en sentido descendente = 240 ms).
El sistema ALOHA ranurado con captura requiere que una estación seleccione una ranura
temporal vacía en la trama. Una vez que un usuario adquiere una ranura, queda reservada
48
para su uso hasta que decida liberarla. La liberación ocurre cuando la estación envia un
código de control de protocolo, como, por ejemplo, EOT (final de transmisión). Tras la
recepción de un EOT, la ranura queda libre a partir de la trama siguiente. Las estaciones
pueden entonces competir de nuevo por esa ranura. Las únicas colisiones en el ALOHA
ranurado con captura ocurren cuando dos estaciones capturan una misma ranura de la trama
de 240 ins.
Otra variante del ALOHA ranurado se denomina ALOHA ranurado con reserva. En esta
versión, los usuarios son propietarios de las ranuras de cada trama. Los usuarios tienen uso
exclusivo de su ranura dentro de una trama mientras tengan datos para transmitir. En el
caso de que el usuario desee liberar su ranura, debe indicarlo mediante un código
establecido.
En ese caso, la ranura queda libre y disponible para que los usuarios puedan utilizarla. Si
otro usuario reserva esa ranura, tiene derecho exclusivo sobre ella hasta que su propietario
original decida que necesita utilizarla. El usuario original reclama el uso de la ranura
simplemente empezando a transmitir por su ranura designada en la trama. Es decir, cuando
el usuario original requiere utilizar su ranura, cualquier otro usuario que la ocupare deberá
liberarla. Es obvio que la primera vez que un usuario transmite en su ranura reservada
puede ocurrir una colisión. En la trama siguiente transmitirá el propietario de la ranura. La
estación que ha sido "desalojada" deberá buscar otra ranura libre o ir a por la suya propia si
la tuviera.
Este refinamiento de ALOHA se puede clasificar como un sistema con prioridades entre
iguales, ya que algunas estaciones pueden tener asignadas prioridades frente a otras. Por
tanto, puede considerarse en el árbol de clasificación como un sistema ranurado con
prioridades.
49
FIGURA 18. ALOHA ranurado.
TDMA
En 1981, la empresa Satellite Business Systems (SBS) empezó a ofrecer servicios de
comunicaciones vía satélite a organizaciones públicas y privadas vía SATÉLITES
geoestacionarios y estaciones en tierra. Utilizaremos su sistema en este capítulo dado que
proporciona un medio excelente de tratar otro sistema ampliamente utilizado en
comunicaciones vía satélite. El ejemplo que presentamos en este capítulo muestra la forma
en que el sistema de acceso múltiple por división temporal (TDMA) se utiliza para realizar
un sistema primario/secundario sin sondeo. La técnica TDMA es utilizada por otras
empresas de comunicación por satélite. Por ejemplo, el consorcio europeo EUTELSAT
(European Telecommunications Satellite Organization) emplea TDMA en su satélite
Telecom l . Esta explicación se refiere al protocolo específico de SBS.
50
TDMA asigna las ranuras temporales según sé necesitan. Pero, a diferencia de ALOHA, las
ranuras son asignadas por una estación primaria denominada referencia (REF). Como
muestra la figura 19 la estación de referencia acepta solicitudes de otras estaciones y,
basándose en la naturaleza del tráfico y en la capacidad del canal disponible, la estación
REF asigna las solicitudes a tramas específicas para transmisión posterior. Cada 20 tramas,
la estación de referencia envía las asignaciones a las estaciones secundarias. Cada
transpondedor es asignado a una estación de referencia. TDMA puede soportar hasta diez
traspondodores activos por satélite.
La figura 19 muestra también los componentes de la estación de tierra. Sus componentes
principales son el adaptador de puerto, el controlador de comunicaciones vía satélite (SCC - satellite comniunications controller), un módem de ráfagas, un dispositivo
transmisor/receptor y una antena.
El adaptador de puerto es el dispositivo que se encarga de servir de interfaz de las líneas de
usuario con la estación de tierra. El adaptador acepta señales de voz a una velocidad de 32
kbit/s, y señales de datos que varían desde 2.4 kbit/s a 1 S44 Mbit/s.
