A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRI CA.virtual.urbe.edu/tesispub/0031741/cap02.pdf · 2007. 3. 21. · IP. ü...

Capítulo II Marco Teórico

A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

1. REDES DE DATOS.

Para que la información fluya de un lugar a otro dentro de una empresa

se necesita de una red de datos la cual según Sheldon (1994, Pág. 794), es

un sistema de comunicaciones de datos que enlaza dos o más

computadoras y dispositivos periféricos, que comparten recursos (unidades

de disco, directorios e impresoras) e información (archivos y datos).

1.1 CLASIFICACIÓN: LAN (Local Area Network): Una red de área local, es una red de

comunicaciones utilizada por una sola organización a través de una distancia

limitada, generalmente un edificio o campus de hasta unos cuantos

kilómetros, se utilizan para conectar computadoras personales, estaciones

de trabajo y servidores en oficinas de compañías y fabricas esto permite a los

usuarios compartir información y recursos como: espacio en disco duro,

impresoras, CD-ROM, software, servicios, entre otros.

14

15


WAN (Wide Area Network): Una Red de Área Amplia proporciona

comunicaciones que cubren grandes distancias, las mismas se diseñan

según se necesite conectar muchos sitios distribuidos en grandes distancias

geográficas con muchos nodos de procesamiento (servidores, usuarios)

ubicados en segmentos de red remotos dando la oportunidad de almacenar

información y ejecutar programas de usuario sin importar la localización del

mismo.

La tecnología WAN se clasifica por poder ofrecer un rendimiento

razonable en una red grande y conectar muchos servidores y usuarios de

diferentes sitios teniendo la capacidad suficiente para permitir que las

computadoras se comuniquen simultáneamente.

La velocidad normal para una WAN llega a un rango que va de los 56

Kbps a 155 Mbps. Y los tiempos de retraso pueden de unos cuantos

milisegundos a varias decenas de segundos.

TOPOLOGÍA DE REDES.

Los nodos de red (las computadoras), necesitan estar conectados para

comunicarse. A la forma en que están conectados los nodos se le llama

16


topología. Una red tiene dos diferentes topologías: una física y una lógica. La

topología física es la disposición física actual de la red, la manera en que los

nodos están conectados unos con otros. La topología lógica es el método

que se usa para comunicarse con los demás nodos, la ruta que toman los

datos de la red entre los diferentes nodos de la misma. Las topologías física

y lógica pueden ser iguales o diferentes. Las topologías de red más comunes

son: estrella, bus, anillo y malla.

Red en estrella

Uno de los tipos más antiguos de topologías de redes es la estrella, la

cual usa el mismo método de envío y recepción de mensajes que un sistema

telefónico, ya que todos los mensajes de una topología LAN en estrella

deben pasar a través de un dispositivo central de conexiones conocido como

concentrador de cableado, el cual controla el flujo de datos.

Fig. 1 Red en estrella. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)

17


Red en Bus

En una topología de bus, cada computadora está conectada a un

segmento común de cable de red. El segmento de red se coloca como un

bus lineal, es decir, un cable largo que va de un extremo a otro de la red, y al

cual se conecta cada nodo de la misma. El cable puede ir por el piso, por las

paredes, por el techo, o puede ser una combinación de éstos, siempre y

cuando el cable sea un segmento continuo.

Red en anillo

Una topología de anillo consta de varios nodos unidos formando un

círculo lógico. Los mensajes se mueven de nodo a nodo en una sola

dirección. Algunas redes de anillo pueden enviar mensajes en forma

bidireccional, no obstante, sólo son capaces de enviar mensajes en una

Fig. 2 Red en bus. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)

18


dirección cada vez. La topología de anillo permite verificar si se ha recibido

un mensaje. En una red de anillo, las estaciones de trabajo envían un

paquete de datos conocido como flecha o contraseña de paso.

Red en Malla

En esta configuración todos los nodos están interconectados entre sí.

Esto ofrece gran confiabilidad debido a la existencia de múltiple enlaces

redundantes.

Fig. 3 Red en Anillo. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)

Fig. 4 Red en Malla. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)

19


1.2 COMPONENTES DE UNA RED:

: Tarjetas de interfaz de red.

: Servidor de red.

: Clientes de red.

: Sistemas operativos de red.

: Equipos de red:

Ä Repetidores.

Ä Concentradores.

Ä Puentes.

Ä Conmutadores.

Ä Enrutadores.

Ä Backbone.

Ä Pasarelas.

2. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN.

La arquitectura de red proporciona a los usuarios las herramientas

necesarias para establecer la red y para el control de flujo de operación. Una

arquitectura de red delinea la manera como la red de comunicaciones de

datos está arreglada o estructurada y generalmente incluye el concepto de

20


niveles o capas dentro de la arquitectura. Cada capa dentro de l red consiste

de protocolos específicos o reglas para comunicarse que realizan un

conjunto de funciones específicas.

Un protocolo de una red de comunicaciones de datos es un conjunto de

reglas que gobiernan el intercambio ordenado de datos.

PROTOCOLO SÍNCRONO.

Los protocolos síncronos pueden ser orientados a carácter o a bit. El

protocolo síncrono orientado a carácter más comúnmente usado es el de

comunicaciones síncronas binarias, y el protocolo orientado a bit (BOP) más

popular es el control de enlace de datos síncronos (SDLC), que funciona en

el modo half – dúplex. Además, el SDLC tiene un conjunto de subestándares

que al combinarse se denomina control de enlace de dato de alto nivel

(HDLC), el cual abarca tres estándares o subdivisiones que al combinarse

delinean la estructura de la trama, los estándares de control y la clase de

operación para el control de enlace de datos orientados a bit (DLC). Además,

es la especificación de red utilizada principalmente en las transmisiones por

líneas telefónicas para la comunicaciones de datos, como pueden ser las

líneas punto a punto y las redes públicas de conmutación de paquetes.

21


PROTOCOLOS ASÍNCRONOS

Los protocolos de datos asíncronos más comúnmente utilizados son el

sistema de llamadas selectivas (8A1 /8B1) de Western Electric y el protocolo

de enlace de datos asíncronos. Esencialmente, estos dos protocolos son el

mismo conjunto de procedimientos.

Los protocolos asíncronos están orientados a caracteres. Es decir, los

caracteres de control de enlace único tal como el de fin de transmisión

(EOT) y comienzo de texto (STX).

2.1 TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es un conjunto

de protocolos de redes que permiten la comunicación entre servidores de

diferentes redes heterogéneas entre sí, permitiendo la interoperatividad entre

los diversos ambientes existentes en el mercado.

TCP/IP hace transparente la comunicación entre redes de diferentes

tecnologías originalmente incompatibles mediante la utilización de un sistema

uniforme de nombres y direcciones, permitiendo que cada una de las redes

22


independientes, desarrolladas en grandes corporaciones, se comuniquen

entre sí de forma confiable.

El TCP/IP tiene su origen a partir de un proyecto realizado a mediados

de los años 70 por la Agencia de Proyectos de Investigaciones Avanzadas

(DARPA) perteneciente al Departamento de Defensa de los Estados Unidos,

la cual presentaba interés en proveer comunicación conmutada por paquetes

entre varias instituciones de investigación en el mencionado país. DARPA y

otras organizaciones gubernamentales entendieron el potencial de la

tecnología de conmutación por paquete, y estaban empezando a descifrar el

problema que virtualmente toda compañía actual sufre, el de comunicación

entre sistemas de computación disímiles. El resultado de este esfuerzo de

desarrollo, completado a finales de los años 70, fue el conjunto de Protocolos

Inter-red, de los cuales el TCP (Protocolo de Control de Transmisión) y el IP

(Protocolo Inter-red) son los dos más importantes, de allí que la unión de los

mismos englobe al resto.

Los protocolos Inter-red pueden ser usados para la comunicación a

través de redes interconectadas. Se adaptan bien a redes LAN (Ethernet,

Token Ring, etc.) como también a redes WAN (X.25, T1, etc.). Estos no sólo

incluyen especificaciones de bajo nivel (tales como TCP e IP), sino también

23


para aplicaciones comunes como correo (SMTP), emulación de terminal

(TELNET) y transferencia de archivos (FTP), varios de los cuales se tratarán

más tarde.

Los servicios prestados por TCP/IP se corresponden estrechamente

con el modelo de referencia OSI, identificándose cada uno de ellos con una o

varias de las siete capas que lo constituyen, como se muestra en la figura:

Cuadro No. 1 Servicios de TCP/IP por capa del modelo OSI. Fuente Portillo, Villalobos (2.000).

24


ü PROTOCOLOS DE RED. En términos generales, es deseable dividir grandes redes con cientos o

miles de estaciones en varia más pequeñas que contengan menos

estaciones. Estas sub-redes pueden estar interconectadas a través de

bridges, gateways o routers para proveer comunicación entre sus estaciones;

siendo los protocolos de la capa de la red los que permiten el entendimiento

entre ellas.

El TCP/IP a nivel de esta capa provee los protocolos IP, ICMP, ARP y

RARP, siendo el primero de ellos el más importante.

ü EL PROTOCOLO INTER-RED (IP). El IP es el principal protocolo del conjunto inter-red en la capa de red.

Además de ser el responsable del enrutamiento entre redes, provee la

fragmentación y el reensamblaje de los mensajes y el reporte de los errores.

Junto con el TCP, el IP representa el corazón del conjunto de protocolos

Inter-red.

25


Como en todos los protocolos de capa de red, el esquema de

direccionamiento IP es parte integral del proceso del enrutamiento de los

mensajes a través de la Inter-red. una dirección IP está formada por 32 bits y

está dividida en dos o tres partes. La primera parte corresponde a la

dirección de la red, la segunda parte (de estar presente) define la dirección

de sub-red , y la parte final representa la dirección de host. Las direcciones

de sub-red únicamente están presentes si el administrador de la red decide

que la red debe ser dividida en sub-redes. El largo de los campos de red,

sub-red y host es variable, dándole al administrador flexibilidad en el

direccionamiento.

ü PROTOCOLO DE CONTROL DE MENSAJES INTERNET (ICMP).

