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12 CAPITULO II MARCO TEÓRICO
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
Los antecedentes de la investigación se tomaron en cuenta
investigaciones, estudios y publicaciones que estuviesen relacionadas con el
diseño y desarrollo de “Redes Frame Relay”, y que abarcaran puntos como:
Operatividad y Configuración de Redes Frame Relay, Voz sobre Redes
Frame Relay, Calculo de Trafico de Datos, Integración de Servicios bajo el
protocolo Frame Relay entre otras.
A continuación se presentan una serie de estudios realizados que
contemplan experiencias similares a las planteadas en esta investigación
como fue la de The Frame Relay Forum Technical Committee, (1998)
quienes hicieron un estudio sobre Service Level Definitions Frame Relay, en
el cual se establecen las definiciones para la transferencia y el
funcionamiento del servicio Frame Relay, el estudio llevo a la conclusión de
la medición de la calidad del servicio Frame Relay ofertado, bajo la
evaluación de varios parámetros como son: Frame transfer delay, Frame
delivery ratio, Data delivery ratio, y Service availability.
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De la misma manera publicaron el artículo titulado: Voice over Frame
Relay, (1998) en el que se describe el modelo y los dispositivos para proveer
servicios de voz sobre Frame Relay, estudio que sustenta ampliamente él
trafico de voz sobre Frame Relay, por lo tanto él articulo deja asentadas las
bases teóricas y practicas para ofrecer servicios de voz sobre Frame Relay.
Esta organización también realiza en (1999) un trabajo sobre; End to End
Multilink Frame Relay, que especifica los procedimientos y el formato de la
trama que utiliza los Customer Premise Equipment (CPE) o los equipos
destinados al cliente, para ofrecer el servicio Agregattted Virtual Circuit (AVC)
o un circuito virtual agregado. En el mismo se concluyo que el servicio de
AVC permite a los CPE Frame Relay, él poder utilizar múltiples circuitos
virtuales (VCs) para el transporte de una sola secuencia tramas, generando
un ancho de banda adicional. De la misma manera presentaron una
publicación titulada PVC User to Netwok Interface UNI, (2000) en donde se
establecen los acuerdos alcanzados entre Vendedores / proveedores de
productos y servicios Frame Relay, dando como resultado la
interoperabilidad del multi-vendedor.
También, Pérez y Peña (2000), realizaron una investigación basada en el
Rediseño de una red de alta velocidad que integre vídeo, voz y datos para
transmisión de vídeo conferencia, donde se estudia la situación actual de la
red LAN y WAN de la URBE, además se establecieron las necesidades y
requerimientos para su desarrollo como Universidad Virtual. Como resultado
se determino que de aplicarse el rediseño se podrá, tomar partido de todas
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las innovaciones en el área de redes de computación, como pudiese ser la
transmisión de vídeo conferencia, vídeo en demanda, telefonía sobre IP,
entre otras aplicaciones.
En ese orden de idea, Camargo (1998), realiza una investigación, que
tuvo como objeto fundamental Desarrollar un Sistema de Interconexión de
una Red de Datos con la Plataforma Newbridge, para verificar la información
de las órdenes de instalación y servicio enviadas desde Caracas a la
Gerencia de Servicios Especiales del Centro Operativo Sabaneta de la
Compañía Anónima Nacional Teléfonos Venezuela. En ella se analizan los
procesos, y realizar la instalación y conexión de los equipos requeridos, así
como también el diseño del software necesario de acuerdo a las necesidades
del sistema. Los resultados obtenidos en la practica con la interconexión de
los equipos y la instalación del software demuestran que la información
suministrada se obtendrá de manera más rápida, con mayor precisión y
exactitud.
Así mismo, González y González (1994) trabajaron en la Centralización
de las Comunicaciones Telefónicas (Voz y Datos) de L.U.Z, el cual puso en
evidencia la ineficiencia existente en las comunicaciones vía telefónica en
L.U.Z, lo que origino la necesidad de implementar una solución que
permitiera a los sistemas modernos mejorar las comunicaciones internas y
externas entre las dependencias de la Universidad, esto se logro mediante la
centralización de sus sistemas para una comunicación efectiva dentro del
área estudiada.
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B. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
La fundamentación teórica tiene el propósito de dar a la investigación
un sistema coordinado y coherente de conceptos y proposiciones que
permitan abordar el problema, así mismo, trata de integrar el problema dentro
de un ámbito donde cobre sentido, de tal manera, que el cometido que
cumple la fundamentación teórica es pues, el de situar nuestro problema
dentro de un conjunto de conocimientos, de tal modo que permita orientar
nuestra búsqueda y nos ofrezca una conceptualización adecuada de los
términos que estamos usando.
I. REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS
Hoy en día las computadoras y las redes de datos están presentes en
casi todas las áreas de las actividades humanas. En el hogar, por ejemplo,
para jugar y procesar textos; en la oficina para procesar textos y manejar
hojas de cálculo y bases de datos, en los bancos y otras instituciones
financieras para llevar y manejar las cuentas de los clientes, en las agencias
de viajes poder prestar servicios de reservaciones en línea, en las escuelas y
universidades y en fin poder transferir información a diferentes lugares de la
red donde se requiera la información.
Casi desde los albores de las telecomunicaciones se dio la necesidad de
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abrir el campo de comunicación de datos. Pese a ello, existe un conjunto
fundamental de técnicas y terminología relacionado con las comunicaciones
de datos, con los que en el presente capítulo nos familiarizaremos. Antes de
describir los diferentes tipos de redes, analizando su topología,
comenzaremos con una breve reseña de cómo surgieron las comunicaciones
a través de los diferentes modelo de comunicación planteados a lo largo de
la historia. En particular nos ocuparemos de los aspectos teóricos esenciales
de las redes de comunicación de datos, para luego seguir explicando de una
forma clara y detallada todos los aspectos relacionados con las redes de
comunicación, y los diferentes aspectos que las involucran.
MODELO DE COMUNICACIÓN
Es lógico suponer que al principio, el hombre debió comunicarse en forma
oral y gestual, hasta con el paso del tiempo, lograr codificar el sistema
alfabético atribuido a los Fenicios hace unos tres mil años. Sin embargo, la
invención del alfabeto no contribuyó con el desarrollo cultural de las
mayorías, tan solo las clases dominantes tuvieron acceso al conocimiento
científico y humanístico. Fue en el año 1453, con el invento de la imprenta
por Johannes Gutenberg, que las grandes ideas pudieron llegar a las clases
sociales menos favorecidas. Luego, ya en el Siglo XVIII, con la maquina de
vapor, en el Siglo XIX con el motor eléctrico y finalmente en el siglo XX con el
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adelanto de las comunicaciones electrónicas, sé a dado un Boom de singular
trascendencia en el desarrollo de estas.
La teoría sobre las comunicaciones electrónicas comenzó a mediados del
siglo XIX con el físico Ingles James Clark Maxwell. Las investigaciones
matemáticas de Maxwell indicaron que la electricidad y la luz viajaban en
forma de onda electromagnética, y por lo tanto estaban relacionadas unas
con otras. Maxwell predijo que era posible propagar ondas electromagnéticas
por el espacio libre utilizando descargas eléctricas. Sin embargo, la
propagación de ondas no fue lograda sino hasta el año 1888, cuando el
científico Alemán Heinrich Hertz, pudo radiar energía electromagnética desde
una maquina que el llamaba Oscilador. En 1892 el científico E. Brandly
desarrollo el primer detector de radio y un año mas tarde el Ruso A. Popoff
grabo ondas de radio emanadas de relámpagos.
El primer sistema de comunicaciones electrónicas fue desarrollado en
1837 por Samuel Morse utilizando la inducción electromagnética, y así pudo
transmitir información en forma de puntos, guiones y espacios por medio de
un cable metálico y para el año 1843 se pone en servicio la primera red de
telecomunicaciones entre Washington y Boltimore. Este gran paso sirvió de
inspiración a otro hombre de ciencia, educador y terapeuta del lenguaje el
Canadiense Tomas Graham Bell quien en el año 1876 inventa el teléfono y
por medio del cual pudo transmitir exitosamente una conversación humana a
través de un sistema telefónico funcional usando cables metálicos como
medio de transmisión.
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En esencia comunicaciones electrónicas es la transmisión, recepción y
procesamiento de información usando circuitos electrónicos. La información a
ser transmitida se define como conocimientos, la sabiduría o la realidad y
puede ser analógica como la voz humana o digital como códigos
alfanuméricos o información de base de datos. Toda la información debe
convertirse en energía electromagnética antes de que pueda ser propagada
por un sistema de comunicación electrónica. La figura 1 muestra un
diagrama de bloques simplificado de un sistema de comunicación electrónica
o modelo de comunicación electrónica, mostrando la relación entre la
información de la fuente original, el transmisor, el medio de transmisión, el
receptor y la información recibida. El transmisor convierte la información
original de la fuente, a una forma mas adecuada para la transmisión, el
medio de transmisión proporciona un medio de conexión entre el transmisor y
el receptor ( tal como fibra óptica, un conductor metálico o el espacio libre) y
el receptor convierte la información recibida a su forma original y la transfiere
a su destino. Tomasi (1996,p.2).
FIGURA 1. DIAGRAMA DE BLOQUES SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE UNA SOLA DIRECCIÓN. (Tomasi, 1996, p. 2).
InformaciInformaci��nnde la fuentede la fuente TransmisorTransmisor ReceptorReceptor
DestinoDestinoRecibirRecibir
InformaciInformaci��nn
Medio de
Transmisión
InformaciInformaci��nnde la fuentede la fuente TransmisorTransmisor ReceptorReceptor
DestinoDestinoRecibirRecibir
InformaciInformaci��nn
Medio de
Transmisión
InformaciInformaci��nnde la fuentede la fuente TransmisorTransmisor ReceptorReceptor
DestinoDestinoRecibirRecibir
InformaciInformaci��nn
Medio de
Transmisión
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Este diagrama de bloques es un claro ejemplo de cómo se transfiere la
información del emisor al receptor, pero a medida que se integren mas
elementos al sistema se va haciendo mas grande y va formando una red de
comunicación cada ves mas compleja a medida que avanza el sistema en su
desarrollo. Las redes juegan un papel preponderante en este sistema, ya que
son ellas quienes permitieron primero al telégrafo extenderse entre
Washington y Baltimore y luego al teléfono por todo el mundo. En síntesis
las redes de comunicación son conjuntos de computadoras independientes
que se comunican entre si a través de un medio de red compartido y la forma
que van tomando las estas dependen en gran medida de la necesidad física
de interconexión que exista entre los diferentes ambientes de trabajo, a esta
forma de interconectar estos ambientes o las computadoras que la
conforman es a lo que se llama topología de la red.
TOPOLOGÍA
La topología se refiere a la forma en que están interconectados los
distintos equipos (nodos) de una red. Un nodo es un dispositivo activo
conectado a la red, como una computadora o una impresora. Un nodo
también puede ser dispositivo o equipo de la red como un concentrador,
conmutador o un router.
Para Shimmin (1995.p.95), “la forma física como se realiza el cableado
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de la red, define su topología. Esta depende del cable utilizado, el sistema de
protocolo y el tipo de red”
En este mismo orden de ideas Black (1990, p.6), explica que “la
configuración de una red suele conocerse como topología de la misma. La
topología es la forma (la conectividad física) de la red. El termino topología
es un concepto geométrico con el que se alude al aspecto de una cosa.