51
FIGURA 19. TDMA.
Los canales de señales digitales se pasan al controlador de comunicaciones con el satélite,
que es una unidad basada en software que se ocupa de las funciones de temporización,
asignación de estaciones, conmutación, y procesamiento de llamadas vocales y de datos.
Calcula los requerimientos del canal en función del número de conexiones vocales, el
número de puertos de datos disponibles y el número de requerimientos de conexión de
datos en cola. Asigna esos requerimientos a las tramas TDMA.
El módem de ráfagas envía una señal de 58 Mbit/s en tramas de 15 ms (0.015 sg) bajo la
dirección del controlador del satélite. Cada traspondedor puede operar a 48 megabits por
segundo.
52
Las antenas transmisorasheceptoras son responsables de la transmisión y recepción de las
señales que se transmiten por los canales, de enlace ascendente y descendente. Este
protocolo utiliza una frecuencia de 1 ,4 GHz para el enlace ascendente, y de 12 GHz, para el
canal descendente. Esta banda de transmisión ha sido escogida debido a que está
relativamente alejada de otras transmisiones por satélite y permite aislar a las estaciones de
tierra de la actividad terrestre en la banda de microondas de 4/6 GHz.
La figura 20 muestra una trama de 15 ms, la estación de referencia (REF) transmite una
serie de asignaciones de todos los SCC que utilizan el transpondedor. Como ya
mencionamos anteriormente, esta transmisión se envía cada 20 tramas. La serie de
asignaciones especifica la posición y la capacidad de las ráfagas de tráfico de los SCC hacia
el transpondedor. No hay que olvidar que las asignaciones se producen en respuesta a las
solicitudes recibidas en tramas anteriores. El campo de control de la trama contiene las
asignaciones y las solicitudes de las estaciones en competencia. El resto de la trama
contiene las ráfagas de tráfico de los SCC que tienen posiciones asignadas por la estación
de referencia.
FIGURA 20. La trama TDMA.
El tráfico se empaqueta en canales de 5 12 bits, que constan de una dirección de destino de
32 bits y 480 bits de datos. El número de 480 se ha escogido debido al requerimiento de
canales vocales con velocidad de transmisión de 320 kilobits por segundo 480 x (1 segundo
/ ranura de 0.01 5 segundos) = 32000.
53
La transmisión a 32 kilobits por segundo utiliza sólo una pequeña fracción de la capacidad
total del canal de 48 megabits. Por tanto, se pueden multiplexar por división temporal
(TDM) muchas transmisiones de voz y de datos.
UNIDADES DE COMPENSACION DE RETARDO DE SATELITE (SDW
Al principio de los años 60, en los primeros días de las comunicaciones vía satélite, las
máquinas de usuario utilizaban ampliamente protocolos semidúplex. Aunque los protocolos
semidúplex han caído en desuso, vamos a discutir su uIllización en enlaces via satélite, ya
que existen aún algunos sistemas sernidúplex. Las empresas fabricantes de satélites han
desarrollado algunos métodos para compensar la ineficiencia inherente de los sistemas
semidúplex en los sistemas vía satélite. Uno de ellos es la utilización de unidades de com-
pensación de retardo de satélite (SDU - Satellite Delay Units), que se muestran en la figura
21.
Supongamos que las estaciones A y B desean comunicarse vía satélite. En lugar de
comunicarse directamente, las dos estaciones transmiten y reciben a través de una SDU. La
SDU se conecta con cada una de las estaciones mediante un enlace terrestre, como, por
ejemplo, un enlace de microondas o una fibra óptica. En consecuencia, el retardo de
transmisión de señal entre el ETID y la SDU es muy pequeño.
54
, . * ' . I , ..
r
FIGURA 21. Unidades de compensación de retardo de satélites (SDU) y
protocolos semidúplex.
La SDU es realmente un conversor de protocolo. Acepta tráfico bisync de la estación A y de la
estación B, y almacena localmente dicho tráfico en un buffer. Por lo tanto, cuando la estación A
envía una orden Seleccionar a la estación B, la SDU que sirve a la estación A acepta
inmediatamente dicha orden enviando ACKO. Se transmiten los datos, en la SDU se comprueba
si hay errores y se aceptan.