ICMP es un mecanismo que permite detectar los errores que se

presentan al transmitir mensajes. Estos errores pueden ser percibidos bien

por el host destinatario o por el gateway intermediario. Al hallar cualquier tipo

de error en el mensaje transmitido, éste se reporta vía ICMP. Si el paquete a

ser transmitido no puede ser entregado a su destino, el ICMP podrá ser

utilizado para alertar a la fuente que lo emitió acerca de la imposibilidad de

alcanzar la red, la máquina o el puerto destino. El ICMP puede además,

26


informar al emisor acerca de las mejores rutas disponibles o de posibles

congestionamientos de la red.

El protocolo de Control de Mensajes Internet forma parte del protocolo

IP.

ü PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN DE DIRECCIONAMIENTO (ARP). El protocolo de resolución de direccionamiento es un servicio prestado

en la capa de red que permite obtener la dirección física de un nodo destino

a partir de su dirección IP (en el caso de una red Ethernet a partir de 32 bits

de tipo IP se obtienen 48 bits correspondientes a la dirección física) dentro

de una misma red.

A X B Y

A X B Y

Para determinar la dirección física del “Host B” (FB) a partir de su dirección IP (IB); (A) el “Host A” transmite una petición ARP que contiene IB hacia todos los host, (B) el “Host B” contesta con una respuesta ARP que contiene el par (IB, FB).

Fig. 5 Protocolo de Resolución y direccionamiento (ARP). Fuente Douglas E. Comer (1.996)

27


El protocolo de Resolución de Direccionamiento es necesario en los

casos en que se requiera transmitir paquetes de un nodo de la red a otro de

la misma red conociendo únicamente la dirección IP del nodo destino, lo que

conduce a que el nodo transmisor envíe un paquete especial de datos para

solicitar la dirección física del nodo destino. Todos los nodos recibirán la

petición pero el nodo destino será el único que reconozca la dirección la

dirección la petición pero el nodo será el único que reconozca la dirección IP

y contestará con la dirección física solicitada, la figura muestra el

funcionamiento de este protocolo.

ü PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN Y DIRECCIONAMIENTO (RARP).

Este protocolo de resolución de direccionamiento reverso ejecuta la

función inversa del protocolo anterior (ARP). A partir de una dirección física

determina la dirección IP del nodo involucrado.

RARP permite que una determinada estación envíe un paquete

preguntando ¿Quién soy yo? Que corresponde a preguntar ¿Cuál es la

dirección IP del nodo interesado?, obviamente alguien (en este caso el

RARP) responderá este requerimiento devolviendo la dirección IP del nodo

solicitante. Ver figura:

28


ü PROTOCOLO DE TRANSPORTE

Los protocolos de transporte tienen como misión principal la de permitir

la realización de una transmisión confiable y eficiente que garantice el

intercambio de información de extremo a extremo libre de errores. Para

cumplir con este objetivo, los protocolos de transporte dividen la información

en paquetes más pequeños y controlan la transmisión y retransmisión de los

mismos verificando que se mantenga el orden de la información, así como

también examina la presencia de posibles duplicados de datos.

A

AX B Y

AX B Y

B

(A) La máquina X transmite una petición RARP especificándose ella como destino, y (B) la máquina autorizada para proveer el

servicio RARP (Servidor A) envía su respuesta directamente al X.

Fig. 6 Protocolo de resolución de direccionamiento (ARP) Fuente: Douglas E. Comer (1.996)

29


Los dos protocolos principales que proveen TCP/IP en la capa de

transporte son: el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de

datagrama de usuario (UDP).

ü PROTOCOLO DE CONTROL DE TRANSMISIÓN (TCP/IP).

TCP fue diseñado para trabajar sobre el protocolo Internet (Presente en

la capa de red) y presenta como tarea primordial la de proveer comunicación

confiable entre pares de procesos presentes en Host lógicamente distantes

dentro una misma red o entre grupos de redes interconectadas, llevando el

control del flujo de información transmitida y el chequeo de errores.

TCP soporta un amplio rango de protocolos de nivel superior (QLP’s)

sobre el que requieren enviar datos entre distintos host. Las funciones del

TCP se pueden englobar en la transmisión (Realizada entre ULP’s) que se

presenta en el cuadro:

30


ü PROCESO DE TRANSMISIÓN:

1. La fuente ULP envía datos al TCP para ser transmitidos.

2. El TCP divide en segmentos los datos a transmitir proporcionando

intercambios full dúplex con retransmisión por tiempo, ordenamiento,

asignación de etiquetas de seguridad, niveles de precedencia,

control de flujo y chequeo de error, para luego pasarlos a IP.

3. IP presta sus servicios a los segmentos (crea datagrama, realiza la

fragmentación, etc.) y luego transmite los datagramas a través de la

capa de enlace y física a su destino IP.

4. El IP destino realiza todas las operaciones necesarias para

chequear y reensamblar los datagramas en segmentos para

enviarlos a l TCP destino.

5. El destino TCP convierte los segmentos de datos a sus estado

original y los envía su destino ULP.

31


ü PROTOCOLO DE DATAGRAMAS DE USUARIO (UDP).

Es un protocolo que consume pocos recursos y es utilizado para enviar

datagramas entre procesos. No ordena mensajes, ni garantiza entrega, ni

ausencia de errores ni duplicados, tampoco controla el flujo entre maquinas.

Es utilizado como base para otros protocolos más confiables (como por

ejemplo el RPC o NFS).

Cuadro No. 2 El Proceso de transmisión TCP/IP. Fuente: Portillo, Villalobos (2.000).

32


ü PROTOCOLOS DE APLICACIÓN.

Esta capa del modelo OSI está constituida por una serie de rutinas y

servicios que permiten que las aplicaciones transfieran archivos y mensajes

de forma transparente, es decir, sin conocimiento alguno de los protocolos

utilizados por la red de las capas restante. La aplicación simplemente hace

un llamado a un programa por medio de una Interfase de Programación de

Aplicación (API) y le proporciona el nombre de la estación receptora; todo

direccionamiento y los servicios de conexión son manejados por el software

de la red.

Los protocolos TCP/IP más importantes presentes en la capa de

aplicación son: el Protocolo de Transferencia de Archivo (FTP), el TELNET,

el Protocolo de Transporte de Correspondencia Simple (SMTP) y el Servicio

de Nombre de Dominio (DNS).

ü PROTOCOLO DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVO (FTP).

Establece una sesión interactiva con un sistema remoto, por medio de

una conexión TCP. Cuando se solicita la transferencia de un archivo, se abre

33


otra conexión para hacerlo. Entre los servicios provistos por FTP se

encuentran:

Ä Control de Conexiones FTP: FTP emplea un modelo cliente/servidor,

que contiene componentes FTP para clientes y FTP para servidor. El

FTP cliente activa el proceso de transferencia y el servidor FTP

responde. El FTP cliente presenta una interfase para usuario de tal

forma que éstos puedan transferir archivo desde o hasta un host

remoto. Cuando el FTP cliente desea iniciar transferencia de archivo

con un host remoto en particular, éste abre la conexión al servidos

FTP escuchando el puerto en la estación remota. Luego el FTP cliente

intercambia comandos y respuesta con el servidor FTP con el fin de

identificar el usuario, especificando los nombres o indicando la

operación a ejecutar ( almacenar, eliminar, etc).

Ä Conexión de Datos FTP: Cuando se va realizar una transferencia, el

FTP y el servidor establecen una segunda conexión. Ellos utilizan la

conexión de control para especificar los números de puertos para la

conexión y para describir los parámetros del archivo a trasmitir. El FTP

cliente escucha por el puerto mientras el servidor inicia la conexión de

datos y los transfiere de acuerdo a los parámetros especificados.

34


Es importante resaltar que la conexión de datos puede ser

utilizada para enviar y recibir en forma simultanea.

TELNET.

TELNET abre una conexión TCO para establecer una sesión interactiva

de propósito general en una máquina remota quedando como si fuera un

terminal conectado dilectamente a ella (login remoto). Este protocolo soporta

enlaces (de terminal a terminal) y comunicación distribuida (de proceso a

proceso).

TELNET permite al usuario especificar un tipo de equipo remoto

mediante el nombre del dominio o a través de la dirección IP de mismo.

PROTOCOLO DE TRANSPORTE DE CORRESPONDENCIA SIMPLE

(SMTP).

SMTP es un protocolo orientado a texto diseñado con el fin de abrir una

conexión TCP para enviar y recibir mensajes de correo electrónico de forma

35


eficiente y confiable. Este protocolo es rápido y confirma la entrega del

mensaje.

El usuario no interactúa directamente con el SMTP. En su lugar el

software de correo electrónico se utiliza para crear correspondencia, una vez

hecho esto, utiliza el SMTP para enrutar dicho mensaje a su destino. Este

protocolo se utiliza en ambientes como VM (Virtual Machine, sistema

operativo para mainframes propiedad de IBM) para realizar la transmisión de

Profs (correo electrónico).

SERVICIO DE NOMBRE DE DOMINIO (DNS).

El DNS es un servicio que provee dirección IP de un host a partir de su

nombre, permitiendo accesar un determinado host conociendo únicamente

su nombre. Para realizar este trabajo se requiere uno o varios servidores de

nombres (NS: Name Service) que tengan registrados los nombres de los

anfitriones locales.

36


3. REDES DE CONTROL DE PROCESOS. Son redes de transmisión de datos de uso dedicado para recolección y

movimiento de información concerniente a los sistemas de control de

procesos (SCADAS, DCS, etc). Son redes que se caracterizan por bajos

tiempos de retraso en la transmisión de información y por poseer diseños

que permiten manejar las transacciones de control en ventanas de tiempos

compartidos con las necesidades de operación en tiempo real de los

sistemas de control involucrados. (Ver Anexo No. 1).

3.1 SISTEMA SCADA.

La palabra SCADA fue tomada del inglés “Supervisory Control And Data

Acquisition” (Control Supervisorio de Adquisición de Datos).

Un sistema SCADA se define como un sistema computarizado que

permite la captura y control de variables de diferentes puntos de medición en

lugares remotos, inaccesibles o inconvenientes. La transmisión de la

información capturada es enviada a un lugar conveniente y su presentación

es de una manera comprensible y utilizable, normalmente en una sala de

control.