A la hora de establecer la topología de una red, el diseñador ha de
plantearse tres objetivos principales:
en primer lugar
• Proporcionar la máxima fiabilidad posible, para garantizar la recepción
correcta de todo el tráfico.
• Encaminar él tráfico entre el EDT (Equipment Data Terminal o equipo
terminal de datos)transmisor y el receptor a través del camino mas
fiable dentro de la red.
• Proporcionar al usuario final un tiempo de respuesta optimo y un
caudal eficaz máximo.
• en segundo lugar
• Minimizar la longitud real del canal que une los componentes, lo cual
suele implicar el encaminamiento del trafico a través del menor
numero posible de componentes intermedios.
• en tercer lugar
• Proporcionar el canal más económico para cada actividad concreta.
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• Establecer un tiempo de respuesta mínimo y un caudal eficaz lo mas
elevado posible.
• Acortar los retardos entre la transmisión y la recepción de datos de un
DTE a otro.
Las topologías más comunes que se pueden encontrar en una red son:
TOPOLOGÍA ESTRELLA
Lo más usual en ésta topología es que en un extremo del segmento se
sitúe un nodo y el otro extremo se termine en una situación central con un
concentrador. La principal ventaja de este tipo de red es la fiabilidad, dado
que si uno de los segmentos tiene una rotura, afectará sólo al nodo
conectado en él. Otros usuarios de las computadoras de la red continuarán
operando como si ese segmento no existiera. 10BASE-T Ethernet y Fast
Ethernet son ejemplos de esta topología.
Para Black (1990, p.10), en una topología de tipo estrella, el nodo por lo
general es una computadora que posee el control total de los ETD
conectados a él. La configuración de estrella es, por tanto, una estructura
muy similar a la topología de árbol jerárquico, aunque su capacidad de
procesamiento distribuido es limitada. El nodo es responsable de encaminar
el tráfico hacia el resto de los componentes, además, se encarga de localizar
las averías.
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FIGURA 2. TOPOLOGÍA TIPO ESTRELLA. (Black, 1990, p. 10).
TOPOLOGÍA DE ANILLO
La topología de anillo es un tipo de LAN en la que las computadoras o
nodos están enlazados formando un círculo a través de un mismo cable. Las
señales circulan en un solo sentido por el círculo, regenerándose en cada
nodo. En la práctica, la mayoría de las topologías lógicas en anillo son en
realidad una topología física en estrella.
En la topología de anillo cada estación de trabajo se integra al medio de
comunicación hasta formar un anillo. Las redes que usan esta topología
disponen la conexión de computadoras en un ciclo cerrado mediante cables,
se conecta la primera computadora a la segunda, la segunda a la tercera,
etc., hasta conectar la computadora final con la primera. Las señales circulan
en un solo sentido por el círculo, regenerándose en cada nodo. Es muy
sencilla en su instalación, pero tiene el inconveniente de que si una estación
falla puede interrumpir todo el funcionamiento de la red. Puesto que la
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información viaja en un solo sentido no hay riesgo de colisiones. Una de las
características de las topologías de anillo es que existe un enlace punto a
punto directo entre los DTE vecinos que operan en un solo sentido. Las
tasas de transmisión empleadas en las tipologías de anillo y de Bus es por lo
regular entre 1 y 10 Mbps lo que las hace mas apropiadas para interconectar
comunidades locales de equipos computarizados. Hallsall (1998, p.287).
FIGURA 3. TOPOLOGÍA TIPO ANILLO. (Black, 1990, p.11).
TOPOLOGÍA DE BUS
Una topología de Bus consiste en que los nodos se unen en serie con
cada nodo conectado a un cable largo o Bus, formando un único segmento.
A diferencia del anillo, el Bus es pasivo, no se produce regeneración de las
señales en cada nodo. Una rotura en cualquier parte del cable causará,
normalmente, que el segmento entero pase a ser inoperable hasta que sea
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reparado. Explica Black (1990, p.8), que esta es una estructura utilizada
frecuentemente en redes de área local. Es relativamente fácil controlar el
flujo de trafico entre los distintos ETD, ya que el Bus permite que todas las
estaciones reciban todas las transmisiones, es decir, una estación puede
difundir la información a todas las demás. La principal limitación de una
topología de tipo Bus esta en el hecho de que suele existir un solo canal de
comunicaciones para todos los dispositivos de la red.
FIGURA 4. TOPOLOGÍA TIPO BUS. (Black, 1990, p. 12).
TOPOLOGÍA DE ÁRBOL JERÁRQUICO
A la interconexión de varias subredes en estrella se le conoce con el
nombre de topología en árbol jerárquico.
Para Black (1990, p.8), la estructura jerárquica es una de las mas
utilizadas actualmente. Esta topología proporciona un punto de
concentración de las tareas de control y de resolución de errores. En la
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mayoría de los casos, el ETD situado en el nivel mas elevado de la jerarquía
es el que controla la red. Aunque la topología jerárquica resulta interesante
por ser fácil de controlar, puede presentar varios problemas en cuanto a la
posibilidad de aparición de cuellos de botella. En determinadas situaciones el
EDT más elevado, normalmente una computadora de gran capacidad, ha de
controlar todo el tráfico entre los distintos EDT. Este hecho no solo puede
crear saturaciones de datos, sino que crea serios problemas de confiabilidad.
FIGURA 5. TOPOLOGÍA TIPO CONCENTRADOR. (Black, 1990, p.13).
TOPOLOGÍA DE MALLA
Siguiendo con las topologías de red, explica Shaughnessy (2000, p.482),
que un buen diseño incorporara una tecnología de Malla para conseguir
redundancia y equilibrio de carga. Una Malla es cuando dos dispositivos de
red, normalmente enrutadores o conmutadores, están conectados
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directamente. Dentro de una topología en Malla, todos los nodos de la red
están conectados entre sí dentro de la red, ya sea mediante circuitos físicos
o virtuales. Algunas de las características más importantes de la topología en
malla son las siguientes:
• Rendimiento. Solo es necesario realizar un salto para ir de un nodo
de la red a otro, y cuantos menos saltos mayor será la velocidad del
segmento en cuestión.
• Disponibilidad. Tener rutas redundantes significa que si alguna se
cae, siempre hay disponible una o mas rutas alternas.
• Equilibrio de cargas. También se pueden usar las rutas alternativas
para operaciones normales, donde los parámetros de enrutamiento
pueden configurarse para usar rutas alternativas si se excede una
carga de trafico establecida en el enrutador primario.
Aunque la conexión en Malla ofrece ventajas sobre otros tipos de
topologías, por las razones expuestas anteriormente, es necesario tener
en cuenta que conlleva un costo:
• Gasto. Cada interfaz de enrutador o conmutador dedicada a crear
la malla ya no se puede utilizar para conectar un segmento LAN. La
malla consume recursos de hardware.
• Sobrecarga de tráfico. Los dispositivos anuncian constantemente
sus servicios entre sí. Cuantos más enlaces de malla tiene un
dispositivo, mas paquetes de anuncio envia.
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• Complejidad. Si se agregan mas conexiones, será más difícil aislar
los problemas. Por ejemplo será más costoso hacer un seguimiento
del dispositivo que provoca una tormenta de mensajes enviados
hacia diferentes destinos de una red completamente en malla, ya
que hay demasiados destinos que rastrear.
• Vulnerabilidad. El uso de malla dificulta la aparición de problemas
dentro de un área local. Sí un dispositivo mal configurado comienza
a propagar indiscriminadamente mensajes por la red, por ejemplo
cada elemento de mall provocara una tormenta de mensajes desde
el origen.
FIGURA 6. TOPOLOGÍA TIPO MALLA. (Shaughnessy 2000, p. 484).
Como vimos anteriormente, las redes se clasificaron por su forma en
redes tipo Estrella, Anillo, Bus, Árbol jerárquico y Malla, pero además de esta
clasificación existen otras formas de dividirlas y una de estas es por su
tamaño o área geográfica donde se extiende. Según la extensión las redes
se clasifican en redes de área local LAN (Local Area Network) y redes de
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área extensa WAN (Wide Area Network).
REDES DE ÁREA LOCAL (LAN)
Una LAN (Local Area Network) es un sistema de interconexión de
equipos informáticos basado en líneas de alta velocidad (decenas o cientos
de megabits por segundo) y que suele abarcar, como mucho, un edificio.
Las principales tecnologías usadas en una LAN son: Ethernet, Fast
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, y FDDI. Un caso típico
de LAN es en la que existe un equipo servidor de LAN desde el que los
usuarios cargan las aplicaciones que se ejecutarán en sus estaciones de
trabajo. Los usuarios pueden también solicitar tareas de impresión y otros
servicios que están disponibles mediante aplicaciones que se ejecutan en el
servidor. Además pueden compartir ficheros con otros usuarios en el
servidor. Los accesos a estos ficheros están controlados por un
administrador de la LAN.
Según Beltrao, (1992, p.1), “por una red de área local LAN (Local Area
Network) se entiende un soporte de comunicaciones para la interconexión de
sistemas en un área restringida, es decir, una cobertura geográfica de una
red que esta comprendida entre 0.1 y 1 Km. ” Las redes de área local son un
conjunto de computadoras y equipos independientes que se comunican
entre si a través de un medio de red compartido, que conectan una red de
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computadoras normalmente confinadas en un área geográfica y conectadas
entre si en forma física y lógica con la finalidad de optimizar sus recursos y
emular el proceso de un sistema de computo único. En este mismo orden de
ideas agrega Tanenbaum (1996, p.9), que las redes de área local
generalmente son de propiedad privada dentro de un solo edificio o campus
de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Se usan ampliamente para
conectar computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas de
compañías y fabricas con el objeto de compartir recursos e intercambiar
información.
ETHERNET
Ethernet es la capa física más popular la tecnología LAN usada
actualmente. Otros tipos de LAN incluyen Token Ring, Fast Ethernet, FDDI,
ATM y LocalTalk. Ethernet es popular porque permite un buen equilibrio
entre velocidad, costo y facilidad de instalación. Estos puntos fuertes,
combinados con la amplia aceptación en el mercado y la habilidad de
soportar virtualmente todos los protocolos de red populares, hacen a
Ethernet la tecnología ideal para la red de la mayoría los usuarios de la
informática actual. La norma de Ethernet fue definida por el Instituto para los
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) como IEEE Standard 802.3.
Adhiriéndose a la norma de IEEE, los equipo y protocolos de red pueden
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interoperar eficazmente.
Este sistema de red de área local se ha convertido en uno de los
estándares de facto del mercado de redes de área local. Es una red de
transmisión en banda base con una velocidad de transmisión binaria de 10
Mbps, topología tipo Bus y el sistema de acceso al medio CSMA/CD de
acuerdo con la norma IEEE 802.3, adoptada por ISO como ISO 802.3.
Pueden formarse grandes redes distribuyendo los puestos de trabajo en
segmentos interconectados por repetidores.
El comité IEEE 802.3 ha especificado diversas posibilidades para el nivel
físico de Ethernet:
ETHERNET 10 BASE T
Esta norma permite implementar redes Ethernet sobre cables de pares sin
apantallar. El estándar 10BaseT utiliza un elemento concentrador llamado
hub, que es un sistema con funciones de repetidor multipuerta.