La SDU que sirve a la estación A transmite los datos utilizando su propio protocolo a través del
satélite y transmite por el enlace descendente a la SDU que sirve a la estación B. La SDU de la
estación B realiza la comprobación de errores y responde con una aceptación. En la SDU de la
estación B se produce entonces la misma secuencia (le eventos que en el ETD A y en la SDU A.
Envía un Seleccionar a la estación B, que acepta este Seleccionar, recibe los datos, comprueba
los posibles errores y responde con ACKO.
La figura 21 muestra el caso en el que el segundo bloque de datos debe ser retransmitido porque
los datos han resultado distorsionados en el proceso de transmisión por satélite. Del mismo modo;
el ETD B y la SDU B deben transmitir los datos sin errores. La SDU que sirve a la estación B
debe retransmitir la segunda trama de datos, porque el ETD B ha enviado un NAK a la SDU B.
55
Finalmente, la estación A envía a la B el código bisync EOT para indicar que no hay más datos
para transmitir. Dicho código es transportado por el canal de comunicaciones y la SDU remota lo
genera para poner fin al proceso de transmisión.
La unidad de compensación de retardo de satélite proporciona cierta inmunidad a la acumulación
de efectos de retardo en protocolos semidúplex. Sin embargo, algunos protocolos semidúplex no
se benefician del efecto de compensación de las SDU. Por ejemplo, si en una sesión interactiva
los mensajes semidúplex, por ejemplo los bisíncronos, se envían de uno en uno, no existen
efectos acumulativos en los retardos de dichas transmisiones, aunque el gran retardo inherente a
la transmisión por satélite sea ya de por sí un problema en aplicaciones de alta velocidad. Sin
embargo, los sistemas semidúplex que utilizan transmisión por lotes se benefician
sustancialmente del uso de las SDU, ya que una sesión entre dos ETD involucra habitualmente la
transmisión de muchos bloques. En los sistemas por lotes, la SDU puede recibir y almacenar en
su buffer un archivo completo antes de iniciar la sesión con la SDU remota. Análogamente, la
SDU remota puede recibir y almacenar el archivo completo y después iniciar la sesión con el
ETD receptor.
EL TELEPUERTO
El concepto de telepuerto ha recibido una atención considerable por parte de la industria. El
telepuerto consiste en uno o varios satelites compartidos por varios usuarios. Estos usuarios
suelen ser arrendatarios de un edificio de oficinas dentro de un complejo industrial. Los usuarios
del telepuerto están conectados con el satélite mediante enlaces coaxiales, de microondas o de fi-
bra óptica. La idea es compartir los canales de alta capacidad del satélite para reducir así los
costes de comunicación. El telepuerto admite todo tipo de servicios (transmisión de voz, datos,
fascímil y video) con una amplia variedad de velocidades de transmisión.
El rango de velocidades digitales abarca desde 45 kbit/s hasta 1.544 Mbit/s. Por supuesto, los
usuarios pueden emplear velocidades de transmisión menores mediante técnicas de
multiplexación.
56
El objetivo principal del telepuerto es servir de apoyo a las comunicaciones industriales y de
negocios privadas. Eso no excluye que pueda ser utilizado por otros tipos de usuarios. Por
ejemplo, algunas compañías de telepuerto ofrecen su servicio a usuarios de zonas residenciales
para crear circuitos cerrados de difusión de televisión. Otras compañías dan soporte a hoteles O
instituciones educativas.
El telepuerto proporciona varias opciones a los usuarios. Puede estar situado en una planta
industrial o en la misma oficina de un usuario. Los usuarios pueden estar lejos del telepuerto y
comunicarse con é1 vía enlace de microondas, enlace de fibra óptica, cable coaxial o canal
telefónico. El satélite de comunicaciones toma la transmisión y la hace llegar a los otros usuarios
del país.