37


El SCADA recibe información y maneja los procesos a través de

equipos inteligentes de datos o de unidades Terminales Remotas (RTU’s)

ubicadas directamente en las instalaciones que se requiere

controlar/supervisar. Estas RTU se comunican con la unidad terminal

maestra (MTU) localizada en una sala de control central a través de enlaces

de comunicaciones tipo radio UHF, microondas o fibra óptica según sea el

caso. (Ver anexo No. 8)

3.1.1 FUNCIONES DEL SCADA.

l Adquisición de datos: el subsistema de adquisición de datos tiene

como responsabilidad la de tomar periódicamente data proveniente

de estaciones remotas y procesarla mediante cálculos y

tratamientos especiales.

l Control Supervisorio: esta función permitirá al operador la

ejecución de operaciones de control remoto de dispositivos

supervisados por el sistema. Generalmente esta función requiere de

la operación en dos etapas, para garantizar que el operador no tome

acciones equivocadas: (select–check-operate) selección-

verificación-ejecución de la operación de control remoto. Así mismo

el sistema cuenta con mecanismos de verificación para que el

38


dispositivo seleccionado opera sin error, este mecanismo es

conocido como “chequeo antes de operaciones”.

l Interfaz Humano-Maquina: este subsistema se encarga de manejar

la presentación de información al operador a través de despliegues

gráficos y herramientas de manejo de información. La información

presentada por este subsistema incluye principalmente alarmas,

eventos, mensajes administrativos, reportes e información de

diagnostico por estado de los componentes del sistema SCADA

(MTU, RTU). (Ver anexos 5 y 6).

3.1.2 COMPONENTES DE UN SCADA.

« Instrumentos de campo: estos cumplen con las funciones de convertir

una variable física en una señal eléctrica analógica ó digital a través de

un transductor manejable por el próximo elemento en la cadena de

recopilación de información remota.

El tipo de instrumento a usar es determinado por el proceso o señal

a monitoriar. Existen instrumentos análogos e instrumentos digitales.

39


Los análogos se utilizan para medir las variables continúas y los

digitales detectan cambios discretos.

« Remotas: Conocidas también como RTU’s, cumplen con las

funciones de recolectar la información de instrumentos, la

transformación de señales análogas a señales digitales y su

transmisión a la maestra, a través del canal de comunicación.

« Canal de comunicaciones: es el enlace físico para la transmisión de

información desde la remota hasta la maestra. Se basa en el empleo

de un lenguaje o esquema de intercambio de información conocido

como protocolo de comunicaciones de control, cuyo objeto es permitir

la determinación precisa de las características de la información

recolectada, así como proveer los servicios de control remoto de los

dispositivos con la seguridad necesaria para manejar un proceso de

producción. La recolección de información se realiza automáticamente

a intervalos de tiempo preestablecidos en el software del sistema, a

excepción de las alarmas que son reportadas cuando estas se

producen (esto depende de la funcionalidad de protocolo de

comunicaciones). Los equipos involucrados son: los MODEMS, radios

y frontal de comunicaciones.

40


« Maestra y Periférico: la maestra consiste en dos computadoras de

características avanzadas, que controlan el funcionamiento global del

sistema SCADA.

Entre sus múltiples tareas está la comunicación con las unidades

remotas, el procesamiento de la información suministrada por estas,

su presentación en pantalla, impresión de reportes y alarmas por el

impresor. También convierte las entradas o comandos efectuados por

el operador para su transmisión al campo.

La interfaz humano-máquina (XOS, XAP, OMS) cumple la función

de la presentación final de la información de campo y del sistema

SCADA propiamente.

4. ATM

Durante el período de 1984 a 1988, la ITU-T (Unión Internacional de

estándares de Telecomunicaciones) y otros grupos de estandarización,

41


establecieron una serie de recomendaciones para la transmisión,

señalización y técnicas de control necesarias para el desarrollo de una red

inteligente basada en fibra óptica. Durante este período se forjaron las bases

para el desarrollo de la red de servicios integrados de ancho de banda

(BISDN) sobre jerarquía digital síncrona (SDH) y ATM. SDH describe el

estándar para la transmisión de datos a velocidades de 2.4 Gbps y con la

expectativa de incrementar esta velocidad en el futuro hasta 10 Gbps. El

estándar también describe como se han de transmitir datos a baja velocidad

o como realizar su mapeo para su posterior multiplexación. En los trabajos de

la ITU-T también se incluye las especificaciones para mapear las celdas ATM

sobre SDH.

La primera decisión que se debía tomar para el desarrollo de ATM era

si las celdas (paquetes en terminología ATM) debían de ser de tamaño fijo o

variable. La decisión final fue celdas de tamaño fijo puesto que esto permite

mayor velocidad de conmutación.

La segunda decisión que se debía tomar era la longitud de las celdas

ATM. Esta decisión era tremendamente importante puesto que el llegar a un

acuerdo en el tamaño de las celdas tenía que permitir el desarrollo de

servicios de banda ancha de ámbito mundial. La razón principal por la que

42


había diferentes puntos de vista respecto al tamaño de la celda era que

existían diferentes filosofías entre varios países en la aplicación inicial del

ATM.

En Estados Unidos de Norte América se pensaba que las aplicaciones

para ATM debían soportar celdas relativamente grandes de 64 bytes para

datos y una cabecera de 6 bytes. Sin embargo algunos países en Europa

eran partidarios de cabeceras entre 2 y 4 bytes y 16 o 32 byte para datos,

dado que estos tamaños son más apropiados para tráfico de voz.

Finalmente se llegó a un acuerdo de compromiso en Junio de 1989,

consistente en definir el tamaño de la celda en 53 bytes, de los cuales 5 (la

media entre 6 y 4) son para la cabecera y 48 (la media entre 64 y 32) para

datos.

4.1 CONCEPTUALIZACIÓN DE ATM.

El Modo de Transferencia Asíncrono es un servicio orientado a la

conexión, de las redes. Presentando la lógica de adaptación y segmentación

necesaria para poder prestar diferentes servicios.

La tecnología ATM comprende un tendido físico (cable de cobre, cable

coaxial, enlace de microondas, enlace satélital o cable de fibra óptica),

43


elementos de conmutación (Switch), concentradores de acceso (HUB),

dispositivos de adaptación (Routers, Codec’s, etc.), y dispositivos de interfaz

(tarjetas de comunicación, cámaras de vídeo, centrales telefónicas, etc.).

El modo más corriente de acceso a ATM es la fibra óptica, un cable de

silicio del grosor de un cabello humano, a través del cual viaja un rayo láser

de alta densidad o un haz infrarrojo, el cual transmite bits (ceros o unos)

mediante una codificación parecida a la del alfabeto Morse.

El protocolo ATM posee una capacidad de transmisión que es miles

de veces superior a la de los medios convencionales, tales como el cable de

cobre, el cable coaxial o el enlace satélital.

ATM es una tecnología de conmutación rápida de paquetes basada en

células o tramas de longitud fija (53 Bytes). La información producida por

cualquier servicio se adaptará en células las cuales serán enviadas a través

de la red ATM hasta el otro extremo. Cuando las células llegan al destino, la

información es reorganizada se dice que son re-ensambladas, para atender

un servicio extremo a extremo; previamente solicitado ya sea para voz,

datos, imagen o vídeo.


ATM es una tecnología de conmutación y multiplexión de celdas que

combina los beneficios de la conmutación de circuitos (retardo de transmisión

constante y ancho de banda garantizado) con los de la conmutación de

paquetes (flexibilidad y eficiencia para tráfico intermitente).

ATM está constituido de los siguientes planos que abarcan todas las

capas:

Ä Plano de Control. Este plano es responsable de generar y

administrar solicitudes de señalización.

Ä Plano de Usuario. Este plano es responsable de la administración de

transferencia de datos.

Fig. 7 Transmisión ATM. Fuente Internet

15


Ä Plano Administrativo. Este plano tiene dos componentes:

Ä Administración de capas. Este componente administra funciones

especificas de capas como son la detección de fallas y los

problemas de protocolo.

Ä Administración de Planos. Este componente administra y coordina

funciones relacionadas con el sistema completo.

4.2 CAPAS ATM.

Características de la Capa Física:

ü Varios medios de Transmisión

ü Velocidades desde Kilobytes por segundo hasta Gigabytes por

segundo.

16


Características de la capa ATM:

ü Celdas pequeñas de longitud fija. Son de 53 bytes con 48 de carga

útil del usuario.

ü Canales lógicos de multiplexación dentro de un canal físico.

ü Hardware de conmutación de celdas a muy altas velocidades.

CAPA DE ADAPTACIÓN ATM (ATM ADAPTATION LAYER -AAL) Características: CAPA AAL

La capa de adaptación ATM, es una interfaz entre la capa de

protocolos (Apple Talk, protocolos de Internet (IP) y Netware) y la capa ATM.

El AAL hace traducciones entre unidades de datos de servicio grandes

(Service Data Units –SDUs) (como por ejemplo flujo de vídeo y paquetes de

17


datos) de procesos de capas muy altas y celdas ATM. Específicamente, AAL

recibe paquetes de protocolos de nivel más alto y los rompe en segmentos

de 48 bytes formando el campo de carga de la celda ATM.

Subcapa de convergencia (Convergence sublayer – CS). Esta subcapa

adapta la información dentro en múltiplos de octetos. En caso de ser

necesario, se agregaran los bits que se requieran para este fin.

Subcapa de Segmentación y Re-ensamble (Segmentation and

Reassembly Sublayer – SAR) Esta Subcapa segmenta la información en

unidades de 48 octetos en la fuente y los re-ensambla en el destino.

CAPA AAL1

El proceso de AAL prepara a una celda para su transmisión como

sigue:

1. Se insertan muestras sincronas (como por ejemplo, 1 byte de datos

en una tasa muestra de 125 microsegundos) dentro del campo de

carga.

18


2. Se agregan campos de Números de secuencia (Sequence Number

– SN) y de protección de números de secuencia (Sequence Number

Protection –SNP) para proveer información que el receptor AAL1

usa para verificar si ha recibido las celdas en el orden correcto.

3. Lo que queda del campo de carga es llenado con suficientes bytes

hasta igualar 48.

Esta capa fue diseñada por ITU-T para datos de tasas de bits continuos

(Continouos Bit Rate CBR) tales como voz y vídeo. La aplicación más

sencilla es la emulación de circuito. AAL1 Incluye especificaciones para

segmentar una señal continua, para transportarla en celdas individuales de

ATM.

También debe transmitir información de tiempo a través de la red. El

tráfico de voz es muy sensible a variaciones de tiempo muy pequeñas.

CAPA AAL2

Esta capa tiene:

19


« 45 bytes de carga por celda.