En este sistema la señal llega a través del par trenzado a una de las
puertas, siendo regenerada eléctricamente y enviada a las demás salidas.
Este elemento también se encarga de desconectar las salidas cuando se
produce una situación de error.
La distancia máxima de un segmento es de 100 metros, aunque algunos
fabricantes proporcionan cables o tarjetas que permiten aumentar la
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distancia hasta 150 metros.
FIGURA 7. DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL ESTANDAR ETHERNET 10 BASE T (http://www.map.es/csi/silice/defglosario.html.).
ETHERNET 10 BASE F
Esta norma permite implementar redes Ethernet sobre cables de fibra
óptica multimodo. La distancia máxima de un segmento es de 2 kilómetros.
Basadas en esta especificación existen otras normas tales como
10BaseFB, 10BaseFL o 10BaseFP.
• 10BaseFB proporciona la capacidad de conexión de repetidores y
segmentos adicionales a la red al proporcionar un canal de
señalización síncrona. La distancia de los segmentos puede alcanzar
los 2000 metros.
• 10BaseFL está capacitada para operar con FOIRL (Enlaces de Fibra
Optica entre Repetidores) y como sustitución de esta norma. Alcanza
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1000 metros operando con FOIRL y 2000 metros en uso exclusivo.
• 10BaseFP es la especificación para redes de fibra óptica pasivas, es
decir, sin repetidores. La topología que utiliza es en estrella y la
distancia máxima de segmento es de 500 metros.
ETHERNET 100 BASE T Ó FAST ETHERNET
Para redes Ethernet que necesitan mayores velocidades, se estableció la
norma Fast Ethernet (IEEE 802.3u). Esta norma elevó los límites de 10
Megabits por segundo (Mbps.) de Ethernet a 100 Mbps. con cambios
mínimos a la estructura del cableado existente. Hay tres tipos de Fast
Ethernet: 100 BASE-TX para el uso con cable UTP de categoría 5, 100
BASE-FX para el uso con cable de fibra óptica, y 100 BASE-T4 que utiliza un
par de cables más para permitir el uso con cables UTP de categoría 3. La
norma 100 BASE-TX se ha convertido en la más popular debido a su íntima
compatibilidad con la norma Ethernet 10 BASE-T. La tecnología 100 Base-
TX se basa en la especificación TP-PMD (Dependiente del medio físico de
par trenzado) del ANSI (Instituto Nacional de Estándares Americanos). Las
especificaciones ANSI TP-PMD soporta UTP (cable de par trenzado sin
blindaje) y STP (cable de par trenzado blindado). En cada punto de la red se
debe determinar el número de usuarios que realmente necesitan las
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prestaciones más altas, para decidir que segmentos del troncal necesitan ser
específicamente reconfigurados para 100 BASE-T y seleccionar el hardware
necesario para conectar dichos segmentos "rápidos" con los segmentos 10
BASE-T existentes.
Está especialmente indicado para cableado estructurado UTP/STP
categoría 5 y goza de gran aceptación en el mercado como siguiente paso
tecnológico de las redes Ethernet a 10 Mbps.
Sus características son:
• Velocidad de proceso de datos a 100 Mbps.
• La distancia máxima de un segmento es de 100 metros
• Compatibilidad con Ethernet a 10 Mbps.
• Bajo incremento del coste con respecto a 10 Base T.
Las ventajas de 100 Base T con respecto a otras tecnologías de conexión
de redes de alta velocidad son:
• Tecnología probada. La fiabilidad, solidez y bajo coste del protocolo
CSMA/CD ya está ampliamente probado.
• Migración sencilla. Proporciona el sistema más sencillo de migración
de 10 Base T a 100 Mbps.
• Solución flexible. Está dirigida a los más importantes tipos de
cableados instalados.
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• Tecnología de bajo coste.
• Respaldo de múltiples fabricantes.
A continuación se resumen los criterios que deben tenerse en cuenta
para el diseño de una red Ethernet:
• El segmento de cable, constituido por el coaxial y sus terminadores,
tendrá una longitud máxima de 500 m.
• El retardo de grupo RTD (Round Trip Delay) es el tiempo máximo que
puede transcurrir desde que un equipo terminal de datos comienza
una transmisión hasta que se detecta la colisión, si ésta se produce. El
RTD equivale al tiempo que tarda un bit en recorrer, ida y vuelta, la
distancia más larga existente entre dos nodos de la red, incluidos los
repetidores.
El valor del RTD depende de la configuración concreta de una red,
pero está limitado por la norma a un valor de 46,4 µs (aunque algunos
fabricantes son menos exigentes en el valor máximo del RTD, hasta
llegar a 51,2 µs).
No deben existir más de dos repetidores en el camino de transmisión
entre dos equipos terminales de datos de la red. Sin embargo, si la
configuración requiere más de dos repetidores o enlaces punto a punto con
una longitud combinada de más de 1 km debe ampliarse la limitación anterior
(RTD). (http://www.map.es/csi/silice/defglosario.html).
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ETHERNET 1000 BASE T (GIGABIT ETHERNET)
Para Shaughnessy (2000, p.52), la Gigabit Ethernet es una extensión a
1000 Mbps del estándar Ethernet. Relativamente nuevo como estándar, el
comité del IEEE 802.3 adoptó la especificación Gigabit Ethernet 802.z en
1998. La Gigabit Ethernet se conoce con el nombre de 1000 BaseX, en
referencia a la especificación para el cobre necesario para el cableado de
fibra óptica. La Gigabit Ethernet está siendo promovida por la alianza Gigabit
Ethernet, un grupo industrial sin intención de lucro, similar al foro ATM. Opera
sobre cables 1000 BaseTX o 1000 BaseFX. El empuje de Gigabit Ethernet
esta ampliamente motivado por su inherente compatibilidad con otras
especificaciones Ethernet (la original 10 Mbps Ethernet y la Fast Ethernet a
100 Mbps). La Gigabit Ethernet es el principal competidor de ATM para
reemplazar a FDDI como elección de red troncal. Su gran ventaja es su
familiaridad, dado que Ethernet es la tecnología omnipresente.
Originalmente diseñada como una tecnología LAN, a 1000 Mbps, la Gigabit
Ethernet puede escalarse a configuraciones WAN. Como Ethernet usa
tramas de tamaño variable, que oscilan entre los 64 bytes y los 1400 bytes
por trama, no disfruta de las inherentes características de QoS de ATM. Sin
embargo, muchos administradores de red local están parcialmente a favor de
la Gigabit Ethernet debido a que sus plantillas están familiarizadas con la
tecnología y presumiblemente no introduce la dificultad añadida de
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complejidad que requiere la adaptación LANE (Local Area Network
Emulation). Al igual que ATM, las redes troncales Gigabit Ethernet operan
sobre distintos tipos de cable de fibra óptica.
TOKEN RING
Es un sistema bastante usado aunque mucho menos que Ethernet. Llega
a conseguir velocidades de hasta 16 Mbps. aunque también existen
especificaciones para velocidades superiores. La topología lógica que usa es
en anillo aunque en la práctica se conecta en una topología física en estrella,
a través de concentradores llamados MAU (Multistation Access Unit). Es más
fácil de detectar errores que en Ethernet. Cada nodo reconoce al anterior y al
posterior. Se comunican cada cierto tiempo. Si existe un corte, el nodo
posterior no recibe información del nodo cortado e informa a los demás de
cual es el nodo inactivo.
Token Ring es el principal competidor de Ethernet como Estándar LAN.
Como estándar propio de Ln Token Ring es incompatible con Ethernet en
términos del NIC (Network Interface Card), conectores de cable y el software
que debe utilizarse. Token Ring toma su nombre del hecho de que define los
equipos conectados en un anillo lógico. Se utiliza lógico para definir a Token
Ring ya que el segmento LAN se comporta como un anillo pasando señales
de forma circular como si los dispositivos estuviesen realmente conectados a
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un cable que forma un bucle. Token Ring evita la competencia sobre el
segmento LAN, mediante un protocolo de paso de testigo, que regula el flujo
de trafico mediante el paso de una trama, llamada testigo, alrededor del
anillo. Solo al equipo que posee el testigo se le permite transmitir, por lo
tanto, elimina colisiones de paquetes. Shaughnessy (2000, p.44).
FIBER DISTRIBUTED DATA INTERFACE (FDDI)
FDDI es el acrónimo de Fiber Distributed Data Interface (Interfaz de fibra
de datos distribuidos), un protocolo a 100 Mbps que funciona obre medios de
cable de fibra óptica. Al igual que Token Ring de IBM, FDDI usa una
arquitectura de paso de testigo para controlar el acceso al medio,
aprovechando el ancho de banda efectivo de los 100 Mbps de velocidad.
La arquitectura de FDDI es atractiva para usarla como red troncal LAN,
especialmente para campus d oficinas y otras aplicaciones de área extensa.
El anillo dual proporciona trayectorias redundantes. Si funciona bien, el anillo
secundario se mantiene inactivo, pasando solo las tramas suficientes para
mantenerse a sí mismo en ejecución. El anillo secundario se pone en acción
cuando el anillo primero falla (los fallos se deben normalmente a un corte de
la fibra o una tarjeta de interfase de red defectuosa en algún lugar de la red).
Debido a su diseño, una FDDI puede tener como mucho 100 Km
configurada con cable de fibra óptica. La distancia que alcanza procede del
39
uso combinado de cable de fibra óptica y del acceso al medio por paso de
testigo, ambos soportan inherentemente distancias mas largas. El estándar
FDDI fue publicado por el Instituto Nacional Americano de estándares, en
1987. Shaughnessy (2000, p.53).
REDES DE ÁREA EXTENSA (WAN)
Una WAN (Wide Area Network) es un sistema de interconexión de
equipos informáticos geográficamente dispersos, que pueden estar incluso
en continentes distintos. El sistema de conexión para estas redes
normalmente involucra a redes públicas de transmisión de datos.
Para Tanenbaum (1997.p.11) “una red de área amplia o WAN (Wide Area
Network), se extiende sobre un área geográfica extensa a veces un país o
continente; contiene una colección de maquinas dedicadas a ejecutar
programas de usuarios (es decir de aplicación)”. A menudo una red se
localiza en situaciones físicas múltiples. Las redes de área extensa conectan
múltiples redes de área local que están geográficamente dispersas. Esto se
realiza conectando las diferentes LANs mediante servicios que incluyen
líneas telefónicas alquiladas (punto a punto), líneas de teléfono normales con
protocolos síncronos y asíncronos, enlaces vía satélite, y servicios
portadores de paquetes de datos. El sistema de conexión para estas redes
normalmente involucra a redes públicas de transmisión de datos.
40
PROTOCOLOS
Podemos definir un protocolo como el conjunto de normas que regulan la
comunicación (establecimiento, mantenimiento y cancelación) entre los
distintos componentes de una red informática. Existen dos tipos de
protocolos: protocolos de bajo nivel y protocolos de red.
Los protocolos de bajo nivel controlan la forma en que las señales se
transmiten por el cable o medio físico. Los protocolos de red son normas que
permiten a los ordenadores comunicarse.