La tecnología del telepuerto ha alimentado el controvertido tema de las comunicaciones
independientes, entendiendo como tales el empleo de medios locales de comunicaciones
diferentes a los que ofrecen las compañías telefónicas, y también el uso de enlaces de larga
distancia particulares. Las compañías telefónicas sostienen que esta práctica es una amenaza para
el servicio que ofrecen a los usuarios y sus fuentes de ingresos. Pero por si acaso, Ohio Bell ha
decidido tomar posiciones. Ha adquirido el 20% de la . compañía Obi0 Teleport Corporation para
participar en el asunto.
SUBSISTEMAS QUE COMPONEN AL SATELITE SATMEX 5
Principales características.
MODELO TRIAXIAL ESTABILIZACION HS-601 HP
~
PESO-TOTAL 1920 Kg PESO-SECO 4143 Kg
COMBUSTIBLE
15 AÑOS VIDA UTIL 10000 WATTS POTENCIA
2223 Kg
57
DIMENSIONES REFLECTORES 10 Mts PANELES SOLARES
CONTINENTAL COBERTURA 31 Mts
SUBSISTEMA DE POTENCIA ELECTRICA.
Funciones:
e
e
e
Proporcionar la energía eléctrica necesaria durante todas las distintas faces de la misión y operación en estación. El susbsistema de potencia eléctrica tiene la capacidad de proporcionar la energía requerida por todas las unidades del satélite durante luz solar y en periodos de eclipses. Mantener un voltaje regulado en el satélite. Proporcionar corriente suficiente para las cargas nominales. Proporcionar protección a nivel unidad. Proporcionar telemetría de corrientes y voltajes del subsistema. Proteger todas las unidades del satélite contra corto circuitos. Se incluyen fusibles en todas las unidades conectadas a la plataforma (BUS) del satélite. Todos los fusibles presentan redundancia para dar mayor confiabilidad y seguridad al subsistema.
Principales características:
La energía eléctrica primaria es generada por un arreglo de paneles solares durante luz solar. En períodos de eclipses los satélites están provistos de un paquete de baterías para surtir la energía eléctrica demandada por todos sus subsistemas y unidades.
Arreglo de 2 paneles solares. 8 secciones de 2.16 X 2.54 metros. Celdas de Galio-Arsenico. 10,000 Watts de potencia eléctrica.
SUBSISTEMA DE CONTROL DE ORIENTACION (ACS)
Características principales:
Control autónomo de la orientación del cuerpo del satélite en las estimaciones y correcciones que realiza el procesador abordo (SCP). Control autónomo de la posición de los paneles solares. Control autónomo de encendido y apagado de impulsores para corrección de apuntamiento del cuerpo del satélite. Capacidad de monitoreo para detección de fallas y tarea para protección automática de las mismas. Control autónomo y manual de los actuadores del subsistema de orientación. Unidades redundantes del subsistema de orientación.
59
SCP Y CONTROL DE ORIENTACION
SPACECRAFT
SENSORES:
Los satélites incluyen un conjunto de sensores para detectar la tierra y el sol, con el
propósito de mantener la orientación y apuntamiento deseado en todas las fases de la
misión, durante órbita de transferencia y durante el resto de su vida útil en su posición de
operación geostacionaria.
60
SENSOR PmCH AXIS
ASSEMBLY 3
DETECTOR
3N ANGLE)
CAMPOS DE VISTA DEL SENSOR DE TIERRA
SUBSISTEMA DE PROPULSIÓN.
Los satélites tienen l a capacidad de realizar correcciones a su órbita a través de su subsistema de propulsión. Este esta diseñado para proporcionar los impulsos necesarios al satélite durante la fase de órbita de transferencia, para ubicarse finalmente en la órbita geosincrona.
Provee la capacidad de reorientación durante órbita de tranferencia.
En estación geoestacionaria proporciona los incrementos de velocidad requeridos para control de su órbita y orientación durante su vida útil.
Esta provisto de un subsistema de propulsión hibrido (sistema de bipropelante y sistema de impulsores eléctricos de ionización de Xenon).