« Tipo de artículo. Usado para indicar el inicio del mensaje,

continuación del mensaje o el final del mensaje y también un

componente de la señal de audio o vídeo.

« Indicador de Longitud. Indica el número de octetos de la Subcapa de

convergencia (CS), PDU (Protocol Data Unit) que está incluido en la

carga de SAR (Segmentation And Reassembly).

« Cyclic Redundance check code. Usado para detectar errores de

hasta 2 errores de bits correlacionados en el PDU del SAR.

CAPA AAL 3/4

La capa 3/4 soporta datos orientados a la conexión y sin conexión. Fue

diseñada por proveedores de servicio de redes y es alineada cercanamente

con SMDS (Switched Multimegabit Data Service). El AAL 3/4 será utilizado

para transmitir paquetes SMDS sobre una red ATM.

La capa AAL 3/4 prepara una celda para su transmisión como sigue:

20


1. La subcapa de convergencia (CS) crea la unidad de datos de

protocolo (Protocol Data Unit - PDU) agregando un encabezado

con etiqueta de Inicio/Termino al frame, añadiendo un campo de

longitud como rastreador (trailer).

2. La Subcapa de segmentación y re-ensamble (Segmentation and

Reassembly - SAR) fragmenta el PDU y le agrega un encabezado.

3. La Subcapa del SAR también agrega un trailer a CRC-10 a

cada fragmento de PDU para control de error.

4. El SAR - PDU se convierte en el campo de carga de una celda

ATM en el cual la capa ATM agrega el encabezado estándar de

ATM.

Un encabezado del SAR-PDU AAL 3/4 consiste de los

siguientes campos:

Tipo. Identifica si la celda es el principio o el final del

mensaje.

21


Número de Secuencia. Identifica el orden en el cual

las celdas deberían ser re-ensambladas.

CAPA AAL5

AAL5 es la principal AAL para datos y soporta datos orientados a la

conexión sin conexión. Es usada para transferir de datos que no son SMDS,

como el clásico IP sobre ATM y emulación de LANE.

AAL5 es también conocida como la capa de adaptación simple y

eficiente (Simple and Efficient Adaptation Layer- SEAL), porque la subcapa

de SAR acepta el CS-PDU y lo segmenta en 48 octetos SAR - PDU´s, sin

agregarle ningún campo adicional.

La capa AAL5 prepara a una celda para su transmisión como sigue:

1. La subcapa CS añade el número de bits necesarios y un

trailer de 8 bytes al frame. Estos bits aseguran que el PDU

resultante caiga en el limite de 48 bits de una celda ATM. El

trailer incluye la longitud del frame y un CRC (Cyclic

Redundacy Check) de 32 bits computado a través de todo el

22


PDU. Esto permite que el AAL5 reciba procesos para la

detección de errores de bits, celdas perdidas o celdas que

están fuera de secuencia.

2. La subcapa SAR segmenta el CS-PDU en bloques de 48

bits. No se agrega encabezado ni trailer (como en AAL 3 /4),

por lo que los mensajes no pueden ser intercalados.

3. La capa ATM coloca cada bloque dentro del campo de

carga de una celda ATM. Para todas las celdas, a excepción

de la ultima, se colocan en cero con un bit en el campo de

tipo de carga (PT), indicando que la celda no es la última

celda en la serie que representa un sólo frame. Para la ultima

celda, el bit en el campo PT esta colocado en uno.

COMPOSICIÓN DEL MODELO DE REFERENCIA DE ATM. CAPA FÍSICA

La capa Física de ATM, es parte de su modelo de referencia (OSI),

presenta las siguientes funciones:

23


ü Convierte bits en celdas.

ü Controla la transmisión y recepción de bits en el medio físico.

ü Sigue el rastro de limites de celdas ATM.

ü Empaqueta la celda dentro del tipo apropiado de frame para el

medio físico utilizado.

SUBCAPAS DE LA CAPA FISICA.

Se pueden encontrar 2 subcapas en la capa física:

Subcapa dependiente del medio físico (Physical Medium

Dependent - PMD- sublayer).

En esta capa se encuentran las siguientes funciones:

24


l Sincroniza la transmisión y recepción enviando y recibiendo

flujos continuos de bits con información de tiempo, a través del

bit de sincronización (timing).

l Especifica el medio físico y las características de transmisión,

incluyendo tipos de conectores y cable.

l Extrae e inserta el bit de sincronización a nivel físico.

Subcapa de convergencia de transmisión (Transmission

convergence - TC- sublayer).

l Delineamiento de Celda. Esta función mantiene los limites de

las celdas ATM, permitiendo que los dispositivos localicen a las

celdas dentro de un flujo de bits.

l Verificación y generación de la secuencia del control de errores

de encabezado (Header Error Control - HEC). Esta función

25


verifica y genera el código del control de errores del

encabezado para asegurar datos validos.

l Ajuste de la tasa de transmisión de celdas. Esta función

mantiene la sincronización e inserta o suprime celdas

desocupadas ATM (no asignadas) para adaptar la tasa de

celda validas para la capacidad de carga del sistema de

transmisión.

l Adaptación del frame de transmisión. Esta función empaqueta

celdas ATM en frames definidos por la interfaz física con la que

se trabaja.

FUNCIONES DE LA CAPA ATM:

Plano del Usuario.

l Genera y extrae los encabezados (header) de las celdas

(excepto HEC).

l Traduce VPI/VCI en switches nodales.

26


l Enruta celdas a través del switch ATM.

l Reconoce el tipo de carga y la prioridad de perdida de

celdas.

l Controla el flujo de trafico y la congestión.

l Soporta calidad del servicio (QoS).

Plano de Administración:

l Administración de errores en UNI .

4.3 DESCRIPCION DE UNA CELDA DE ATM.

ATM transfiere información por medio de unidades de tamaño fijo

llamadas celdas (células). Cada celda contiene 53 bytes. Los cinco primeros

bytes son usados como encabezamiento de la celda, mientras que los 48

bytes restantes contienen la información del usuario (Payload) y otra

información que requiera la aplicación, como la información del tipo de

adaptación (AAL, por ATM Adaptation Layer).

27


Las celdas pequeñas de tamaño fijo son adecuadas para transmitir voz

y vídeo. Este tipo de trafico es intolerante al retraso que se puede resultar de

la espera de un paquete largo de datos al ser transmitido.

FORMATOS DE ENCABEZADO DE CELDAS ATM.

Los grupos de estándares ATM han definido dos formatos de

encabezados. El formato de encabezado UNI definido por la especificación

UNI y el formato de encabezado NNI (Interfaz Nodo-Red) definido por la

especificación NNI.

Fig. 8Celda ATM. Fuente Internet

28


La especificación UNI define las comunicaciones entre estaciones

finales ATM (como estaciones de trabajo y enrutadores) y conmutadores

ATM en redes privadas. El formato de celda UNI se muestra en la figura:

El encabezado UNI está formado por los siguientes campos:

GFC — 4 bits de Generic Flow Control que pueden ser usados para

proveer funciones locales tal como la identificación de múltiples

estaciones que comparten una interfaz ATM. Típicamente el

campo GFC no se utiliza y es colocado a un valor por defecto.

Fig. 9 Formato de Encabezado UNI. Fuente Internet

29


VPI — 8 bits de Virtual Path Identifier, el cual es usado junto con el

VCI para identificar el próximo destino de una celda que pasa a

través de una serie de conmutadores ATM en su ruta al destino.

VCI — 16 bits de Virtual Channel Identifier, el cual es usado junto con

el VPI para identificar el próximo destino de una celda que pasa a

través de una serie de conmutadores ATM en su ruta al destino.

PT — 3 bits de Payload Type. El primer bit indica si la celda contiene

datos de usuario o datos de control. Si la celda contiene datos de

usuario, el segundo bit indica congestión y el tercero indica si la

celda es la última de una serie de celdas que representan una

trama AAL5.

CLP — 1 bit para Cell Loss Priority, el cual indica si la celda debería

ser descartada si esta encuentra congestión extrema a medida

que viaja a través de la red.

HEC — 8 bits de Header Error Control, el cual es el resultado de una

operación de verificación únicamente calculado para el

encabezado de la celda.

30


La especificación NNI define las comunicaciones entre conmutadores

ATM. El formato del encabezado NNI se muestra en la Figura:

El GFC no está presente en este formato. En su lugar, el campo VPI

ocupa los primeros 12 bits del encabezado, esto permite a los conmutadores

ATM asignar valores de VPI más grandes. Con esta excepción el formato de

encabezado NNI es idéntico al formato UNI.

4.4 CONEXIONES ATM

ATM soporta dos tipos de conexiones:

l Conexiones Punto a Punto. La conexión punto a punto conecta dos

sistemas finales ATM y puede ser unidirecional (comunicación de un

solo sentido) o bidireccional en dos sentidos.

Fig. 10 Formato del Encabezado NNI. Fuente: Internet

31


l Conexiones Punto a Multipunto. La conexión punto a multipunto

conecta un sistema final fuente simple (conocido como nodo raíz) a

múltiples sistemas finales destino (conocidos como hojas). Estas

conexiones son únicamente unidirecionales. Los nodos raíz pueden

transmitir a las hojas. Pero las hojas no pueden transmitir a la raíz, o

entre ellas dentro de la misma conexión.

Dentro de las redes ATM la replicación de las celdas esta hecha

por los switches ATM en donde la conexión se divide en dos o más

ramas.

En las siguientes figuras se pueden observar las conexiones punto a

punto así como la de punto a multipunto.

Estación de

Trabajo A

Estación de

Trabajo B

Punto a Punto

Punto a Multipunto

32


Sería deseable que las redes ATM tuvieran conexiones bidireccionales

multipunto a multipunto. Estas conexiones son análogas a la capacidad

de broadcasting o multicasting de las LAN’s de medio compartido (por

ejemplo: Ethernet y Token Ring).

La capacidad de broadcasting es fácil de implementar en las redes LAN

de medio compartido, donde los nodos en un solo segmento de LAN deben

procesar todos los paquetes enviados sobre ese segmento.

Desafortunadamente, la capacidad del multipunto a multipunto no puede ser

Fig. 11 Conexiones ATM. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)

33


implementada usando AAL5 (Capa de Adaptación mas comúnmente usada

para transmitir datos a través de las redes ATM).

4.5 TCP/IP en redes ATM. ENCAPSULAMIENTO DE DATAGRAMAS Y TAMAÑO DE MTU, DE IP EN

ATM.

