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Redes de banda ancha y ultra anchaPedro A. Aranda Gutiérrez [paag@tid.es]

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Introducción

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Introducción

¿Qué es la banda ancha? ¿Rápida? ¿Confiable? ¿?

En el fondo, la banda ancha es una expresión de la experiencia de utilización de la red

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Rapidez

Para algunas aplicaciones es importante, por ejemplo: SAN: Acceso a ficheros a través de la red

¿Que buscamos? Gran capacidad de almacenamiento (mayor que en el PC

con el que trabajo) Seguridad (porque alguien gestiona este sistema de

almacenamiento y nos hace copias de seguridad periódicas Pero también

¿Que sea igual de rápido que el acceso al disco duro local? No: simplemente que no notemos la diferencia

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Confiabilidad

Para todas las aplicaciones es importante SAN, IP/TV, VoIP, ...

¿Qué buscamos? Un nivel de servicio tal que no notemos los cortes SAN

el fichero tiene que estar accesible cuando lo necesitemos No podemos perder información

IP/TV No me quiero perder el gol Quiero ver el balón moviéndose con la misma calidad que

me ofrece la TV tradicional VoIP

Quiero tener al menos la misma calidad que en una llamada convencional

Lo que puede significar la calidad que me da el móvil

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¿Qué más?

Todo se resume en un concepto: Calidad de la EXPERIENCIA El usuario no se quiere enterar de lo que pasa en la red Sólo pretende que

Sus ficheros estén ahí El IP/TV se vea bien Cuando utilice Skype, oiga (y vea) a su(s)

interlocutor(a(s)/es) bien

La calidad de la experiencia ha desbancado a la calidad de servicio como gran totem de las telecomunicaciones

Motivo: con el advenimiento de los móviles, todas las medidas de calidad fisiológica que se habían hecho en redes fijas se han ido al garete.

De hecho, si se aplicasen estos criterios en los móviles, no había infraestructura que pudiera cubrir la demanda

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Historia (personal)

¿Qué teníamos en casa hasta hace (relativamente) poco?

1 PC Conexión esporádica a "Internet" con módem

9600 baudios --> 56 kbaudios Se quedó corto, pero ¿porqué? Tiempo en bajarse una página Web, el correo, etc.

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Historia (personal)

¿Que tenemos en la actualidad? Varios PC's Conectados entre sí

WiFi Conexión permanente de banda ancha a Internet

ADSL ADSL2(plus) VDSL (En un futuro cercano?)

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Historia: cambio de tendencia

No hace demasiado, la regla de diseño era el tráfico que sale fuera de la red de área local supone el

20% del tráfico total de la red de área local En la actualidad, la tendencia es a que todo esté en la

red No sabemos bien, si red es 'local' o 'remota' Si es suficientemente rápido, no me importa bajarme las

cosas de la red. Ejemplo: Repositorios de distribuciones Linux

Debian, Ubuntu (DEB) RedHat, Mandrake (RPM)

Y esto sólo se refiere al PC Pensemos en los móviles

Descargas Televisión al móvil

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Una visión más amplia

Incluyamos el móvil, la PDA, el navegador GPS ¿Hacia qué modelo vamos?

Área personal (PAN) Área doméstica (HAN) Área local (LAN) Área metropolitana (MAN) Red pública (WAN)

WANMANLANHANPAN

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Modelos de red

El clásico para un diseñador de redes

Agregación

AgregaciónAgregación

Agregación

Núcleo

AccesoAcceso

Acceso

Acceso

AccesoAcceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

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Modelos de red

Por densidad de población Fuente: WiMAX Forum

Zona rural/verdes Zona periférica

Zona residencialZona urbana

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Comunicaciones aplicadas a las tecnologías de la salud o e-HEALTH

¿Que equipos colocamos en cada uno de los ámbitos? Area personal: sensores de constantes vitales (ECG,

tensión arterial, etc.) Area doméstica: detectores de condiciones de entorno

(presencia, movimiento, humo/incendios, etc.) Area local: terminales para entretenimiento inteligente

(info-tainment , consulta remota, teleasistencia, etc.) Red pública: servicios de entretenimiento inteligente

La frontera más evidente está en el punto de conexión de la red de area local a la red pública

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El reto de la banda ancha

Adaptación a los patrones de tráfico Durante la jornada laboral la gente está en el trabajo El resto del tiempo ???