MONOMETIL-HIDRAZINA 2 TANQUES (FUEL) TETROXIDO DE NITROGEN0 2 TANQUES (OXIDANTE) HELIO 2 TANQUES (PRESUIUZANTE)
61
~ XENON 12 TANQUES 1 12 PROPULSORES (BIPROP) 1 4 NORTE (10 Nw) I 4 AXIALES (10 Nw) 12 ESTE (22 Nw)
! 2 OESTE (22 Nw) 4 IMPULSORES DE XENON
1 (490 Nw) MOTOR LIQUIDO DE APOGE (LAM) 2 NORTE, 2 SUR
ORIENTACION DE LOS TANQUES DE PROPELENTE
62
Torque I kaaplng or AV
Stallon-
+Roll
N3+N4 4 0 1 1
N1 +N2
A l + A2 tPltch
-PltCh A3 + A4
+Y8W
N1 +N3 -Yaw
N2 +N4
N1 + N4 01 SWth AV N2 + N3
E8st AV
El + E2 Want bV
w1 +W2
i
Non- I station- Bwkup Optlons for keeplng Thrusters Failures
A2+A4
N2+N3orNl+N4 - Nl+Al+A3;N3tAZ+A4 NI+N3
N2+AI+A3;N4+A2+A4 N2+N4
A4 + (N3 + N4); A3 + (N1 t N2) A3 + A4
A2 + (N3 + N4); A l + (N1 + N2) A l + A2
N3+N4;Al+A3 Al +A3
Nl+N2;A2+A4
- I Wl;W2
- El; E2
LOCALIZACI~N DE IMPLUSORES DEL SATELITE HS-601 HP
SUBSISTEMA DE CONTROL TERMICO
Elementos del control térmico:
o Conceptos de transferencia de calor. o Propiedades térmicas.
Contaminación. o Elementos de control térmico:
Sabanas térmicas. Dobladores térmicos. Tuberías de calor. Calentadores. Radiadores de cuarzo (espejos) Escudos solares. Sensores de temperatura. Termostatos.
63
TRANSFERENCIAS DE CALOR FUNDAMENTALES
MODO CONDUCCION
RADIACION
CONVECCION
PRIORIDAD IMPORTANTE
MUY IMPORTANTE
MENOR IMPORTANCIA
FUNCION USADA PARA DISPERSAR Y LLEVAR CALOR A OTRAS ZONAS DEL SATÉLITE. SE USA COMO METODO FUNDAMENTAL EN EL
RECHAZAR CALOR. SATÉLITE PARA
PROVEE TRAYECTORIAS PARA FLUJOS DE CALOR DURAQNTE OPERACIONES EN TIERRA Y LANZAMIENTO.
RADIADOR DE CUARZO
64
North (-Y) 270"
O"
REQUERIMIENTOS TERMICOS
*MINIMIZA PERDIDAS DE CALOR HACIA El, ESPACIO *MINIMIZA LA ENTRADA DE CALOR SOLAR *MINIMIZA LA ENTRADA DEL CAI,OR POR ENCENDIDO DE IMPULSORES *PROPORCIONA BARRERAS DE RADIACION
SABANA DESPLEGABLE DEL PANEL AFT
CONTAMINACION
La degradación de la absorbencia solar en el espacio resulta de la combinación de:
Alto vacío. Contaminación de partículas. Radiación solar ultravioleta.
La contaminación de superficies extensas es causada principalmente por el despido de:
0 Lubricantes y adhesivos en componentes electrónicos. 0 Partes mecánicas y estructura del satélite. Contaminación por moléculas depositadas sobre superficies delicadas como son:
0 Radiadores de cristal de cuarso.
Norte
65
Sur De baterias
0 Lente del sensor de tierra.
Escudos solares de las antenas
SUBSISTEMA DE TELEMETRIA COMANDO Y RANGO
Características principales:
0 Doble flujo de telemetría de frecuencias únicas. 0 Disposición de frecuencias de comando primarias de resplado. 0 Medición de la distancia a la tierra en forma simultanea a la transmisión de telemetría
normal especial telemetría Dwell.