Para encapsular un datagrama IP y, así, transferirlo a través de una red

ATM debe establecerse un circuito virtual permanente conmutado hacia una

computadora destino y especificar que el circuito utiliza la AAL 5. Entonces el

emisor puede pasar un datagrama IP completo hacia la AAL 5 para

entregarlos a través del circuito. AAL 5 genera un remolque, divide al

datagrama en celdas y transfiere las celdas a través de la red. En el lado del

receptor, AAL5 reensambla el datagrama, utiliza la información el remolque

para verificar que los bits no hayan sido alterados o se hayan perdido y

transfiere el resultado hacia el IP. Aún cuando AAL 5 puede aceptar y

transferir paquetes que contengan más de 64K octetos, el estándar TCP/IP

restringe la MTU efectiva a 9.180 octetos. El IP debe fragmentar cualquier

datagrama superior a 9.180 octetos antes de transferirlo a AAL 5.

34


ENLACE DE DIRECCIÓN IP EN UNA RED ATM.

ATM asigna a cada computadora conectada una dirección física que

puede emplearse cuando se establece un circuito virtual. Por un lado, como

las direcciones físicas de ATM son más grandes que las direcciones IP, una

dirección física ATM no puede codificarse dentro de una dirección IP. Así, el

IP no puede utilizar la asignación de direcciones estáticas para redes ATM

por otro lado, el hardware ATM no soporta la difusión. Por lo tanto, el IP no

puede utilizar el ARP convencional para asignar direcciones en redes ATM.

Las tecnologías de comunicación orientadas a la conexión complican

aún más las asignaciones de direcciones porque requieren dos niveles de

asignación. En primer lugar, cuando crean un circuito virtual sobre el que

serán enviados los datagramas, las direcciones IP de los destinos deben

transformarse en direcciones de punto extremo ATM. Las direcciones de

punto extremo se usan para crear un circuito virtual. En segundo lugar,

cuando se envía un datagrama a una computadora remota en un circuito

virtual existente, las direcciones IP de dos destinos se deben transformar en

el par VPI/VCI para el circuito. El segundo direccionamiento se utiliza cada

vez que un datagrama es enviado a una red ATM; el primer direccionamiento

es necesario sólo cuando un anfitrión crea un CVC.

35


5. SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA.

Es un sistema que permite llevar a cabo el encuentro de varias

personas ubicadas en sitios distantes, y establecer una conversación como

lo harían si todas se encontraran reunidas en un mismo lugar.

Como sucede con todas las tecnologías nuevas, los términos que se

emplean no se encuentran perfectamente definidos. La palabra

"Teleconferencia" esta formada por el prefijo "tele" que significa distancia, y

la palabra "conferencia" que se refiere a encuentro, de tal manera que

combinadas se refieren a un encuentro a distancia. En los Estados Unidos la

palabra teleconferencia es usada como un término genérico para referirse a

cualquier encuentro a distancia por medio de la tecnología de

comunicaciones; De tal forma que frecuentemente es adicionada la palabra

vídeo a "teleconferencia" o a "conferencia" para especificar exactamente a

que tipo de encuentro se esta haciendo mención. De igual forma se suele

emplear el término "audioconferencia" para hacer mención de una

conferencia realizada mediante señales de audio.

El término "videoconferencia" ha sido utilizado en los Estados Unidos

para describir la transmisión de vídeo en una sola dirección usualmente

36


mediante satélites y con una respuesta en audio a través de líneas

telefónicas para proveer una liga interactiva con la organización.

En Europa la palabra teleconferencia se refiere específicamente a las

conferencias o llamadas telefónicas, y la palabra "videoconferencia" es usada

para describir la comunicación en dos sentidos de audio y vídeo. Esta

comunicación en dos sentidos de señales de audio y de vídeo es lo que

llamará de ahora en adelante "videoconferencia". (Ver Anexo 7)

5.1 APLICACIONES DE LA VIDEOCONFERENCIA

ü Administración de clientes en agencias de publicidad.

ü Juntas de directorio.

ü Manejo de crisis.

ü Servicio al cliente.

ü Educación a distancia.

ü Desarrollo de ingeniería.

ü Reunión de ejecutivos.

ü Estudios financieros.

ü Coordinación de proyectos entre compañías.

ü Actividad en bancos de inversión.

ü Declaraciones ante la corte.

37


ü Aprobación de préstamos.

ü Control de la manufactura.

ü Diagnósticos médicos.

ü Coordinación de fusiones y adquisiciones.

ü Compras.

ü Gestión del sistema de información administrativa.

ü Gestión y apoyo de ventas.

ü Contratación/entrevistas.

ü Supervisión.

ü Adiestramiento/capacitación.

5.2 ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA.

Para fines de estudio y de diseño los sistemas de videoconferencia

suelen subdividirse en tres elementos básicos como son: la red de

comunicaciones, la sala de videoconferencia y el CODEC.

A su vez la sala de videoconferencia se subdivide en cuatro

componentes esenciales: el ambiente físico, el sistema de vídeo, el sistema

de audio y el sistema de control.

38


A continuación se describen brevemente cada uno de los elementos

básicos de que consta un sistema de videoconferencia.

a. La red de comunicaciones.

Para poder realizar cualquier tipo de comunicación es necesario

contar primero con un medio que transporte la información del transmisor

al receptor y viceversa o paralelamente (en dos direcciones). En los

sistemas de videoconferencia se requiere que este medio proporcione

una conexión digital bidireccional y de alta velocidad entre los dos puntos

a conectar. Las razones por las cuales se requiere que esta conexión sea

digital, bidireccional y de alta velocidad se comprenderán más adelante al

adentrarnos en el estudio del procesamiento de las señales de audio y

vídeo.

El número de posibilidades que existen de redes de comunicación es

grande, pero se debe señalar que la opción particular depende

enteramente de los requerimientos del usuario.

Es importante hacer notar que, como se observa en la figura 14 el

círculo que representa al CODEC no toca al que representa a la red, de

hecho existe una barrera que los separa; esto es para representar el

39


hecho de que la mayoría de los proveedores de redes de comunicación

solamente permiten conectar directamente equipo aprobado y hasta hace

poco la mayoría de los fabricantes de CODECs no incluían interfaces

aprobadas en sus equipos.

LA SALA DE VIDEOCONFERENCIA.

La sala de videoconferencia es el área especialmente

acondicionada en la cual se alojarán los participantes de la

Figura 12. Elementos básicos de un sistema de videoconferencia. Fuente Internet

40


videoconferencia, así como también, el equipo de control, de audio y de

vídeo, que permitirá el capturar y controlar las imágenes y los sonidos

que habrán de transmitirse hacia el(los) punto(s) remoto(s).

El nivel de confort de la sala determina la calidad de la instalación.

La sala de videoconferencia perfecta es la sala que más se asemeja a

una sala normal para conferencias; aquellos que hagan uso de esta

instalación no deben sentirse intimidados por la tecnología requerida,

sino más bien deben de sentirse a gusto en la instalación. La tecnología

no debe notarse o debe de ser transparente para el usuario.

CODEC.

Las señales de audio y vídeo que se desean transmitir se

encuentran por lo general en forma de señales analógicas, por lo que

para poder transmitir esta información a través de una red digital, esta

debe de ser transformada mediante algún método a una señal digital,

una vez realizado esto se debe de comprimir y multiplexar estas

señales para su transmisión. El dispositivo que se encarga de este

trabajo es el CODEC (Codificador/Decodificador) que en el otro extremo

de la red realiza el trabajo inverso para poder desplegar y reproducir los

datos provenientes desde el punto remoto. Existen en el mercado

equipos modulares que junto con el CODEC, incluyen los equipos de

41


vídeo, de audio y de control, así como también equipos periféricos

como pueden ser:

« Tabla de anotaciones.

« Convertidor de gráficos informáticos.

« Cámara para documentos.

« Proyector de video-diapositivas.

« PC.

« Videograbadora.

« Pizarrón electrónico.

CODIFICACIÓN DE VÍDEO.

Mpeg (Moving Pictures Experts Group), es una organización que

desarrolla normativas para compresión de audio y vídeo digital. El estándar

MPEG especifica la representación codificada de vídeo para medios de

almacenamiento digital y especifica el proceso de decodificación.

Este estándar internacional es aplicable primeramente a los medios

de almacenamiento digital que soporten una velocidad de transmisión de

más de 1.5 Mbps tales como el Compact Disc, cintas digitales de audio y

discos duros magnéticos. El almacenamiento digital puede ser conectado

42


directamente al decodificador o a través de comunicación como lo son los

buses, LANs o enlaces de telecomunicaciones.

MPEG WIZARD es el primer codificador externo MPEG que permite la

captura y compresión de vídeo en tiempo real. Proporciona toda la potencia

de la compresión MPEG, orientada a la edición de vídeo, incluyendo

secuencias en las páginas WEB de internet, en los mensajes de correo

electrónico, en cualquier red WAN o LAN, en las presentaciones de

productos de empresa, departamentos de ventas, ferias y exposiciones, y

mucho más.

MPEG Wizard es un nuevo concepto en dispositivos multimedia.

COMPRESIÓN DE IMAGEN. Son esenciales para la distribución de vídeo en movimiento y audio. Al

igual que el H.261 y IPEG (Joint Photographia Expert Group), el estándar

MPEG 2 es un esquema híbrido de compresión para imágenes en pleno

movimiento que usa codificación inter-trama.

43


Un algoritmo de compresión es la transformada discreta de coseno DCT

(Discrete Cosine Transform), el cual es un algoritmo matemático que elimina

la redundancia en la imagen a través de la compresión de la información.

COMPRESIÓN DE AUDIO. Los sonidos digitalizados son muestras de sonido. Es decir, cada

enésima fracción de un segundo se toma una muestra de sonido y se guarda

como información digital en bits y bytes. La velocidad de muestreo es la

frecuencia con que se toman las muestras y el tamaño de la muestra es la

cantidad de información almacenada en cada muestra.

Pueden digitalizar sonidos los micrófonos sintetizadores, grabaciones

en cinta, emisiones en vivo, televisión, discos y CD’s.

Ofrece mayores posibilidades, menor sensibilidad al ruido el la

transmisión y capacidad de incluir códigos de protección frente a errores, así

como encriptación. Con los mecanismos de decodificación adecuados,

además, se pueden tratar simultáneamente señales de diferentes tipos

transmitidas por un mismo canal. La desventaja principal de la señal digital

es que requiere un ancho de banda mucho mayor que el de la señal

analógica.