Un protocolo define la forma en que las computadoras deben identificarse
entre si en una red, la forma en que los datos deben transitar por la red, y
cómo esta información debe procesarse una vez que alcanza su destino
final. Los protocolos también definen procedimientos para gestionar
transmisiones o "paquetes" perdidos o dañados. IOS (para redes CISCO),
IPX (para Novell NetWare), TCP/IP (para UNIX, WindowsNT, Windows 95/98
y otras plataformas), AppleTalk (para los computadoras Macintosh), y
NetBIOS/NetBEUI (para redes LAN Manager y WindowsNT) son algunos de
los protocolos más populares en la actualidad.
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
Como los segmentos troncales, el protocolo de comunicación utilizado por
41
el sistema operativo de red es una causa de la congestión en los segmentos
del entorno de trabajo. Entre las funciones del protocolo de comunicación se
encuentra la creación de conexiones de servicios, la obtención de
direcciones de estaciones de red y otras tareas asociadas con la
transferencia de datos desde una estación en una red hasta otra en otra red.
Apunta Parnell (1997,p.16), que los protocolos de comunicación operan en el
nivel de red, tal y como se describe en el Modelo de Interconexión de
Sistemas Abiertos de la Organización Internacional de Estandarización. Los
Protocolos de comunicación incluyen el Protocolo Internet (Internet Protocol,
IP) y el Protocolo de Intercambio de Paquetes entre Redes (Internetwork
Packet Exchange Protocol, IPX).
PROTOCOLO TCP/ IP
Es realmente un conjunto de protocolos, donde los más conocidos son
TCP (Transmission Control Protocol o protocolo de control de transmisión) e
IP (Internet Protocol o protocolo Internet). Dicho conjunto o familia de
protocolos es el que se utiliza en Internet. TCP/IP permite que en una misma
capa puedan haber diferentes protocolos en funcionamiento siempre que
utilicen las funciones suministradas por la capa inferior y provean a la
superior de otras funciones.
42
LA SUITE TCP/IP
Internet es un conglomerado muy amplio y extenso en el que se
encuentran computadoras con sistemas operativos incompatibles, redes más
pequeñas y distintos servicios con su propio conjunto de protocolos para la
comunicación. Ante tanta diversidad resulta necesario establecer un conjunto
de reglas comunes para la comunicación entre estos diferentes elementos y
que además optimice la utilización de recursos tan distantes. Este papel lo
tiene el protocolo TCP/IP. TCP/IP también puede usarse como protocolo de
comunicación en las redes privadas intranet y extranet. Las siglas TCP/IP se
refieren a dos protocolos de red, que son TCP Transmission Control Protocol
o Protocolo de Control de Transmisión e IP Internet Protocol o Protocolo de
Internet respectivamente. Estos protocolos pertenecen a un conjunto mayor
de protocolos. Dicho conjunto se denomina suite TCP/IP .
Los diferentes protocolos de la suite TCP/IP trabajan conjuntamente para
proporcionar el transporte de datos dentro de Internet (o Intranet). En otras
palabras, hacen posible que se acceda a los distintos servicios de la Red.
Estos servicios incluyen, transmisión de correo electrónico, transferencia de
ficheros, grupos de noticias, acceso a la World Wide Web, etc.
Hay dos clases de protocolos dentro de la suite TCP/IP que son:
Protocolos a nivel de red y protocolos a nivel de aplicación.
(http://www.map.es/csi/silice/defglosario.html)
43
PROTOCOLOS A NIVEL DE RED
Estos protocolos se encargan de controlar los mecanismos de
transferencia de datos. Normalmente son invisibles para el usuario y operan
por debajo de la superficie del sistema. Dentro de estos protocolos tenemos:
TRANSFER CONTROL PROTOCOL (TCP)
Controla la división de la información en unidades individuales de datos
(llamadas paquetes) para que estos paquetes sean encaminados de la forma
más eficiente hacia su punto de destino. En dicho punto, TCP se encargará
de reensamblar dichos paquetes para reconstruir el fichero o mensaje que se
envió. En la capa de transporte, las tareas realizadas incluyen asegurarse de
que el receptor no se asustara con tantos paquetes a la vez, que los
paquetes se han recibido y retransmitiendo los paquetes que se han perdido.
Por ejemplo, cuando se nos envía un fichero HTML desde un servidor Web,
el protocolo de control de transmisión en ese servidor divide el fichero en uno
o más paquetes, numera dichos paquetes y se los pasa al protocolo IP.
Aunque cada paquete tenga la misma dirección IP de destino, puede seguir
una ruta diferente a través de la red. Del otro lado (el programa cliente en
nuestra computadora), TCP reconstruye los paquetes individuales y espera
hasta que hayan llegado todos para presentárnoslos como un solo fichero.
44
INTERNET PROTOCOL (IP)
Se encarga de repartir los paquetes de información enviados entre la
computadora local y las computadoras remotas. Esto lo hace etiquetando los
paquetes con una serie de información, entre la que cabe destacar las
direcciones IP de los dos computadoras. Basándose en esta información, IP
garantiza que los datos se encaminarán al destino correcto. Los paquetes
recorrerán la red hasta su destino (que puede estar en el otro extremo del
planeta) por el camino más corto posible gracias a unos dispositivos
denominados encaminadores o routers.
PROTOCOLOS A NIVEL DE APLICACIÓN
Aquí tenemos los protocolos asociados a los distintos servicios de
Internet, como FTP, Telnet, Gopher, HTTP, etc. Estos protocolos son visibles
para el usuario en alguna medida. Por ejemplo, el protocolo FTP (File
Transfer Protocol) es visible para el usuario. El usuario solicita una conexión
a otra computadora para transferir un fichero, la conexión se establece, y
comienza la transferencia. Durante dicha transferencia, es visible parte del
intercambio entre la máquina del usuario y la máquina remota (mensajes de
error y de estado de la transferencia, como por ejemplo cuantos bytes del
fichero se han transferido en un momento dado).
45
COMO TRABAJA TCP/IP
TCP/IP opera a través del uso de una pila. Dicha pila es la suma total de
todos los protocolos necesarios para completar una transferencia de datos
entre dos máquinas (así como el camino que siguen los datos para dejar una
máquina o entrar en la otra). La pila está dividida en capas, como se ilustra
en la figura siguiente:
CUADRO 1. NIVELES DEL PROTOCOLO TCP/IP. (Tanenbaum, 1997, p.211)
EQUIPO SERVIDOR Ó CLIENTE
Capa de Aplicaciones
Cuando un usuario inicia una transferencia de datos, esta capa pasa la solicitud a la Capa de Transporte.
Capa de Transporte
La Capa de Transporte añade una cabecera y pasalos datos a la Capa de Red.
Capa de Red
En la Capa de Red, se añaden las direcciones IP de origen y destino para el enrutamiento de datos.
Capa de Enlace de Datos
Ejecuta un control de errores sobre el flujo de datos entre los protocolos anteriores y la Capa Física.
Capa Física
Ingresa o egresa los datos a través del medio físico, que puede ser Ethernet vía coaxial, PPP vía módem, etc.
Después de que los datos han pasado a través del proceso ilustrado en la
figura anterior, viajan a su destino en otra máquina de la red. Allí, el proceso
se ejecuta al revés (los datos entran por la capa física y recorren la pila hacia
46
arriba). Cada capa de la pila puede enviar y recibir datos desde la capa
adyacente. Cada capa está también asociada con múltiples protocolos que
trabajan sobre los datos.
PROTOCOLO DE INTERCAMBIO DE PAQUETES ENTRE REDES (INTERNETWORK PACKET EXCHANGE PROTOCOL, IPX).
Apunta Parnell (1997, p.16), ciertos protocolos de comunicación generan
mucho trafico, debido a que por cada petición de servicio que se realiza
requieren una respuesta de la estación que está otorgando dicho servicio.
Debido a esta conversación constante entre el peticionario y el concesionario
del servicio, estos protocolos se denominan protocolos conversacionales.
IPX, es el clásico ejemplo de protocolo conversacional –solicitud, respuesta,
de nuevo solicitud, de nuevo respuesta-. Normalmente estas solicitudes
requieren de mas de un paquete.
En este mismo orden de ideas expresa Ford (1998, p.91), que IPX es el
protocolo original de la capa de red (capa 3) de Net Ware, utilizado para
rutear paquetes por una red. IPX s un protocolo de red no orientado a la
conexión que se basa en datagramas y, como tal es semejante al Protocolo
Internet que esta en las redes TCP/IP.
IPX utiliza los servicios de un protocolo de ruteo llamado PIR (Protocolo
de Información de Ruteo). El PIR de IPX envía actualizaciones de ruteo
cada minuto. A fin de realizar decisiones de ruteo de óptima trayectoria, el
47
PIR de IPX , utiliza un pulso como medida , que en un principio es el retardo
esperado cuando se utiliza un longitud particular. Cada pulso tiene una
duración de 1/8 de segundo. El PIR de IPX no es compatible con las
implementaciones de PIR de que se utilizan en otros ambientes de red.
Aunque cada protocolo de la red es diferente, todos pueden compartir el
mismo cableado físico. Este concepto es conocido como "independencia de
protocolos," lo que significa que dispositivos que son compatibles en las
capas de los niveles físico y de datos permiten al usuario ejecutar muchos
protocolos diferentes sobre el mismo medio físico.
CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN
La transmisión es el mecanismo por el cual una red de área extensa
envía señales eléctricas. El método y la calidad de la transmisión determinan
si la estación de destino recibe datos que puede entender y procesar, o si se
recibe “basura electrónica”, y debe solicitar una retransmisión. Los sistemas
de transmisión tienen varios componentes. Muchos de los métodos de
transmisión mas ampliamente utilizados hoy fueron desarrollados en sus
orígenes para transmitir voz como parte de la red telefónica. Conforme fue
creciendo la demanda de conexiones al área extensa, se fueron adaptando
estos sistemas de transmisión de voz para transmitir datos. Para comprender
que son estos componentes y como funcionan conjuntamente, definiremos
48
que es un medio de transmisión.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
El componente fundamental de cualquier sistema de transmisión es el
medio de transmisión, puesto que este es el material a través del cual viajan
las señales de datos. Parnell (1997, p.51). El medio de transmisión es la
facilidad física usada para interconectar juntas, estaciones de usuarios y
dispositivos para una red de transporte de información entre los mismos.
Existen dos categorías generales en las cuales se dividen los medios de
transmisión, medios guiados y no guiados.
El propósito de los medios de transmisión físicos, es transportar una
corriente de bits de una equipo a otro en diferentes puntos de la red. Una
parte importante en el diseño de una red es la correcta selección del medio
físico apropiado al entorno existente. Actualmente, se emplean básicamente
tres tipos de cables o medios físicos guiados: cable coaxial, cable de par
trenzado fibra óptica y entre los no guiados está las microondas.
CABLE COAXIAL
Un cable coaxial consiste en un alambre de cobre rígido como núcleo,
rodeado por un material aislante. El aislante esta forrado por un conductor
49
cilíndrico, que con frecuencia es una malla de tejido fuertemente trenzado. El
conductor externo se cubre con una envoltura protectora de plástico. La
construcción y el blindaje del cable coaxial le confieren una buena
combinación de elevado ancho de banda y excelente inmunidad al ruido. El
cable coaxial tiene un mayor ancho de banda y una mejor inmunidad contra
el ruido que el par trenzado, así que puede abarcar tramos más largos a
velocidades mayores. Una clase es el cable coaxial de 50 ohms, que se usa
comúnmente para transmisión digital, y la otra es el de 75 ohms, que se usa
mas comúnmente para la transmisión analógica.