Funciones:
El subsistema de telemetría comando y rango es completamente redundante en el sistema de banda C, soportado por la antena de comunicaciones de ganancia alta y una antena ornnidireccional.
Recepción, distribución y generación autónoma de comandos por la computadora a bordo (SCP).
Recepción y retransmisión de tonos de la función de rango (medición de la distancia del satélite a la estación tierra).
Toda la información relacionada a la configuración y estado del satélite es colectada, formateada y codificada.
Transmite información codificada al procesador de control (SCP) del subsistema de control de orientación (ACS) vía un enlace digital serie y a la estación en tierra vía un enlace de RF en banda C modulado.
66
FORMATO DE TELEMETRÍA DIGITAL
TRAMA MAYOR: 32 TRAMAS 0 il
o 1 2 3 31 30 29 28 N
TRAMA MENOR: 256
O 1 252 253 254 255
O 1 2 3 4 5 6 7
PALABRA: 8 BIT BITSBITS
COMANDO:
Mensaje codificado digitalmente, modulado sobre una portadora de rediofrecuencia
transmitido al satélite, ó internamente generado y transmitido al subsistema de comando
conteniendo una instrucción especifica.
Función:
La función de comando recibe, demodula, decodifica y distribuye mensajes de comando:
l . Generados internamente y en forma autónoma por el procesador de control del satélite
(SCP).
2. Externamente transmitidos desde la estación de rediofrecuencia en tierra.
3. Comandos de banda base a través del alambrado y conectores de acceso del sistema de
pruebas así como conexión umbilical del satélite a vehículo de lanzamiento.
67
PROCESADOR DE CONTROL DEL SATELITE
SUBSISTEMA DE RANGO
Proporciona la capacidad para realizar rango por antena omnidireccional durante la fase
Proporciona la capacidad para realizar rango por repetidor en estación. La frecuencia de la portadora de comando para el enlace de subida depende de las fases
de órbita de transferencia.
de la misión. 0 Desde tierra se comanda la selección para rango o telemetría en el transmisor de
telemetría TM.
68
SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES PAYLOAD
0 El cuerpo de los satélites HS 601 esta diseñado para soportar la carga útil de las bandas Ku, C y en el sistema solidaridad también la banada L, así como los ensamblajes de las antenas reflectoras de gran apertura este oeste y nadir.
0 Los tres reflectores del satélite Satmex 5 proporcionan enlaces de subida y bajada en las bandas C y Ku, con ganancias altas y excelente limpieza de polarización.
SUBSISTEMAS DE ANTENAS DEL SATMEX 5
69
SATMEX 5
EIRP (dBw) (EOC)
INSTALLED CAPACITY
(TRANSPONDERS)
MAJOR U.S. CITIES COVERED
Major Latin American
Countries Covered
G/T (DbPK) (EOC)
Flux Density Satellite (dBwM2)
Redundancy
Capacity Amplifier
Atenuated Range of Entry
C - BAND 36 MHZ
38.0
24
Los Angeles, New York, Miami,
Chigago, San Francisco,
Washington and Houston
México, Argentina, Venezuela,
Colombia, Chile, Centro America
y el Caribe
-3.0
-92.0
30 TWTAs for 24 channels
TWTA of 36 Watts
O to 15 dB in steps od 1 Db
KU - BAND 36 MHZ
Ku 1 : 49.0
Ku 2: 46.0
24
Los Angeles, Dallas, Miami, New
York, San Francisco, Washington
and Houston.
Ku 1 : México, Guatemala, Belice.
Ku 2: México, Argentina,
Venezuela, Colombia, Chile,
Centro America y el Caribe
Ku 1: 1.5
KU 2: -1.5
-95.0
32 TWTAs for 24 channels
TWTA of 132.5 Watts
O to 20 dB in steps of 1 dB
Station Keeping Degrees Tolerance
To be launched in the second semester of 1998 Station Keeping Fuel
k 0.05" N-S k0.05" E-W
ORBITAL LOCATION 116.8' W.
POLARIZATION ORTHOGONAL LINEAR POLARIZATION AT C AND
KU BAND.