Fuente. WiMAX Forum

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Redes fijas

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Clasificación

Vamos a proceder sistemáticamente Red de área local Red troncal Acceso

Todavía vemos que la principal tendencia es Todo sobre IP IP sobre todo Apoyado en una gran tecnología unificadora

Ethernet

Agregación

AgregaciónAgregación

Agregación

Núcleo

AccesoAcceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

Acceso

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Redes de área local

Basadas en Ethernet Históricamente

CSMA/CD Acceso Múltiple al Medio con Detección de Colisiones

Coaxial Transceptores o MAU (Medium Access Unit) Terminaciones en los dos extremos de la red

10Base2 (Thin) Segmentos de menos de 180 m Separación entre tomas: 0,5 m

10Base5 (Thick) Segmentos de menos de 500 m Separación entre tomas: 2,5 m

10BaseT: Sobre par trenzado Red punto a punto tipo hub and spoke

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Redes de área local

Basada en cable coaxial

T T

TT M M M M

MMMM

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Redes de área local

Basada en cable de par trenzado

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Evolución

Posteriormente aparecieron las redes FastEthernet Solución para la creación de redes troncales a nivel

local Sobre cableado Cat5: 100BaseT Interconexión mediante fibras ópticas pasivas:

100BaseF Al abaratarse la tecnología, pasó a formar parte del PC y en la troncal empezaron a aparecer tecnologías de 1

GBit/s Eléctricas: 1000BaseT Ópticas: 1000BaseF

Y ojo, porque ahora, la mayoría de los portátiles nuevos están equipados con interfaces de tipo 1000BaseT

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Principio de diseño de redes de área local Ethernet

'Acceso' Coaxial como medio compartido por varios equipos Par trenzado sobre un Hub sin inteligencia que emula el

coaxial Dentro de lo que es la red

Hub's con conmutación Detectan los equipos que tienen a ambos lados Sólo conmutan los paquetes que los atraviesan Necesidad de detección de bucles

Spanning tree

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Ethernet en la red pública

Redes metropolitanas (MAN) Principio: extender la LAN Ethernet a varios edificios

Conexiones 10BaseT para entornos residenciales Conexiones 100BaseT para entornos empresariales

Aplicaciones/Servicios Residencial: IP/TV, acceso Internet

Empresarial: Acceso Internet, interconexión de oficinas En el sector residencial, habilitan servicios de

teleasistencia con 'contenidos ricos' Videoconferencia con la consulta médica Muy extendido en países nórdicos

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•Ethernet en la red pública

Las grandes troncales de jerarquía digital síncrona STM-1 (155 Mbit/s) STM-4 (622 Mbit/s) STM-16 (2.4 Gbit/s) STM-64 (10 Gbit/s)

Métodos de transporte de Ethernet sobre JDS Generic Frame Procedure Permite transportar tramas Ethernet directamente en

redes JDS

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ADSL

Menor ancho de banda que los accesos Ethernet Por lo demás, se pueden ofrecer los mismos servicios Mejoras en el futuro cercano van encaminadas a

mejorar el ancho de banda ADSL2plus VDSL

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ADSL: Utilización

principalmente en operadoras con planta de cobre desplegada

el acceso a la planta puede ser una ventaja acceso a los clientes ya está desplegado

y un lastre cables viejos malas características radioeléctricas menor ancho de banda Coste de mantenimiento del par de cobre

Impulso al despliegue Par de cobre desagregado

En el fondo, no hay tanta diferencia entre el acceso Ethernet y el ADSL Siempre se trata de manejar paquetes IP En muchos casos se utiliza PPPoE y PPPoA en ADSL y

lo que se transmiten son tramas Ethernet

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Redes inalámbricas

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Redes inalámbricas

Nos adentramos en el mundo del IEEE En la actualidad utilizan el

espectro infrarrojo muy poco

Espectro radioeléctrico banda de 2.4GHz La mayoría

¿Porqué la banda de 2.4GHz? Es la zona donde hay más absorción por agua No se puede utilizar en comunicaciones por satélite No se requiere licencia para esta zona del espectro Pero es la que utiliza el microondas...

En el futuro También la banda de 5GHz

hay una zona que no necesita licencia en EE.UU.

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IEEE: una sopa de letras

802.11: Wifi 802.11b: acceso radio de alta velocidad en la banda de

2.4GHz 802.11g: extensión de 802.11b 802.11h: acceso radio de alta velocidad en la banda de

5GHz 802.11n: investigan si se puede llegar a un throughput

de 100Mbit/s 802.15: Bluetooth – redes de área personal

inalámbricas (WPAN) P802.15.3™ - 20+ Mb/s High Rate WPAN for Multimedia

and Digital Imaging P802.15.3a™ - 110+ Mb/s Higher Rate Alternative PHY for

802.15.3 P802.15.4™ - 200 kb/s max for interactive toys, sensor

and automation needs

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IEEE: una sopa de letras (2)

802.16: WiMAX – Acceso inalámbrica de banda ancha Hay dos modos 802.16e: WiMAX móvil

Permite nomadismo Tolerancia al doppler, handoffs entre estaciones base, etc.