FIGURA 8. ESTRUCTURA INTERNA DEL CABLE COAXIAL. (http://www.bolnet.com)
PAR TRENZADO
El medio de transmisión mas viejo y toda vía más común es el par
trenzado. Para Tanenbaum (1997.p.), un cable de par trenzado consiste de
dos alambres de cobre aislados de aproximadamente 1 milímetro de grueso.
50
Los alambres se trenzan en forma helicoidal. El propósito de torcer los
alambres es reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos.
Dos alambres paralelos constituyen una antena simple; un par trenzado no.
La aplicación más común de par trenzado es en un sistema telefónico. Casi
todos los teléfonos se conectan a la central telefónica por un par trenzado.
Se pueden tender varios kilómetros de este tipo de cable sin necesidad de
amplificación, pero se necesitan amplificadores para distancias mayores. Su
ancho de banda depende de su grosor y de la distancia del tendido. Cuando
muchos pares entrelazados corren distancias sustanciales en paralelo, como
cuando los cables que van de un edificio de departamentos a la central
telefónica, se atan en un haz y se forman con una funda que los protege.
El cable de par trenzado no apantallado UTP (Unshilled Twisted Pair),
ofrece muchas ventajas respecto de los cables coaxiales, dado que son
ligeramente caros y requieren algún cuidado durante la instalación. El cable
UTP es similar, o incluso el mismo, que el cable telefónico que puede estar
instalado y disponible para la red en muchos edificios.
Existe una gran variedad de calidades de este tipo de cable. El cable UTP
categoría 5 es el de mejor calidad, mas caro y ofrece soporte para la
transmisión hasta 100 Mbps, el cable UTP categoría 4, soporta velocidades
de hasta 20 Mbps, y el de categoría 3 hasta 16 Mbps. Los cables de
categorías 1 y 2, los mas asequibles, fueron diseñados principalmente para
aplicaciones de voz y transmisiones de baja velocidad (menos de 5 Mbps).
51
FIGURA 9. CABLE DE PAR TRENZADO UTP. (http://www.bolnet.bo/eldiario/sucre57.htmlcom).
FIGURA 10. ESTRUCTURA INTERNA DEL CABLE UTP. (http://www.bolnet.bo/eldiario/sucre57.htmlcom).
FIBRA ÓPTICA
Los cables de fibra óptica transportan los datos transmitidos en forma de
un haz de luz fluctuante (fotones) dentro de una fibra de vidrio. Las ondas de
luz tienen un ancho de banda muy superior al de las ondas eléctricas, debido
a los anchos de banda inherentes a las frecuencias ópticas, lo que le permite
52
a este tipo de cable alcanzar tasas de transmisión de cientos de Mbps. El
cables de fibra óptica es mas caro, pero es inestimable para las situaciones
donde las emisiones eléctricas y los riesgos medioambientales son una
preocupación. El cable de fibra óptica es muy útil en áreas donde hay
grandes cantidades de interferencias electromagnéticas, como cerca de
plantes de energía de una fabrica.
FIGURA 11. CABLE DE FIBRA ÓPTICA. (http://www.bolnet.com).
Para Tomasi (1996.p.775), las comunicaciones, a través de fibra de vidrio,
tienen varias ventajas abrumadoras sobre las comunicaciones que usan
facilidades de cable metálico o coaxial convencional. Los sistemas de fibra
tiene una mayor capacidad debido a los anchos de banda inherentemente
mas grandes y disponibles con las frecuencias ópticas. Los cables metálicos
exhiben en el medio inductancia y capacitancia a lo largo de sus
conductores. Estas propiedades causan que actúen como filtros pasa-bajas
que limitan sus frecuencias de transmisión. Los cables de fibra óptica son
inmunes a la diafonía causada por inducción magnética y a las interferencias
estáticas causadas por relámpagos, motores eléctricos, luces fluorescentes y
53
otras fuentes de ruido eléctrico, debido a que las fibras ópticas no son
portadoras de electricidad no tiene un campo magnético asociado a ellas.
Además las fibras óptica no radian energía de RF por lo que no pueden
causar interferencia con otros sistemas de comunicación.
El espectro de frecuencias se extiende, desde las frecuencias subsónicas
(unos cuantos hertz) a los rayos cósmicos (1022 Hz). El espectro de
frecuencia de la luz se puede dividir en tres bandas generales: infrarroja,
visible y ultravioleta.
Cuando se trata de con ondas electromagnéticas de frecuencia superior,
tales como la luz, es común usar unidades de longitud de onda en lugar de
frecuencia. La longitud de onda depende de la frecuencia de la onda y la
velocidad de la luz, por lo que la formula matemática de una longitud de onda
es
λ = C / f
en donde λ = longitud de onda (metros por ciclo)
C = velocidad de la luz (3 x 108 m / s)
f = frecuencia (hertz)
Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, al propagarse
a través de un vacío, y casi a la velocidad de la luz, cuando se propaga por el
aire. Sin embargo, en las líneas de transmisión metálica, donde el conductor
es generalmente de cobre, una onda electromagnética viaja mucho mas
lenta. Matemáticamente, el factor de velocidad Vf es: Vf = Vp / c
54
en donde Vf = Factor de velocidad
Vp = Velocidad real de propagación
c = velocidad de propagación en el espacio libre
La velocidad a la que viaja una onda electromagnética, en una línea
de transmisión depende de la constante dieléctrica del material aislante que
separa los dos conductores. El factor de velocidad se puede obtener,
aproximadamente, con la fórmula
Vf = 1 / √εr
en donde εr es la constante dieléctrica de un material determinado
( permeabilidad del material relativo a la permeabilidad del vacío, la relación
es ε / ε0 ).
Con las frecuencias de luz, una longitud de onda es frecuentemente
establecida en micrones, o nanómetros. Sin embargo cuando se describe el
espectro óptico, la unidad utilizada es el Ángstrom.
Esencialmente hay tres tipos de fibras ópticas disponibles actualmente.
Las tres variedades están construidas de vidrio, plástico o una combinación
de vidrio y plástico. Las tres variedades son: el núcleo y cubierta de plástico,
el núcleo de vidrio y la cubierta de plástico (PCS) y el núcleo y cubierta de
vidrio (SCS).
La luz puede propagarse por un cable de fibra óptica, por reflexión o
refracción. Como se propaga la luz depende del modo de propagación y
55
perfil del índice de la fibra. En la terminología de la fibra la palabra modo
simplemente significa trayectoria. Si hay solo una trayectoria que la luz
puede tomar en el cable, se llama mono modo, pero si hay mas de una
trayectoria se llama multimodo.
TABLA 1. Factores de velocidad TABLA 2. Constantes Dieléctricas Material Factor de velocidad Material Constante dieléctrica Aire 0.95 - 0.975 Vacío 1 Hule 0.56 - 0.65 Aire 1.006 Polietileno 0.66 Teflón 2.0 Teflón 0.70 Papel parafinado 2.5 Espuma de teflón 0.82 Hule 3.0 Pins de teflón 0.81 Mica 5.0 Espiral de teflón 0.81 Vidrio 7.5 FUENTE: (Tomasi,1996, p.333)
FIGURA 12. CONO DE ACEPTACIÓN DE LA LUZ. (http://www.bolnet.com)
56
GUÍAS DE ONDA
Para Tomasi (1996.p.411), las líneas de transmisión de cables paralelos,
incluyendo los cables coaxiales, no pueden propagar eficazmente la energía
electromagnética arriba de 1 GHz, y en las frecuencias arriba de 15 GHz son
inservibles para distancias mayores de unas pulgadas. Esto se debe a la
atenuación causada por el efecto Piel y por las perdidas de radiación.
Además las líneas de transmisión de cables paralelos no se pueden utilizar
para propagar señales con altas potencias, porque el alto voltaje asociado
con ellas causa que el dieléctrico que separa los dos conductores se rompa.
Existen varias alternativas incluyendo cables de fibra óptica y guías de onda
de microondas.
En su forma más sencilla una guía de onda es un tubo conductor hueco,
por lo general rectangular en sección transversal, pero también puede ser
circular o elíptico. Una guía de onda no conduce corriente en el sentido real,
sino que sirve como un limite que confina la energía electromagnética. Las
paredes de la guía de onda son conductores y por tanto reflejan energía
electromagnética de la superficie. Si la guía de onda es un buen conductor y
muy delgado, fluye poca corriente en las paredes interiores y en
consecuencia, se disipa muy poca potencia. En una guía de onda la
conducción de energía no ocurre en las paredes de la guía de onda, sino a
través del dieléctrico dentro de la guía de onda, que por lo general es aire
57
deshidratado o un gas inerte. En esencia una guía de onda es análoga a un
conductor de cable metálico con el interior removido. La energía
electromagnética se propaga a lo alargo de la guía de onda reflejándose
hacia un lado y otro en un patrón de zigzag. Por tanto, la guía de onda se
restringe por lo regular a frecuencias superiores a 1 GHz.
MICROONDAS
Las microondas se definen como un sistema de transmisión de punto a
punto, por línea de visibilidad directa de señales a altas frecuencias, donde la
antena y el sistema están conectados mediante un repetidor de microondas.
Por encima de 100 MHz las ondas viajan en línea recta, y por tanto se
pueden enfocar en un haz estrecho. Concentrar toda la energía de un haz
pequeño con una antena parabólica produce una señal mucho más alta, en
relación con el ruido, pero las antenas transmisoras y receptoras deben de
estar muy bien alineadas entre sí. Explica Tomasi (1996.p.694), “ los
sistemas de microondas utilizan transmisión de línea de vista. Tiene que
haber una ruta de señal directa, de línea de vista entre las antenas de
transmisión y recepción. En consecuencia, si una ruta de señal experimenta
una degradación severa, ocurrirá una interrupción del servicio”. En este
mismo orden de ideas agrega el autor que en un sistema de transmisión por
microondas la distancia permisible entre un transmisor de microondas FM y
58
su receptor de microondas asociado dependa de algunas variables del
sistema, como la potencia de salida del transmisor, el umbral de ruido del
receptor, terreno, condiciones atmosféricas, capacidad del sistema, objetivos
de confiabilidad y las expectativas del funcionamiento. Típicamente esta
distancia esta comprendida entre 15 y 40 millas. Los sistemas de microondas
de largo alcance abarcan distancias mucho más largas que estas.
SISTEMAS DE TRANSMISIÓN
El conjunto formado por todos los dispositivos de transmisión conectados
por el medio se denomina el sistema de transmisión. Los sistemas de
transmisión normalmente transmiten varios canales de señales de manera
simultánea, y pertenecen a uno de estos dos tipos: analógico y digital.
SISTEMAS DE TRANSMISIÓN ANALÓGICOS
Los sistemas de transmisión analógicos se diseñaron para transmitir
señales de voz. Aunque pueden transportar señales de datos, realmente son
mejores para señales de voz.
Para enviar datos sobre un sistema de transmisión analógico, se debe
primero cargar los datos en una señal analógica a través de un módem. La
59
unidad de servicio digital entonces envía la señal sobre el medio de
transmisión a un multiplexor por división de frecuencia (Frequency Division
Multiplexor, FDM), El FDM empaqueta las señales de manera que pueda
enviar múltiples señales sobre el medio de transmisión simultáneamente.
MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM)
Explica Tomasi (1996, p.674) que en la multiplexión por división de
frecuencia (FDM), múltiples fuentes que originalmente ocupaban el mismo
espectro de frecuencias se convierten, cada una, a bandas de frecuencia
diferentes y se transmiten simultáneamente en un solo medio de transmisión.
Así, muchos canales de banda relativamente angosta, se pueden transmitir
en un solo sistema de transmisión de banda ancha.
El FDM es un esquema de multiplexión analógica; la información que
entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica en toda la
transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda de radiodifusión comercial de
AM, que ocupa un espectro de frecuencias desde 535 a 1605 KHz. Cada
estación lleva una señal de inteligencia con un ancho de banda de 0 a 5 KHz.
Si el audio de cada estación se transmitiera con el espectro original de
frecuencias. Seria imposible separar una estación de la otra. En lugar de eso,
cada estación modula la amplitud de una frecuencia de portadora y produce
una señal de doble banda lateral de 10 KHz. Debido a que las frecuencias de
60
portadora, de la estaciones adyacentes, están separadas por 10 KHz , la
banda total comercial de AM se divide en 107 fracciones, de frecuencias de
10 KHz, apiladas unas a otras, en el dominio de la frecuencia. Para recibir
una estación en particular, simplemente se sintoniza un receptor a la banda
de frecuencia asociada a las transmisiones de esa estación.
Hay muchas otras aplicaciones para FDM, como FM comercial, difusión
de televisión y sistemas de telecomunicaciones de gran volumen. Dentro de
cualquiera de las bandas de radiodifusión comercial, las transmisiones de
cada estación son independientes de las transmisiones de todas las otras
estaciones. En consecuencia, el proceso de multiplexión se realiza sin
ninguna sincronización entre las estaciones. Con un sistema de
comunicación por teléfono de gran volumen, muchos canales de teléfono, de
banda de voz, se pueden originar de una fuente común y terminar en un
destino común. El equipo terminal de fuente y destino probablemente sea un
sistema de conmutación electrónica de alta capacidad. Debido a la
posibilidad de que un gran numero de canales de banda angosta se originen
y terminen en la misma localidad, todas las operaciones de multiplexión y
demultiplexión deben de estar sincronizadas.
LA JERARQUIA FDM DE AT&T
Aunque AT&T no es el único portador común de larga distancia, en
61
Estados Unidos, aun proporciona una gran mayoría de los servicios de larga
distancia y, por ningún otro motivo que su increíble tamaño, se ha convertido
esencialmente en la organización de estándares de la industria del teléfono
en Estados Unidos.
CANAL DE MENSAJES
El canal de mensajes es el bloque básico con el que esta construida la
jerarquía FDM. El canal de mensaje básico originalmente se destino para la
transmisión de voz, aunque ahora incluye cualquier transmisión que utiliza
frecuencias de banda de voz (0 a 4 KHz), como los circuitos de datos de
banda de voz. El circuito de banda de voz básico tiene una limitación de
banda de 300 a 3000 Hz, aunque por razones practicas esta considerado
como un canal de 4 KHz.
GRUPO BASICO
Un grupo básico es el siguiente nivel mas alto en la jerarquía FDM, arriba
del canal de mensaje básico y es, en consecuencia, el primer paso de
multiplexión para los canales de mensaje. Un grupo básico esta formado por
12 canales de banda de voz apilados, unos junto a otros, en el dominio de la
frecuencia. El bloque de modulación de 12 canales se llama un banco
62
de canales tipo A ( analógico). La salida del grupo de 12 canales, del banco
de canales tipo A, es el bloque estándar para construir la mayoría de los
sistemas de comunicación de banda ancha de largo alcance.
SUPERGRUPO BASICO
El siguiente nivel mas alto en la jerarquía FDM, es la combinación de
cinco grupos en un supergrupo. La multiplexión de cinco grupos se realiza en
un banco de grupos. Un solo supergrupo puede llevar información de 60
canales VB o manejar datos de alta velocidad de hasta 250 Kbps.
GRUPO MAESTRO BASICO
El siguiente nivel mas alto en la jerarquía FDM, es el grupo maestro
básico. Un grupo maestro esta formado por 10 supergrupos (10 supergrupos
de 5 grupos cada uno = 600 canales VB). Los supergrupos se combinan en
bancos de súper grupos para formar grupos maestros.
AGRUPACIONES MÁS GRANDES
Los grupos maestros pueden multiplexarse aun más en bancos de grupos
63
maestros para formar grupos jumbo, multigrupos jumbo y supergrupos
jumbo. Un canal de radio de microondas, FDM / FM básico, lleva tres grupos
maestros (1800 canales VB), un grupo jumbo tiene 3600 canales VB, y un
supergrupo jumbo tiene tres grupos jumbo (10800 canales VB).
SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DIGITALES
Los sistemas de transmisión digitales fueron diseñados especialmente
para transmisión de datos. Un sistema de transmisión digital transporta
señales digitales, el mismo tipo de señales que producen las computadoras.
Por tanto, no es necesario un módem para convertirlas las señales digitales
de la computadora en analógicas, tal como se hace en un sistema de
transmisión analógico. Sin embargo, será necesaria una unidad de servicio
digital (DSU).
La DSU no convierte la señal, pero proporciona control de transmisión,
sincronización de temporización y sincronización de trama a la señal digital.
Después, la DSU envía la señal sobre el medio de transmisión a un
multiplexor por división en el tiempo (Time Division Multiplexor, TDM). El
TDM empaqueta las señales, al igual que un FDM. Sin embargo, lo realiza de
manera diferente. En lugar de asignar un rango de frecuencias a las distintas
señales de transmisión, el TDM asigna ranuras de tiempo a las diferentes
64
señales de transmisión. Tomasi (1996,p.644).
MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM)
Agrega Tomasi (1996, p.645), con TDM, las transmisiones para fuentes
múltiples ocurren sobre el mismo medio pero no al mismo tiempo. Las
transmisiones de varias fuentes se intercalan en el dominio del tiempo. El
tipo más común de modulación utilizada con los sistemas TDM es
modulación de pulsos codificados (PCM). Con un sistema PCM – TDM, se
muestran dos o más canales de banda de voz, convertidos a códigos PCM, y
luego se utiliza el proceso de multiplexión por división de tiempo en un solo
par de cables metálicos o en un cable de fibra óptica.
Cada canal, de manera alternada se usa y se convierte a un código PCM.
Mientras que el código PCM para el canal 1 se esta transmitiendo, el canal 2
se esta usando y convirtiendo a un código PCM. Mientras que el código PCM
del canal 2 se esta transmitiendo, la siguiente señal se toma del canal 1 y se
convierte a códigos PCM y se transmiten.
El proceso de multiplexión es simplemente un interruptor con dos
entradas y una salida, para este caso. El canal 1 y el canal 2 se seleccionan
de forma alterna y se conectan a la salida del multiplexor. El tiempo que toma
transmitir una señal en cada canal se llama tiempo de trama. El código PCM
para cada canal ocupa una ranura de tiempo fija (ciclo) dentro de la trama
65
total de TDM. Con un sistema de dos canales, el tiempo asignado para cada
canal, es igual a la mitad de la trama del tiempo total. Por lo tanto, el tiempo
total de la trama es igual a la inversa de la razón de muestreo (1 / fS ). Tomasi
(1996, p.645).
SISTEMA DE PORTADORA DIGITAL T1
Una portadora digital es un sistema de comunicación que utiliza pulsos
digitales para codificar información en lugar de señales analógicas. Este
sistema es el estándar telefónico en Estados Unidos.
Una portadora T1 multicanaliza por división de tiempo 24 muestras
codificadas en PCM para una transmisión, en un solo par de cables
metálicos o de fibra óptica. De esta forma, el multiplexor es simplemente un
interruptor, excepto que ahora tiene 24 entradas y una salida. Los 24 canales
de banda de voz se seleccionan en secuencia y se conectan a la salida del
multiplexor.
Cada canal de banda de voz ocupa un ancho de banda de 300 a 3000
Hz. Simplemente, un multiplexando por división de tiempo 24 canales de
banda de voz, no constituye en si una portadora T1.En este momento, la
salida del multiplexor es simplemente una señal digital multicanalizada (DS-
1). No se convierte realmente en una portadora T1, hasta que sus líneas
estén codificadas y colocadas en los pares de cables, acondicionados
66
especialmente, llamadas líneas T1. Con el sistema de portadora T1 del
sistema Bell, los bancos de canales tipo D (digital) realizan las muestras,
codificación y el uso de multiplexación con los 24 canales de banda de voz.
Cada canal contiene un código PCM de 8 bits y se muestrea 8000 veces por
segundo. Cada canal se muestrea a la misma velocidad pero no al mismo
tiempo. Por lo tanto, se transmite una señal PCM codificada de 64 Kbps para
cada canal de banda de voz durante cada trama.
8 bits / muestra x 8000 muestras / segundo = 64 Kbps.
Dentro de cada trama se agrega un bit adicional llamado bit de trama. El
bit de trama ocurre a una velocidad de 8000 bps y se recupera en los
circuitos del receptor y se utiliza para mantener la sincronización de la trama
y la señal, entre el transmisor y el receptor TDM. Como resultado cada trama
TDM contiene 193 bits. Es decir:
8 bits/canal x 24 canales / trama = 192 bits / trama + 1 bit de trama / trama
= 193 bits / trama.
Como resultado, la velocidad de la línea para la portadora T1 es:
Velocidad de la línea = 193 bits / trama x 8000 tramas / segundo
Velocidad de la línea = 1,544 Mbps. Tomasi (1996, p.646).
SISTEMA DE PORTADORA DIGITAL E1
Este tipo de portadora digital al igual que el sistema T1 explicado
67
anteriormente, también es un sistema de comunicación que utiliza pulsos
digitales para codificar información en lugar de señales analógicas.
Este sistema es el estándar telefónico utilizado en Europa y que fue
creado por la CCITT (Comité Consultatif International Telephonique et
Telegraphique).
Una portadora E1 multicanaliza por división de tiempo 32 muestras
codificadas en PCM para una transmisión, en un solo par de cables
metálicos o de fibra óptica. De esta forma, el multiplexor es simplemente un
interruptor, excepto que ahora tiene 32 entradas y una salida.
Con el sistema E1, una trama de 125 µs se divide en 32 ranuras de
tiempo iguales. La ranura de tiempo 0 se utiliza para un patrón de alineación
de trama y para un canal de alarma. La ranura de tiempo 17 se utiliza para
un canal de señalización común.
La señalización para todos los canales de banda de voz se realiza en el
canal de señalización común. En consecuencia, 30 canales de banda de voz
son utilizados en la multiplexión por división de tiempo en cada trama CCITT.
Con el estándar E1, cada ranura de tiempo tiene 8 bits. Por consiguiente, él
número total de bits por trama es:
8 bits / ranura de tiempo x 32 ranuras de tiempo / trama = 256 bits / trama
y la velocidad de la línea es:
Velocidad de la línea = 256 bits / trama x 8000 tramas / segundo = 2.048
Mbps. Tomasi (1996, p.652).