FRECUENCY BAND Ku: 416 GHZ, C: 12/14 GHZ.
70
CONCLUSION
ATM promete ser la tecnología de red empresarial virtual del futuro, un término que refleja
tanto la evolución del modelo empresarial global y el énfasis en la conectividad lógica,
donde los usuarios obtienen acceso a los recursos que necesitan y el operador de la red
provee las rutas de conexión y asigna el ancho de banda necesario a fuentes de tráfico muy
diferentes (voz, datos, video).
Aquellos que construyen y operan redes deben volver los ojos a las capacidades de la
tecnología ATM, ya que aspiran a la mágica combinación: interconectividad global
escalabilidad de tecnologías y satisfacción del cliente local.
La industria de las comunicaciones vía satélite continúa en fase de expansión. Hasta 1986,
los usuarios podían recibir en sus casas canales cinematográficos y especializados, y las
antenas parabólicas florecierón por todo el país. No obstante, algunos de esos canales
comienzan a interferirse mutuamente, lo que puede atenuar el crecimiento de esta industria
doméstica. Algunos estudios de perspectiva industrial apuntan a que el uso de enlaces de
fibra óptica de larga distancia puede hacer disminuir é1 uso de los satélites. Quizá sea así,
pero sus grandes capacidades de difusión aseguran a los satélites un Lugar en la industria
durante muchos años.
Es importante puntualizar que la finalidad de mostrar dichas tecnologías de una forma
integral tiene como finalidad proponer una solución alterna a las Telecomunicaciones
actuales con que cuenta nuestro Gobierno, estamos en una época en la que constantemente
escuchamos las palabras Globalización, Educación, Democracia, y Seguridad, pero si
analizamos estas palabras desde un punto de vista distinto al que ven los políticos durante
sus campañas; estudiándolas desde el punto de vista comunicativo entre personas.
74
Cual es la forma en que podemos hacer negocios con otros países si no es mediante una
comunicación rápida y eficiente, i de que forma obtenemos la información de los mercados
cambiarios ?, las bolsas de valores de los distintos paises y toda la monstruosa maquinaria
que mueve el comercio a nivel mundial. Hablan de Educación, pero la pregunta es i de que
forma tendremos los mexicanos la capacidad de aprender y competir con los demás países?
, Si no contamos con alguna manera de conocer todo lo que acontece en el mundo y al
mismo tiempo estar pendientes de los cambio vertiginosos que se dan, inculcando a las
nuevas generaciones la facilidad para estar listos al cambio; hablan de Democracia, pero
como podemos obtenerla si aun para obtener la información muchas veces hay que recorrer
cielo mar y tierra; en el cual, durante todo ese recorrido pueden ocurrir muchas
“impugnaciones” y finalmente hablan de Seguridad, pero cual sería la manera de bajar los
altos indices delictivos si aun no contamos con la certeza de conocer en que lugar y en que
se encuentran “ocupados “ nuestras autoridades.
Definitivamente la tecnología no es la solución a nuestros problemas, pero si es una
herramienta muy útil y poderosa para comenzar a crecer como País.
75
CCITT Rec 1.362 B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) functional description.
Geneva 199 l .
Frame Relay in Public Networks. M. Irfan Ali. IEEE - Communications Magazine -
March 1992.
Varios Brochures de fabricantes. Alcatel, Stratacom, Digital Link Corporation. Cisco ,
Cabletron Systems, Comsat, Radyne ComStream.
ATM Internetworking. Anthony Alles. Cisco Systems Inc, Marzo 1995.
Global Telephony Sept 1994, v01.2, No.8. ATM Testing crosses network boundaries,
Jim Frimmel.
Newslink, Alcatel Telecom’s customer magazine. Vol. IV No.4, 4th Quarter 1996.
Adapting Networks to the Internet Challenge. Krish Prabhu.
Redes de ordenadores. 2” edición Andrew S. Tanenbaum. Prentice Hall.
Redes de computadoras, protocolos, normas e interfaces. 2” edición Uyless Black,
Addison Wesley.
Comunicaciones y Redes de computadores. 5” edición. William Stallings, Prentice Hall.