Puede ser utilizado como tecnología para crear infraestructura de acceso por las operadoras

802.16-2004 (802.16d). WiMAX fija Para equipos de cliente (CPE) tanto en hogar como a la

intemperie y tarjetas de interface de PC Existe equipamiento desde finales 2005/principios de 2006

El acceso radioeléctrico se realiza en dos bandas 3.5 GHz 5.8 Ghz

Canales con diversos anchos de banda Permite anchos de banda de 3MHz, 7.5 Mhz, 10 Mhz

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WiMAX

¿Cómo de avanzado está WiMAX? Según los planes del WiMAX Forum

(http://www.wimaxforum.org/home)

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HSDPA

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) optimiza UMTS(WCDMA) nuevo canal compartido en el enlace descendente

(downlink) Capacidad de 14 Mbps Teóricamente soporta tasas de throughput promedio

cercanas a 1 Mbps. Se considera 3.5G

Mejora de la telefonía móvil de tercera generación (3G) No es todavía cuarta generación (4G)

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TendenciasRed Fija

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MPLS

Es la tecnología unificadora del momento: Llevar (casi) todos los servicios sobre una única

infraestructura de red IP, redes privadas virtuales, servicios Ethernet, servicios de

voz, etc.

En realidad... es una tecnología de conmutación de paquetes más

Se basa en el principio de mapear una etiqueta (número) con un interface de salida

al no tener las máscaras como en IP, la conmutación es más fácil, rápida y barata

Por debajo, la selección de rutas se basa en los protocolos de encaminamiento de IP.

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GMPLS

Es el siguiente salto dentro de la tendencia a la unificación

Utilizar también la información de los caminos ópticos de la red

Una única gestión común encaminamiento de la información unificado

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PostIP

¿Qué vamos a hacer cuando el modelo IP se agote? ¿Cuando se agota el modelo IP?

Menos alarmista: Future Internet Iniciativas en Europa, EEUU y Asia (China, Corea,

Japón) Dos tendencias

Seguir parcheando Tabula rasa

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Redes auto-...

Otro tema del que se habla mucho Los nodos tienen cada vez mayor capacidad

computacional Las redes tienen que tender a realizar de manera

autónoma todo lo que puedan Cada vez son más complejas Cada vez resulta más complicado gestionarlas como se

han gestionado de toda la vida Cada vez hay más dependencia entre las decisiones de

los distintos gestores de red Ejemplo: 'BGP-Wedgies'

Constelaciones de proveedores de servicios en Internet Las políticas aplicadas al tráfico en cada uno de ellos hacen

que la red no se pueda recuperar ante un fallo.

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Redes auto-...

Redes que se organizan solas (self-organising network) Descubrimiento de la posición/función del nodo en la

red Adoptar las funciones que le correspondan

Redes que se gestionan solas (self-managing networks) Minimizar el número de operaciones que hay que realizar

sobre la red una vez está funcionando

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TendenciasRedes inalámbricas

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Ultra Wide Band

Objetivo Comunicaciones con anchos de banda significativamente

superiores a los que se alcanzan en la actualidad con WiMAX

Algo equivalente a la Gigabit Ethernet Retos

Las comunicaciones inalámbricas son especialmente significativas en entornos con movilidad

Actuaciones Comisión Europea: 6º Programa Marco, Tecnologías para la

Sociedad de la Información (IST-FP6) Grupos de trabajo del IEEE

802.15.3a 802.15.4a

Varias iniciativas dentro de Telefónica I+D Pulsers

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Pulsers

Web: www.pulsers.eu Reto

conjugar movilidad con anchos de banda muy altos Solución que están explorando

Separar la transmisión de los datos de la localización del terminal móvil

Otros retos Reducción del consumo eléctrico Reducción de costes de fabricación Gran número de componentes afectados

Transmisores Receptores Antenas

Compatibilidad radioeléctrica No solo terrestres, sino también con satélites

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Conclusiones

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Conclusiones

En la red fija se está produciendo un claro proceso convergente IP

Todo sobre IP IP sobre todo

Ethernet De LAN para dentro: sobre par trenzado En la MAN: directamente sobre fibra En la WAN: sobre SDH

Reto No morir de éxito debido a IP

Iniciativas IPv6: superar el agotamiento de direcciones Post IP: otros conceptos de diseño

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•Conclusiones

En la red móvil hay varias tendencias Tecnología unificadora

Ethernet: IEEE 802.x Internet de cosas frente a una Internet de ordenadores

Redes de sensores Aumentar el ancho de banda

UWB