68
INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS
Para Tomasi (1996, p.558), el termino de interconexión de sistemas
abiertos (OSI) es el nombre dado a un conjunto de estándares para las
comunicaciones entre computadoras. El propósito fundamental de los
estándares OSI es servir como guía estructural para intercambiar información
entre computadoras, terminales y redes. El OSI esta apoyado por la ISO y
la ITU (International telecomunication Union), las cuales han trabajado juntas
para establecer un conjunto de estándares ISO y recomendaciones UIT-T,
las cuales son esencialmente idénticas. En este mismo orden de ideas
Huidobro (1990, p.125) opina que este modelo conocido como OSI (Open
System Interconection) o interconexión de sistemas abiertos, trata de
normalizar los diversos y numerosos elementos que existen en cualquier red
de terminales, definiendo 7 capas o niveles: capa de medios físicos, capa de
enlace de datos, capa de red, capa de transporte, capa de sesión, capa de
presentación y capa de aplicaciones.
CAPA DE MEDIOS FÍSICOS
La capa de medios físicos define las características mecánicas, eléctricas,
funcionales y de procedimientos para activar, mantener y desactivar
conexiones físicas, para la transmisión de bits entre las entidades de la capa
69
de enlace de datos, posiblemente a través de sistemas intermedios,
realizando cada uno de ellos transmisiones de bits a través de la capa uno.
Para Tomasi (1996, p.558),indica que la capa física es el nivel mas bajo
de la jerarquía y especifica los estándares físicos, eléctricos, funcionales y de
procedimiento para ingresar a la red de comunicaciones de datos. Las
definiciones como niveles de corriente y voltaje máximo y mínimo e
impedancias del circuito se hacen en la capa física.
CAPA DE ENLACE DE DATOS
El propósito de este nivel es convertir el medio de transmisión crudo en
uno que esté libre de errores de transmisión. El remitente parte los datos de
input en marcos de datos (algunos cientos de bytes) y procesa los marcos de
acuse. Este nivel maneja los marcos perdidos, dañados, o duplicados.
Regula la velocidad del tráfico. En una red de broadcast, un subnivel (el
subnivel de acceso medio, o medium access sublayer) controla el acceso al
canal compartido. Para Huidobro (1990, p.125), las funciones de la capa de
enlace de datos son:
a) Detectar y posiblemente corregir errores en la capa de medios físicos.
b) Proporcionar una capa de red con la capacidad de pedir el
establecimiento de circuitos de datos de la capa uno, es decir con la
capacidad de controlar el cierre de circuitos.
70
El propósito de esta capa es proveer medios funcionales y de
procedimientos para activar, mantener y desactivar una o mas conexiones de
enlace de datos entre unidades de la capa de red.
Igualmente Hopper (1989, p.8) expresa que el nivel de enlace de datos
toma el sistema de comunicaciones a partir de los bits que da el nivel físico y
le superpone un medio de transmisión de datos e información de control. En
este nivel se realiza el reconocimiento de la recepción de datos, así como el
control de errores, con la posibilidad de retransmisión si es necesario.
CAPA DE RED
La capa de red se ocupa del control de la operación de la subred y es un
punto de suma importancia en su diseño, es la determinación sobre como
encaminar los paquetes del origen al destino. Afirma Tomasi (1996, p.559),
que la capa de red determina que configuración de red (marcación dedicada
o en paquetes), es la mas apropiada para la función que proporciona la red.
Esta capa de red define el mecanismo en el cual los mensajes se dividen en
paquetes de datos y son enrutados desde un nodo de salida a un nodo
receptor dentro de una red de comunicaciones.
Asimismo expresa Huidobro (1990, p.126), la capa de red debe
proporcionar una trayectoria de conexión, entre una pareja de entidades de
capa de transporte, pasando posiblemente por una intermediarios. En esta
71
capa se agrupan protocolos de retorno para el funcionamiento de la red, tales
como algoritmos de rotación y control de congestión de la red. La capa de
red suministra los medios para establecer, mantener y terminar conexiones
de red entre sistemas que contiene entidades de aplicación comunicantes.
Suministra también los medios funcionales y de procedimiento para la
transferencia de información.
CAPA DE TRANSPORTE
Explica Huidobro (1990, p.126), su propósito es, proporcionar servicios de
transferencia transparente de datos entre entidades de la capa de sesiones.
El termino transparente se refiere al hecho de que las entidades de sesión,
no necesitan conocer los detalles por las cuales se consigue una
transferencia de datos fiable y económica. Los usuarios del transporte son
identificados por la capa de transporte solo por su dirección de transporte; el
servicio de transferencia de datos es suministrado a las entidades
direccionables sin considerar su localización. Así mismo Tomasi (1996,
p.559), expresa que la capa de transporte controla la integridad de un
extremo en el otro extremo del mensaje, la cual incluye mensajes de ruteo,
segmentación y recuperación del error. La capa de transporte es la capa más
alta en términos de comunicación. Las capas por encima de la capa de
transporte no consideran los aspectos tecnológicos de la red.
72
CAPA DE SESIÓN
Su objetivo es organizar y sincronizar el dialogo y gestión de transferencia
de datos entre entidades comunicantes. Para ello la capa de sesión
suministra servicios para el establecimiento de una conexión de sesión entre
dos entidades de presentación, a través del uso de una conexión de
transporte.
Con la capa de sesión explica Hallsall (1998, p.17), dos entidades de
protocolo de la capa de aplicación pueden organizar y sincronizar su dialogo
y gestionar el intercambio de sus datos. La capa de sesión se encarga de
establecer y liberar un canal de comunicación entre dos entidades de
protocolo de la capa de aplicación mientras dure la transacción de red
completa. Además la capa de sesión proporciona varios servicios opcionales,
entre ellos los siguientes:
• Gestión de interacciones. El intercambio de datos asociado a un dialogo
puede ser dúplex o semidúplex, en este caso el protocolo de la capa de
sesión proporciona recursos para controlar el intercambio de datos en
forma sincronizada.
• Sincronización. Si la transacción de la red es prolongada, el usuario
puede optar por establecer periódicamente puntos de sincronización
asociados a la transferencia.
• Informe de excepciones. La capa de sesión puede notificar a la capa de
73
aplicación la ocurrencia de excepciones no recuperables durante una
transacción.
CAPA DE PRESENTACIÓN
Esta capa realiza los servicios que pueden ser seleccionados por la capa
de aplicaciones para la interpretación de la síntesis de los datos transmitidos.
Estos servicios gestionan la entrada, transferencia, presentación y control de
los datos estructurados. La capa de presentación resuelve problemas de
diferencia de sintaxis entre sistemas abiertos comunicantes.
La capa de presentación agrega el autor, se ocupa de la presentación
(sintaxis) de los datos durante la transferencia entre dos procesos de
aplicación en comunicación.
CAPA DE APLICACIÓN
El propósito de esta capa es servir de ventana, entre los usuarios
comunicantes en el entorno OSI, a través del cual se produce toda la
transferencia de información significativa para esos usuarios. Cada usuario
viene representado además por su entidad de aplicación correspondiente.
La capa de aplicación sigue explicando el autor, proporciona a la interfaz
74
del usuario una variedad de servicios de información distribuida que abarca
toda la red. Entre ellos se encuentra transferencia y gestión de archivos, así
como servicios generales de intercambio de documentos y mensajes.
Además de la transferencia de información, la capa de aplicación
proporciona los siguientes servicios:
• Identificación de o los interlocutores buscados, por nombre o por
dirección.
• Determinación de la disponibilidad actual de un interlocutor buscado.
• Establecimiento de la autorización para comunicarse.
• Verificación de la autenticidad de un interlocutor buscado.
• Selección de la disciplina del dialogo, incluidos los procedimientos de
inicio y liberación.
• Identificación de restricciones de la sintaxis de los datos.
FIGURA 13. MODELO DE REFERENCIA OSI. (Hallsall 1998, p.20).
NIVEL 1
NIVEL 3
NIVEL 4
NIVEL 5
NIVEL 6
NIVEL 7
NIVEL 2
CAPA DE MEDIOS FÍSICOS
CAPA DE RED rfgoijfgoijgoije
CAPA DE TRANSPORTE
CAPA DE SESIÓN
CAPA DE PRESENTACIÓN
CAPA DE APLICACIÓN
CAPA DE ENLACE DE DATOS
75
TIPOS DE DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES
Los dispositivos e interconexión de redes son equipos que tiene como
función distribuir la información direccionalmente a cualquier punto de la red,
unir diferentes segmentos de red, solicitar información del estado de la red, y
en fin servir e medios para organizar y garantizar la funcionalidad de la red.
ENRUTADOR
Un enrutador es un dispositivo inteligente que dirige el trafico basándose
en la dirección IP de un mensaje. Mientras que los concentradores y los
conmutadores tienen puertos en donde se conectan los equipos
independientes, los enrutadores tienen interfaces a las que se conectan los
segmentos LAN. En términos sencillos, un trabajo del enrutador es mover
paquetes de datos entre segmentos LAN adjuntos.
El enrutador es el tipo de dispositivo independiente más importante en las
redes. Proporciona la flexibilidad y fortaleza de tomar decisiones que hace
posible soportar complicadas redes. Sin la capacidad lógica que ofrecen los
enrutadores, Internet sería cientos de veces más lenta y mucho más cara.
Como se detallo el modelo OSI, las arquitecturas de red tienen siete capas:
los concentradores operan en la capa 1, los conmutadores operan en la capa
2 y los enrutadores en la capa 3. Los enrutadores también pueden filtrar
76
tráfico basándose en las direcciones origen y destino, la aplicación de red y
otros parámetros.
CONMUTADOR
Un conmutador conecta los equipos a la red, mas o menos como un
concentrador. Pro los conmutadores son fundamentalmente diferentes en
que ellos forman un circuito virtual entre el equipo emisor y el receptor. En
otras palabras, el ancho de banda del conmutador esta reservado para una
sola conexión conmutada entre dos equipos como si estuviese dedicado al
100 por 100 a dicho circuito virtual. Los conmutadores son capaces de
realizar esto usando una mejor electrónica que la seque utiliza en los
concentradores para trocear el tiempo de ancho de banda en franjas,
llamadas canales, lo suficientemente grandes como para dar servicio a cada
puerto de conmutación. Los conmutadores son mucho más rápidos que los
concentradores, pero cuestan más y son más complicados de configurar y
administrar.
CONCENTRADOR
Un concentrador es un dispositivo pasivo que actúa como punto de
77
conexión central mediante la inserción de cables procedentes de equipos
independientes, principalmente PC, servidores e impresoras, para formar un
segmento LAN independiente. Los equipos conectados al propio
concentrador son miembros de dicho segmento LAN, y comparten el ancho
de banda del concentrador para sus comunicaciones. Esto se debe a que un
concentrador simplemente repite las señales de entrada a todos los
dispositivos conectados a sus puertos.
SERVIDOR DE ACCESO
Un servidor de acceso es un dispositivo especializado que, dicho
bruscamente, actúa como un módem por un lado y como un concentrador
por el otro. Los servidores de acceso conectan usuarios remotos a las redes.
La mayoría de los millones de puertos de acceso en el mundo los
administran los PSI para atender las llamadas telefónicas de abonados a
Internet. Algunos realizan funciones mas especializadas, pero el objetivo
principal del servidor de acceso es conectar usuarios de acceso telefónico
remoto a una red.