COMPRESIÓN DE AUDIO MPEG 2. Es un algoritmo de compresión de audio en el cual elimina la

información irrelevante dentro de la señal de audio. La información

irrelevante es cualquier señal imperceptible.

5.3 FUNCIONAMIENTO DE LA VIDEOCONFERENCIA.

La videoconferencia se basa principalmente en tres procesos.

« Captura de imagen y sonido

« Codificación y compresión de la información

« Comunicación.

En el proceso de captura se puede utilizar una cámara analógica con

tarjeta digitalizadora o una cámara digital. Con la cámara digital se gana

velocidad y calidad de transmisión debido que la conversión de las señales

analógicas a digitales se llevan a cabo internamente en la cámara.

El aspecto más importante en la aplicación de videoconferencia es lo

que se conoce como CODEC (Codificación/Decodificación). Se trata de

15


algoritmos que comprimen la información en tiempo real. En el caso concreto

de la videoconferencia tiene especial relevancia el tratamiento de las

imágenes de vídeo. La compresión de la misma se lleva a cabo de una

manera curiosa, mientras que al comprimir una imagen fija se tiene en cuenta

la repetición de las unidades de información más pequeñas los bits. Se

explicará con un ejemplo y de forma simplificada: si hay 300 pixeles de color

rojo, almacenados “300 rojos” en lugar de “rojo, rojo, rojo…” hasta llegar al

300. En las imágenes en movimiento se actúa en una manera ligeramente

diferente puesto que se da tratamiento distinto a las partes móviles y fijas de

las escenas. La idea es comprimir como hemos visto las que no varíen de un

cuadro a otro y transmitir tan solo las variaciones que ha sufrido la escena.

La transmisión y recepción de aplicaciones mas sofisticadas aumenta o

disminuyen la calidad de la información de audio y vídeo en función de la

disponibilidad de ancho de banda. Día a día los requerimientos para

transmisión de sistemas de videoconferencia irán disminuyendo gracias a

los mejoramientos en la tecnología de compresión, modos de transmisión

como ATM (modo de transferencia asíncrono) y la llegada de líneas digitales

como ISDN (Red Digital de Servicios Integrados), permitiendo vídeo de

calidad con requerimientos de ancho de banda menores.

16


5.4 ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA.

ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), antes la CCITT,

adoptó las recomendaciones H.320, H.323 y H.324 definiendo los requisitos

mínimos para la videoconferencia que deberán soportar los fabricantes,

además del desarrollo de ISDN (Integrated Services Data Network; Red

Digital de Servicios Integrados, RDSI), la cual promete proveer de servicios

de comunicaciones digitales conmutados de bajo costo. El acceso básico de

ISDN consiste de dos canales full - dúplex de 64 y 128 Kbps.

Ä H.261: Estándar basado en la estructura básica de 64 Kbps para

ISDN.

Ä H.320: Estándar para videoconferencia en RDSI.

Ä H.323: Estándar para videoconferencia en Redes locales (y por

extensión cada vez mas en Internet).

Ä H.324: Estándar para videoconferencia en línea telefónica a

través de módem.

1. SCADA OASYS

6.1 ELEMENTOS Y SUBELEMENTOS DEL SCADA OASYS.

17


La estructura del OASyS cumple con tres elementos funcionales:

interfaz de usuario, Manejo de base de Datos y Herramientas, todos

interconectados a través del backbone SQL (un ambiente C/S para

transportar datos en tiempo real y datos de aplicaciones en la arquitectura

distribuida de OASyS).

6.2 ARQUITECTURA.

OASyS es un sistema en tiempo real altamente distribuido que

incorpora aplicaciones interoperables unidas mediante interfaces estándares.

Así, acomoda los protocolos preferidos por el cliente para establecer

comunicación a distancia con RTU’s (Unidades Terminales Remotas), PLC’s

(Controladores Lógicos Programables) e IED’s (Dispositivos Electrónicos

Inteligentes). OASyS es compatible con las últimas PC’s basadas en Intel de

alto rendimiento y estaciones de trabajo de IBM, DEC, HP, incluyendo sus

plataformas de software: Windows NT y Windows 95 de Microsoft, AIX,

Digital UNIX y HP-UX.

7. REDES LAN/WAN DE PROCESO DE PDVSA.

El COA y la sala del servidores de la Salina presentan una Red de Área

Local con los siguientes equipos:

18


l Contienen cuatro conmutadores Fast Ethernet Catalyst 5500

físicamente conectados uno al otro creando un Backbone

conmutado de fibra óptica de 400 Mbps.

l Un enrutador Cisco 7206, el cual es utilizado para interfaz y firewall.

Este proporciona la interfaz de comunicación con la red

administrativa, conexiones para terminales server, enrutamiento

VLAN’s.

Las características generales aplican para ambos Centros de Operación.

l La redes de datos y de infraestructura de telecomunicaciones

para el WAN son separadas e independientes de los sistemas

existentes. Las comunicaciones entre los dos sistemas serán

controladas; con un firewall.

l Trayectorias de comunicaciones y equipos redundantes a

medida en que la infraestructura de telecomunicaciones

existentes y planificadas los permite.

19


l El sistema interconectado de redes proporciona separación

física o lógica para los diferentes grupos de servidores de

acuerdo a su función. Esto significa dominio separado de

Colisión/Broadcast.

El equipamiento de interconexión de la red posee:

« Características redundantes incluyendo fuentes

de poder, tarjetas de control e interfaz con

capacidad automática de detección de fallas y

operación en presencia de fallas.

« Conmutación de LAN’s en cada localización.

« VLAN’s son usadas en los centros de adquisición

de datos para proporcionar separación lógica. En

el resto de las localizaciones su uso es opcional.

« Todos los switches son velocidad Ethernet dual

(10/100 Mbps) en los puertos de usuario.

20


« Los switches se pueden expandir simplemente

interconectándolos.

El COA y la sala del servidores de el Menito presentan una Red de Área

Local con los siguientes equipos:

l Contienen dos conmutadores Fast Ethernet Catalyst 5500

físicamente conectados uno al otro creando un Backbone

conmutado de fibra óptica de 1 Gbps.

l Posee dos switches 6500 interconectados físicamente con fibra

óptica con dos switches 8540 creando un Backbone de Giga Ether

Channel

l Un enrutador Cisco 7200, el cual es utilizado para interfaz y firewall.

Este proporciona la interfaz de comunicación con la red

administrativa, conexiones para terminales server, enrutamiento

VLAN’s.

21


LA RED DE ÁREA AMPLIA (WAN).

El backbone de la WAN está compuesta por estaciones por estaciones

transmisoras y receptoras para microondas las cuales transportan todos los

datos originados por los procesos automatizados.

La red de microondas está divida en tres partes: División Occidente –

lago, División Occidente – Ulé – Oleoducto Amuay y División Oriente. Este

proyecto estará dedicado sólo a la división Occidente – Lago. La red de

microondas para esta división está compuesta por nodos ubicados dentro del

lago de Maracaibo y en sus costa Oriental y Occidental. Todos los nodos

ubicados dentro del lago están configurados para tener al menos dos enlaces

de comunicación en los Centros de Operación Automatizados (COA) en la

Salina y el Menito. Los enlaces redundantes proporcionan mayor

confiabilidad en la red.

Los circuitos dedicados E1 conectan cada uno de los cinco nodos

ubicados en el lago incluyendo BA1, CL1, Lamargas, TJ4 y TJ5 a los COA

de la Salina y el Menito. A partir de cada uno de los nodos ubicados en el

lago, el circuito principal es enrutado en sentido horario a través del anillo de

enlace de microondas hasta llegar a la Salina y al Menito. El circuito de

22


respaldo es enrutado en sentido antihorario de la misma forma. Los

multiplexores Newbridge proporcionan la interfaz a los equipos SCADA en

cada nodo y en caso de falla de microondas proporcionan enrutamiento

alternativo.

Las características de la WAN de proceso son:

: La infraestructura de la red de datos es totalmente

independiente de la red corporativa. Para permitir la

comunicación de los dos sistemas se utiliza un firewall.

: Proporciona enlaces redundantes en cada uno de los nodos.

: Proporciona enlaces E1 desde la Salina y el Menito hasta los

nodos ubicados en el lago. Aunque no se utiliza totalmente el

ancho de banda de los enlaces para la WAN esto permitirá la

posibilidad de expansión de la red, así como la incorporación

de nuevos servicios.

23


: El sistema posee una capacidad extra de 100% para ser

expandido razonablemente siempre que sea posible.

: La red está diseñada para una disponibilidad de 99.95%,

debido a que el sistema SCADA impone tal necesidad.

B. REVISIÓN DE LITERATURA

ü Martinez C. Nestor A. , Ferrer M. Humberto J. (Urbe Enero 1.999)

“Implantación de un sistema de videoconferencia para el Instituto

Nacional de Canalizaciones”.

ü Chacon P. Rhina A., Villalobos P. Roselynn D. “Desarrollo de un sistema

de videoconferencia incluyendo un Voice mail para la empresa

Procedatos, s.a. caso Enelven – Enelco”.

ü Rodriguez Olivar, Rebeca Josefina. Desarrollo de una plataforma

prototipo para la transmisión Digital Vídeo/voz Móvil, entre la Sala de

Control y Campo, en la Unidad de Negocios de Producción Occidente de

24


Petróleos de Venezuela. Universidad Rafael Belloso Chacín. Tesis de

Grado 1998

C. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS. ? 100 Base FX: Especificación Fast Ethernet de Bandabase de 100 Mbps

que usa dos hilos de cable de fibra óptica multimodo por enlace. Para

garantizar una temporización adecuada de la señal, un enlace

100BaseFX no puede exceder los 400 metros de longitud. Basado en el

estándar IEEE 802.3.

? 100BaseTX: Especificación Fast Ethernet de Bandabase de 100 Mbps

que usa dos pares de cable UTP o STP. El primer par es usado para

recibir datos y el segundo para transmitir datos. Para garantizar una

temporización adecuada de la señal, un enlace 100BaseTX no puede

exceder los 100 metros de longitud. Basado en el estándar IEEE 802.3.