Advances in Transport Network Technologies, Photonic Networks, ATM and SDH.
Ken-ichi Sato. Artech House.
76
SUBSISTEMAS QUE COMPONENAL SATELITE SATMEX 5 57 Principales características. 57
SUBSISTEMA DE POTENCIA ELECTRICA. 58
SUBSISTEMA DE CONTROL DE ORIENTACION (ACS) 59
SUBSISTEMA DE PROPULSI~N. 61
SUBSISTEMA DE CONTROL TERMICO 63
SUBSISTEMA DE TELEMETRIA COMANDO Y RANGO 66
SUBSISTEMA DE RANGO 68
SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES PAYLOAD 69
DIAGRAMAS ESQUEMATICOS PARA UNMODELO PROPUESTO 74
CALCULOS DE ENLACES PARA 4 ESTADOS DE LA REPUBLICA 75
FICHAS TÉCNICAS DE LOS FABRICANTES PARA LOS DISPOSITIVOS PROPUESTOS. 76
CONCLUSION 77
BIBLIOGRA FIA: 79
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CONCLUSION
ATM promete ser la tecnología de red empresarial virtual del futuro, un término que refleja
tanto la evolución del modelo empresarial global y el énfasis en la conectividad lógica,
donde los usuarios obtienen acceso a los recursos que necesitan y el operador de la red
provee las rutas de conexión y asigna el ancho de banda necesario a fuentes de tráfico muy
diferentes (voz, datos, video).
Aquellos que construyen y operan redes deben volver los ojos a las capacidades de la
tecnología ATM, ya que aspiran a la mágica combinación: interconectividad global
escalabilidad de tecnologías y satisfacción del cliente local.
La industria de las comunicaciones vía satélite continúa en fase de expansión. Hasta 1986,
los usuarios podían recibir en sus casas canales cinematográficos y especializados, y las
antenas parabólicas florecierón por todo el país. No obstante, algunos de esos canales
comienzan a interferirse mutuamente, lo que puede atenuar el crecimiento de esta industria
doméstica. Algunos estudios de perspectiva industrial apuntan a que el uso de enlaces de
fibra óptica de larga distancia puede hacer disminuir éI uso de los satélites. Quizá sea así,
pero sus grandes capacidades de difusión aseguran a los satélites un Lugar en la industria
durante muchos años.
Es importante puntualizar que la finalidad de mostrar dichas tecnologías de una forma
integral tiene como finalidad proponer una solución alterna a las Telecomunicaciones
actuales con que cuenta nuestro Gobierno, estamos en una época en la que constantemente
escuchamos las palabras Globalización, Educación, Democracia, y Seguridad, pero si
analizamos estas palabras desde un punto de vista distinto al que ven los políticos durante
sus campañas; estudiándolas desde el punto de vista comunicativo entre personas.
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Cual es la forma en que podemos hacer negocios con otros países si no es mediante una
comunicación rápida y eficiente, ¿ de que forma obtenemos la información de los mercados
camblarios ?, las bolsas de valores de los distintos países y toda la monstruosa maquinaria
que mueve el comercio a nivel mundial. Hablan de Educación, pero la pregunta es i de que
forma tendremos los mexicanos la capacidad de aprender y competir con los demás países?
, Si no contamos con alguna manera de conocer todo lo que acontece en el mundo y al
mismo tiempo estar pendientes de los cambio vertiginosos que se dan, inculcando a las
nuevas generaciones la facilidad para estar listos al cambio; hablan de Democracia, pero
como podemos obtenerla si aun para obtener la información muchas veces hay que recorrer
cielo mar y tierra; en el cual, durante todo ese recorrido pueden ocurrir muchas
“impugnaciones” y finalmente hablan de Seguridad, pero cual sería la manera de bajar los
altos indices delictivos si aun no contamos con la certeza de conocer en que lugar y en que
se encuentran “ocupados “ nuestras autoridades.
Definitivamente la tecnología no es la solución a nuestros problemas, pero si es una
herramienta muy útil y poderosa para comenzar a crecer como País.
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BIBLIOGRAFIA:
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