? 10BaseT : Especificación Ethernet de Bandabase de 10 Mbps que usa dos

pares de cableado par trenzado (categoría 3, 4 ó 5); un par para transmitir

25


datos y otro para recibir datos. Tiene una distancia límite de

aproximadamente 100 metros por segmento.

? ATM (Asynchronous Transfer Mode): Tecnología de alta velocidad y

bajo retardo en el transporte integrando de múltiples tipos de datos (voz,

vídeo y datos).

? Backbone (columna vertebral): parte de una red que actúa como la

trayectoria primaria para el tráfico.

? Backplane: Conexión física entre una tarjeta o interfaz de procesador y los

buses de datos y de distribución de alimentación dentro de un chasis Cisco.

? Ancho de Banda: es un término que define la capacidad de transporte de

información a través de un canal. En los sistemas analogos, se obtiene de

la diferencia entre la frecuencia más alta y la más baja que el canal pueda

transportar, se mide en hertz. En sistemas digitales la unidad de medida

del ancho de banda es en bits por segundo.

26


? Bit: unidad de información que equivale a una decisión binaria de uno de

los dos valores o estados posibles e igualmente probable de un medio

empleado para almacenar o transferir información.

? BISDN: Broadband ISDN. Estándares de comunicación ITU-T diseñados

para manejar aplicaciones que requieren gran ancho de banda.

? Bridge: Computadora que conecta dos o más redes y envía paquetes

entre ellas. Los paquetes operan a nivel de red física. Por ejemplo, un

puente Ethernet conecta dos cables Ethernet físicos y envía de un cable

al otro solo los paquetes que no son locales. Los puentes difieren de los

repetidores pues almacenan y envían paquetes completos mientras que

los repetidores envían todas las señales eléctricas. Los puentes difieren

de los enrutadores puesto que los puentes se valen de direcciones físicas

mientras que los enrutadores utilizan direcciones IP.

? Broadcast: Paquete de datos que será enviado a todos los nodos de una

red, estos paquetes. La difusión puede implementarse con hardware (ej. Red

Ethernet) o por medio de software (ej. Cypress).

27


? Buffer: Área de almacenamiento usada para el manejo de datos en tránsito.

Son utilizados en equipos de red para compensar las diferencias en

velocidades de procesamiento entre dispositivos de red. Las ráfagas de

tráfico pueden ser almacenadas en buffers hasta que puedan ser procesadas

por dispositivos de red más lentos.

? Byte: Sucesión de dígitos binarios adyacentes tratada por la

computadora como una unidad y, por lo general, más corta que una

palabra.

? CODEC: Unidad de procesamiento sofisticado de señales digitales que

toma una entrada analógica y la convierte en digital a la salida. De igual

manera en el otro extremo del medio de transmisión se realiza el proceso

inverso reconvirtiendo la señal a analógica de nuevo. Codec es una

contracción de Codificación/Decodificación. Un codec toma la forma de un

juego de componentes de hardware o software, o una combinación de

ambos.

? Compresión: es la reducción de la representación de información, pero

no de la información misma. La reducción del ancho de banda o números

28


de bits necesarios para codificar la información o la señal, se realiza

típicamente eliminando largas cadenas de bits idénticos o bits que no

cambian en intervalos de muestra sucesivos (ej. Cuadros de vídeo). La

compresión ahorra tiempo de transmisión o capacidad. De igual manera,

ahorra espacio en los mecanismos de almacenaje de información tales

como: discos duros, cintas y diskettes.

? Conmutación de circuitos: técnica que establece un circuito, con la

capacidad requerida, durante el tiempo de vida de la llamada, sin

almacenamiento intermedio. (J. Huidobro, sistemas de comunicaciones,

p. 252).

? Conmutación de paquetes: comunicación por ordenador de longitud fija

que contiene información de la ruta y distribución del paquete que se

envía como una unidad (D. Cannon y G. Luecke, sistemas de

comunicaciones, p.292).

? Datagrama: en redes de comunicación de paquetes es una forma de

encaminamiento, en el cual un paquete se dirige a su destino final

independientemente del resto, por los tramos de menor carga y retardo

29


sin que previamente se haya establecido un circuito virtual o real (J.

Huidobro, sistemas de comunicaciones, p. 253).

? DHCP (Dinamic Host Configuration Protocol): protocolo utilizado por

un anfitrión para obtener toda la información de configuración necesaria

incluida en una dirección IP:

? E1: formato de transmisión digital, usado principalmente en Europa y

Asia, para conexiones dedicadas entre PBX’s y centrales telefónicas de

intercambio. Las líneas E1 pueden transferir datos a un máximo de

1.928.000 bps. En los Estados Unidos un circuito similar es llamado T1, y

puede transferir data a una velocidad máxima de 1.544.000 bps.

? E3: Esquema de transmisión digital de área amplia usado

predominantemente en Europa, el cual transporta datos a una tasa de 34.368

Mbps.

? Endpoint: es un terminal, gateway o MCU.

30


? Ethernet: Popular tecnología de red de área local inventada en el Palo

Alto Research Center, de Xerox Corporation. Ethernet es un cable

coaxial pasivo; las interconexiones contienen todos los componentes

activos. El estándar para Ethernet es de 10 Mbps. Originalmente,

Ethernet utilizaba un cable coaxial. En versiones posteriores empezó a

utilizar un cable coaxial delgado (thinnet) o un cable de par trenzado (10

Base-T).

? Fast Ethernet: Cualquier de las especificaciones Ethernet de 100 Mbps.

Ofrece un incremento de velocidad de diez veces superior al de la

especificación Ethernet 10BaseT mientras preserva cualidades tales como

formato de trama, mecanismos MAC y MTU. Tales similitudes permiten el

uso de aplicaciones y herramientas de administración de redes 10BaseT

sobre redes Fast Ethernet. Esta basado en una extensión de la

especificación IEEE 802.3.

? Firewall (muro de seguridad): enrutador o servidor de acceso colocados

entre la organización de una red interna y su conexión con redes

externas, con el fin de proporcionar seguridad.

31


? Frame (Trama): literalmente, un paquete transmitido a través de una

línea serial. El termino deriva de los protocolos orientados a caracteres

especiales de comienzo de trama y de fin de trama cuando transmiten

paquetes.

? Frame Relay: Un protocolo usado a través de interfaces de equipos de

usuarios (ej. hosts y enrutadores) y equipos de red (ej. nodos de

conmutación). Protocolo de capa de enlace de datos conmutados que

maneja múltiples circuitos virtuales usando HDLC.

? Gatekeeper: es una utilidad que controla los accesos de

videoconferencia bajo H323 en redes de paquetes conmutados. El

gatekeeper traduce direcciones y alias de redes para realizar conexiones.

También puede denegar accesos o limitar el número de conexiones

simultaneas para prevenir congestión. Controla el ancho de banda y la

zona de actividad.

? Gateway: permite a los sistemas bajo H.323 interoperar con otros

productos H.32X. Por ejemplo un gateway puede conectar secciones

bajo H.323 con otros sistemas bajo H.320 (basadas para ISDN); o con

sistemas H.321 (basados para ATM); o sistemas bajo H.422 (basadas

32


para iso Ethernet); entre otros. Es decir, un Gateway se puede considerar

un traductor.

? H.261: es una recomendación de la ITU-T que permite que codec’s de

vídeo distintos, interpreten como la señal ha sido codificada y

comprimida, para su posterior decodificación y descompresión.

? H.320: es un estándar de la ITU-T que incluye el número de

recomendaciones individuales para la codificación de cuadros (frames),

señalizando y estableciendo conexiones (H.221, H.230, H.321, H.242 y

H.261). Aplica a sesiones de videoconferencia punto a punto y

multipuntos, de igual manera incluye tres algoritmos de audio G.711,

G.722 y G.728.

? H.323: el H.323 extiende el H.320 hacia la Intranet, Extranet o Internet

sobre redes de paquetes conmutados: Ethernet, Token Ring, y otros que

pudieran no garantizar la Calidad del servicio (QoS). También específica

los procedimientos para videoconferencia sobre ATM incluyendo ATM

QoS. Soporta tanto operaciones punto a punto como multipunto.

33


? Host: cualquier sistema de computadora de usuario final que se conecta

a una red. Los anfitriones abarcan desde computadoras personales hasta

supercomputadoras.

? Hub:

a) Generalmente, es un término usado para describir un dispositivo que

sirve como el centro de una red de topología estrella.

b) Dispositivo de hardware o software que contiene múltiples módulos de

red independientes pero conectados y equipos de interconexión de

redes.

c) En Ethernet e IEEE 802.3 un repetidor multipuerto, algunas veces

referido como un concentrador.

? IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Organización

profesional cuyas actividades incluyen el desarrollo de estándares de

comunicaciones y redes.

34


? IGMP: Internet Group Management Protocol. Usado por hosts IP para

reportar sus membresias de grupos multicast a un enrutador multicast

adyacente.

? IGRP: Interior Gateway Routing Protocol. Desarrollado por Cisco para

resolver los problemas asociados con el enrutamiento en redes grandes,

heterogéneas.

? Internet: Término usado para referirse a la red global más grande, conecta

decenas de miles de redes a escala mundial. La Internet evolucionó a partir

de ARPANET. No debe ser confundido con el término Internet.

? Internetworking: Término general usado para referirse a la industria que ha

surgido por el problema de interconectar redes. El término puede referirse a

productos, procedimientos y tecnologías.

35


? IP: es el protocolo más popular en las redes corporativas y redes públicas.

Puede ser usado por endpoints bajo H.323 para audio, vídeo y transferencia

de paquetes de datos.

? ISDN (Integrated Services Digital Network): Protocolo de comunicación,

ofrecido por las compañías telefónicas, que permite a las redes de telefonía

transportar datos, voz y otras fuentes de tráfico.

? ITU: Unión de Telecomunicaciones Internacionales. Es una de las agencias

especializadas de las Naciones Unidas que está compuesta de las

administraciones de telecomunicaciones de las 113 naciones participantes.

Fundada en 1865 antes que el teléfono fuera inventado como un estándar del

cuerpo telegráfico. Actualmente desarrolla estándares para la interconexión

de equipos de telecomunicaciones a través de redes.

? Kbps: Mil Bits por segundo.

36


? Jitter: Distorsión de línea de comunicación causada por la variación de la

señal a partir de sus tiempos de referencia. Puede causar pérdida de datos,

particularmente a altas velocidades.

? LAN (Local Area Network): es una red de computadoras y otros dispositivos

para comunicaciones dentro de un área geográfica restringida, tal como un

edificio o un campus.

? MAC: Media Access Control. LA mas baja de las dos subcapas de la Capa

de Enlace de Datos definida por IEEE.

? MAN (Metropolitan Area Network): Red que se extiende a una área

metropolitana. Generalmente, una MAN se extiende en un área geográfica

más grande que una LAN, pero en un área de menor tamaño que una WAN.

? Mbps: Millón de bits por segundo.

37


? MCU: es un mecanismo que conecta a múltiples entradas para que cada

una de ellas pueda participar en una videoconferencia.

? MODEM: equipo formado por un modulador y un demulador en cada

extremo de una línea telefónica. Para convertir la información digital

binaria en señales de audio, disponibles para transmisión sobre la línea y

viceversa.

? Modelo de referencia OSI: Modelo de arquitectura de redes desarrollado

por ISO e ITU-T. El modelo consiste de siete capas cada una de las cuales

especifica funciones de red particulares tales como direccionamiento, control

de flujo, control de error, encapsulamiento y transferencia confiable de

mensajes. La capa más alta (Capa de Aplicación) esta próxima al usuario; la

capa más baja (Capa Física) esta más próxima al medio físico de

transmisión. Las dos capas más bajas son implementadas en hardware y

software, mientras que las cinco superiores son implementadas sólo en

software. El modelo de referencia OSI es usado universalmente como un

método.

38


? Multicast: técnica que permite que copias de un solo paquete se transfieran

a un subconjunto seleccionado de todos los posibles destinos. Algunos tipos

de hardware (por ejemplo, Ethernet) soportan la multidifusión y permiten que

una interfaz de red pertenezca a uno o más grupos de multidifusión. El IP

soporta una capacidad de multidifusión de red de redes.

? Múltiplex: es un método de transmisión de señales dentro de un solo circuito

de tal manera que cada uno pueda ser recuperado intacto.

? Multiplexer: equipo electrónico que permite a múltiples señales compartir un

mismo circuito de comunicaciones.

? Multipoint: configuración de comunicaciones la cual diversos terminales o

estaciones están conectadas. Comparada a las comunicaciones punto a

punto en donde las comunicaciones es entre dos estaciones solamente.

39


? MTU (Maximum Transfer Unit): es la mayor cantidad de datos que se

puede transferir por unidad a través de una red física dada. El MTU lo

determina el hardware de red.

? Nodo: son todos los dispositivos conectados a la red.

? OC (Optical Carrier): Serie de protocolos de Capa Física (OC-1, OC-2, OC-

3 y así sucesivamente) definido para transmisiones de señales ópticas. Los

niveles de señal OC colocan tramas STS en líneas de fibra óptica multimodo

en una variedad de velocidades. La tasa base es 51.84 Mbps (OC-1); de esta

forma cada nivel de señal opera a una velocidad divisible por ese número

(así, OC-3 corre a 155.52 Mbps).

? OSI (Open System Interconnection): se trata de los protocolos,

específicamente estándares de ISO, para la interconexión de sistemas de

computadoras cooperativos.

? PAM: Port Access Module.

40


? Router: controla el tráfico entre redes, trabaja a nivel de la capa 3 de OSI,

refuerza la seguridad de la red, controla el acceso a enlaces WAN.

? Switch: es un mecanismo que establece, monitorea y termina

conexiones entre dispositivos conectados a la red.

? SDH (Synchronous Digital Hierarchy): Estándar europeo que define un

conjunto de estándares para tasas y formatos de transmisión usando señales

ópticas sobre fibra. SDH es similar a SONET, con una tasa básica de 155.52

Mbps, designada como STM-1.

? SONET: Synchronous Optical Network. Especificación de red síncrona de

alta velocidad (hasta 2.5 Gbps), desarrollada por Bellcore y diseñada para

funcionar sobre fibra óptica. STS-1 es el bloque básico de construcción de

SONET. Aprobado como un estándar internacional en 1988.

? STP: (Shielded Twisted Pair). Medio de cableado de dos pares de

conductores usado en una variedad de implementaciones de red. El

41


cableado STP tiene una capa apantallada de aislamiento para reducir la

interferencia electromagnética.

? STP (Spanning Tree Protocol). Protocolo de puentes que utiliza el algoritmo

Spanning Tree, habilita que un puente trabaje dinámicamente alrededor de

los lazos en una topología de red creando un spanning tree. Desarrollado

originalmente por Digital. La versión IEEE soporta dominios bridge y permite

a un puente construir una topología libre de lazos a través de una LAN

extendida.

? T.120: según la ITU-T es un protocolo de transmisión para datos múltiples,

esta especificación de conferencia de datos compartidos permite que los

usuarios compartan documentos durante cualquier videoconferencia H.32X.

? T1: Facilidad de transporte Digital WAN. T1 transmite datos con formato DS-

1 a 1.544 Mbps a través de la red de conmutación telefónica.

42


? TCP: Transmission Control Protocol. Protocolo de Capa de Transporte

orientado a conexión que provee transmisión de datos full-duplex confiable.

TCP es parte de la pila de protocolos TCP/IP.

? TDM (Time Division Multiplexing): Técnica utilizada para multiplexar varias

señales en un solo canal de transmisión de hardware, lo que permite que

cada señal utilice el canal por un corto tiempo, antes de dar el paso a la

próxima.

? Token Bus: Arquitectura LAN que utiliza el acceso Token Passing sobre una

topología de tipo bus. Esta arquitectura LAN es la base para la especificación

LAN IEEE 802.4.

? Token Ring: Especificación LAN tipo Token Passing desarrollada y

soportada por IBM. Funciona a 4 o 16 Mbps sobre una topología de anillo.

Similar a la especificación IEEE 802.5.

43


? UDP: User Datagram Protocol. Protocolo de Capa de Transporte, no

orientado a conexión de la pila de protocolos TCP/IP. UDP es un protocolo

simple que intercambia datagramas sin paquetes de reconocimiento o de

garantía de entrega, requiriendo que el procesamiento de errores y la

retransmisión, sean manejados por otros protocolos. UDP está definido en el

RFC 768.

? Unicast: es una aplicación de conferencia, usualmente sobre redes de

paquetes conmutadas, donde sólo existen usarios que reciben datos. En

contraste a esto, están las aplicaciones multicast, done los datos son

recibidos por más de un usuario.

? VCI (Virtual Circuit Identifier): es un identificador de circuito virtual de 16

bits de conexión ATM.

? VPI (Virtual Path Identifier): es un identificador de ruta virtual de 8 bits de

conexión ATM.

44


? WAN (Wide Area Network): es una red de comunicaciones que provee

servicios a un área más grande que la servida por una Red de Área Local

o red de área metropolitana.

D. SISTEMA DE VARIABLES.

TCP/IP SOBRE ATM:

El Modo de transferencia Asíncrona (ATM). Es una tecnología de

conmutación y transmisión a muy alta velocidad que permite enviar voz,

vídeo y datos sobre la misma red, a velocidades que varía de 25 Mbps a 1

Gbps, lo cual permite reducir los costos de operación de las redes y ofrecer

anchos de banda a precios económicos. (Ing. Javier A. Marquez Muñoz

1.999).

TCP/IP es un conjunto de protocolos de comunicaciones desarrollado

por la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA- agencia de

Proyectos de investigación avanzada de defensa) para intercomunicar

sistemas diferentes. (A. Freedman).

45


Operacionalmente se puede definir como el conjunto de protocolos

responsables de conmutar y enrutar información sobre ATM la cual es una

tecnología orientada a la conexión de alta velocidad, conmutando datos

hasta velocidades de 1 Gbps. De igual manera estos protocolos Establece la

asociación lógica de nodos remotos y provee indicaciones de conexiones.

La tecnología ATM es utilizada tanto en redes de área local como en

redes de área amplia. ATM toma los datos de los protocolos de capa superior

y los segmenta en celdas de tamaños fijo de 53 octetos, permitiendo que el

hardware del conmutador ATM pueda procesar los datos con rapidez. Así

como permite el flujo de DATAGRAMAS IP sin fragmentación IP.

Para poder conseguir o resolver una dirección IP destino en una

conexión ATM, se modifica el ARP de tal manera que las incompatibilidades

entre TCP/IP y ATM sea resuelta.

Por último, se puede destacar que la combinación de la tecnología ATM

y los protocolos TCP/IP, logran expandir los beneficios de cualquier red en la

que se encuentren aplicados.

46


RED DE CONTROL DE PROCESO: Son redes de transmisión de datos, de

uso dedicado para recolección y movimiento de información concerniente a los

sistemas de control de procesos (SCADAS, DCS, etc.). Son redes que se

caracterizan por bajos tiempos de retraso en la transmisión de información, y

por poseer diseños que permiten manejar las transacciones de control en

ventanas de tiempos compatibles con las necesidades de operación en tiempo

real de los sistemas de control involucrados. (Ing. Hugo Rivas 1.999).

Operacionalmente la Red de Proceso es el lugar donde se transporta de

manera transparente, rápida, segura y confiable, los datos e información de

los procesos de automatización industrial (llenado de tanques, presión de

gas, cerrado de valvulas, entre otros) que ha de ser manejada por los

distintos Centros de Operación.

VIDEOCONFERENCIA: es la combinación de audio, vídeo y tecnologías de

comunicación de red para interacciones de tiempo real, desde una

computadora personal típica a otra, por lo que comprende comunicaciones

entre grupos de personas distantes. (Internet).

Operacionalmente es un sistema que establece la transmisión directa de

voz, vídeo y datos entre los Centro de Operación Automatizados (COA) de

47


forma simultánea, logrando así que los participantes puedan interactuar sin

necesidad de que estos estén en la misma sala de control. Igualmente la

videoconferencia permite realizar toda clase de reuniones, juntas y actos

compartidos por el personal de la empresa que puedan encontrarse en los

COA, sin moverse de su sitio de trabajo, con la evidente reducción de tiempo

en la toma de decisiones, como también en el costo de traslado,

manteniéndose una continuidad del trabajo.

A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRI CA.virtual.urbe.edu/tesispub/0031741/cap02.pdf · 2007. 3. 21. · IP. ü...

Documents

Transcript of A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRI CA.virtual.urbe.edu/tesispub/0031741/cap02.pdf · 2007. 3. 21. · IP. ü...