CORTA FUEGOS
Los corta fuegos son enrutadores especializados que actúan como
78
controles entre una red y el exterior. Funcionan comprobando cada paquete
para que cumpla con la política de seguridad que ha sido programada, con el
fin de hacerla respetar. Un corta fuegos forma un cuello de botella intencional
del tráfico y monitoriza constantemente las conexiones internas/externas
para verificar que se cumple la seguridad. Cualquier organización conectada
a Internet debería tener configurado un Corta fuegos.
Los Corta fuegos más potentes tienen hardware especializados, pero no
tienen por qué tenerlo. Un enrutador normal puede programarse para realizar
muchas tareas de un corta fuegos, aunque es preferible un dispositivo corta
fuegos dedicado en la mayoría de los casos. El uso de los corta fuegos esta
incrementándose internamente, para salvaguardar información de
potenciales amenazas internas.
PUENTES
La función de un puente es interconectar redes separadas. Los puentes
pueden conectar tipos de redes diferentes (como Ethernet y Fast Ethernet) o
redes del mismo tipo. Los puentes trazan las direcciones de Ethernet de los
nodos que residen en cada segmento de la red y permiten sólo el tráfico
necesario para atravesar el puente. Cuando un paquete es recibido por el
puente, el puente determina el segmento fuente y destino. Si ambos
segmentos son el mismo, el paquete se descarta ("se filtra"); si los
79
segmentos son diferentes, el paquete es "remitido" al segmento correcto.
Adicionalmente, los puentes previenen que todos los paquetes erróneos se
extiendan, no remitiéndolos. A los puentes se les denomina dispositivos
"store and forward" (almacenar y remitir) porque estudian el paquete Ethernet
completo antes de tomar la decisión de filtrarlo o remitirlo. El filtrado y la
regeneración de paquetes remitidos permiten a la tecnología de los puentes,
dividir una red en dominios de colisión separados. Ello permite emplear
distancias mayores y más repetidores en el diseño de una red.
La mayoría de los puentes auto-aprenden, lo que significa que ellos
mismos determinan las direcciones Ethernet del usuario en cada segmento,
construyendo una tabla según los paquetes pasan a través de la red. Esta
capacidad de auto-aprendizaje de direcciones incrementa dramáticamente la
posibilidad de crear bucles en redes que tienen muchos puentes.
DISEÑO DE REDES
Diseñar redes es con mucho una cuestión de elecciones. Muchas de la
selecciones relacionadas con seleccionar las tecnologías y los productos
adecuados con la tarea. Incluso habrá elementos del diseño sobre el que no
tendremos control. Una vez investigadas y documentadas en profundidad las
necesidades presentes y futuras de la empresa u organización, el paso
siguiente es elegir las tecnologías para las distintas áreas funcionales.
80
• Selección de la tecnología para la red troncal. Existen varias
tecnologías de red troncal y se eligen basándose principalmente en
el tamaño de la red y sus características de tráfico.
• Selección de los protocolos. Se supone que IP es el protocolo de
red, pero todavía es necesario elegir los protocolos de enrutamiento
y los demás protocolos que se usaran.
• Selección de la tecnología de acceso. Generalmente se plantea
una mezcla de concentradores y conmutadores para cubrir
perfectamente las necesidades de un grupo de trabajo o incluso un
PC en particular.
MÉTODOS PARA EL DISEÑO DE REDES
Hay varios métodos para comprender una red lo suficientemente bien
como para plantear un diseño adecuado. Estos métodos se aplican ya sea a
una red existente o una topología a construir desde cero. Como cabria
esperar, los métodos se centran en geografía y tráfico, es decir donde se
ubican los nodos y que viaja entre ellos. Un nodo de red es cualquier
dispositivo dentro de la topología, incluyendo dispositivos de red, como
enrutadores y equipos que soportan la carga, como servidores. Para
nuestros propósitos, al diseñar una red desde cero, un nodo puede ser un
objeto no computarizado, como una mesa o un armario archivador. La clave
81
es identificar donde están los usuarios y que utilizan.
DISEÑO JERÁRQUICO DE TRES CAPAS
Según Shaughnessy (2000, p.475), las topologías jerárquicas son
intrínsecamente mejores que las planas por varias razones, la principal es
que una jerarquía contiene tráfico hacia un área local. La regla general que
usan los diseñadores es que la difusión de tráfico no debe sobrepasar los 20
paquetes por cada enlace, la consecuencia de esa segmentación
aumentara, naturalmente, el rendimiento al aislar él traficó hacia sus usuarios
más probables. Después se debe observar como varían los requerimientos
de ancho de banda de la WAN a través de un día normal.
COMPRENDER EL FLUJO DE TRAFICO
Explica Shaughnessy (2000, p.490), la comprensión y documentación del
flujo de trafico es el primer paso en el diseño de una red. Utilizar como
ejemplo el diseño de una autopista podría ser demasiado obvio, pero es que
son realmente muy similares. Un diseñador de carreteras debe saber por
donde pasar la carretera, su ancho, tipo de superficie y que reglas de control
de tráfico se aplican. Todos estos aspectos explican el flujo de trafico.
82
Las características del trafico son en gran medida una cuestión de
direccionalidad, simetría, tamaño de paquetes y volúmenes. Un flujo
unidireccional realiza gran parte de la comunicación en una dirección; un flujo
bidireccional comunica aproximadamente la misma frecuencia en ambas
direcciones de una conexión. Un flujo asimétrico envía mas datos en una
dirección que en otra; un flujo simétrico envía aproximadamente la misma
cantidad de datos en una dirección que en otra.
Para comprender el flujo de trafico debemos conocer sus orígenes. Esto
se realiza identificando grupos de usuarios, no personas individuales. En
términos de metodología de computadoras, un grupo de usuarios, a menudo,
se conoce como una comunidad (probablemente porque el termino obvio,
grupo de usuarios, ya se usa para asociaciones de usuarios, por ejemplo un
grupo de usuarios de determinada marca, por lo cual debe conseguirse un
inventario de características de alto nivel, como la ubicación y las
aplicaciones utilizadas.
DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS
Según Parnell (1997, p.85), una vez presentado lo que es un enlace de
área extensa y de donde viene, y se tiene una idea de lo que se espera de
las comunicaciones de área extensa en el futuro, es el momento de introducir
la tarea de planificar la red de área extensa.
83
Si se esta intentando construir por primera vez un enlace de área extensa,
será preciso estimar el trafico de telecomunicaciones. Una de las mejores
formas de realizarlo es llevar a cabo una encuesta entre los usuarios de la
red (Ver cuadro 2). Se debe preguntar a estos usuarios, que tendrán acceso
al enlace de área extensa, con qué frecuencia se comunicarán con las
personas y recursos en las localizaciones remotas.
No se debe olvidar preguntar a los usuarios en qué momento del día se
utilizara el enlace de área extensa. Esto no solo ayudara a determinar el
ancho de banda que necesita el enlace, sino que puede ayudar a ahorrar
dinero. Por lo tanto, se podrá planificar la utilización más intensa durante los
periodos fuera de pico.
Si se diseña un enlace WAN para transportar solo el ancho de banda
medio calculado a través de la encuesta realizada, durante los periodos de
trafico intenso la mitad de los usuarios no van a ser capaces de acceder a la
oficina remota a través de la WAN. Sin embargo el objetivo no es construir
una red todo el trafico en los días de mas carga con un rendimiento máximo,
puesto que esto significaría que la mayor parte del tiempo el ancho de banda
de la WAN estaría desocupado.
La relación entre rendimiento y costo no seria satisfactoria. Por tanto se
va a diseñar un enlace de área extensa para acoger él trafico de todos los
días excepto los de máxima ocupación. Para ello se debe identificar y
cuantificar los días y horas de máxima ocupación.
Si se analizan los datos suministrados por la encuesta, probablemente se
84
descubrirá que hay dos periodos de ocupación durante el día, uno por la
mañana y otro por la tarde, que son casi iguales en duración y densidad de
tráfico.
Ahora que se tienen todas las medidas, es el momento de analizar su
integración, calcular el ancho de banda requerido en cada punto a
interconectar, selección del acceso a la WAN y finalmente selección de la
tecnología a ser implementada en la red.
REDUNDANCIA
La redundancia es la practica de configurar equipos de seguridad. Apunta
Shaughnessy (2000, p.482), esto se hace para ofrecer tolerancia a fallos
donde el tráfico se desplazara hacia el dispositivo de seguridad si falla la
unidad primaria, un proceso llamado migración tras error. Por ejemplo,
muchos segmentos principales de alta velocidad tienen conmutadores de
configuración dual en cada extremo por si acaso se cae el conmutador
principal. Otra medida de seguridad es tener unidades de energía
redundantes dentro de un dispositivo de modo que si una falla, el dispositivo
sigue funcionando.
Como la configuración redundante es cara, solo se suelen agregar
configuraciones tolerantes a fallos a los dispositivos críticos. La redundancia
se suele aplicar a los dispositivos de red troncal y corta fuegos donde un fallo
85
de dispositivo tendría efectos nefastos en toda la red.
EQUILIBRIO DE CARGA
El equilibrio de carga es una técnica de configuración que desvía el tráfico
a un enlace alternativo, si se sobrepasan ciertos limites en el enlace primario.
El equilibrio de carga se parece a la redundancia en el sentido de que un
suceso provoca que el tráfico cambie de dirección y equipos alternativos
deben estar presentes en la configuración.
CALIDAD DE SERVICIO
Para Shaughnessy (2000, p.489), saber sobre las características de una
red es bueno a la hora de administrarla y diseñarla. La industria esta
promocionando el concepto de calidad de servicios (Quality of Service,
QoS), un enfoque basado en gran medida en características de tráfico. QoS
es la técnica de asegurar el rendimiento del tráfico que circula por una red.
QoS es más sofisticado que garantizar simplemente que un enlace concreto
funcionara a un determinado nivel de rendimiento. La mayoría de garantías
de QoS se asocian con un tipo concreto de trafico, es decir, dan prioridad a
la multidifusión de video para enseñanza a distancia sobre el correo
86
electrónico y otro tráfico menos critico. Hay quienes consideran la calidad de
servicio (QoS) como un refinado despliegue de marketing, mas que como un
producto real.
IDENTIFICACIÓN DE CARGAS DE APLICACIONES
Para el autor, la mayoría de las aplicaciones de red generan tráfico con
unas características especificas. La tabla 3 es un ejemplo de tipos de
mensajes comunes y su tamaño aproximado. Obviamente, el tamaño puede
variar bastante; pero estas son una reglas a priori utilizables para estimar la
carga de trafico.
TABLA 3. TAMAÑOS DE MENSAJES PARA ESTIMACIÓN DE TRÁFICO
TIPO DE INFORMACIÓN TAMAÑO APROXIMADO
Hojas de C疝cu lo . Ho jas de C疝cu lo . 200 kb
Documentos de tex to .Documentos de tex to . 100 kb
Bases de Da tos . Bases de Da tos . 1 Mb
P疊inas Web. P疊inas Web. 50 kb
Objeto Mul t imedia. Objeto Mul t imedia. 100 kb
Panta l la Gr畴ica. Panta l la Gr畴ica. 500 kb
Panta l la de Termina l . Panta l la de Termina l . 5 kb
FUENTE: (Shaughnessy 2000, p. 492).
87
CUADRO 2 ENCUESTA DE UTILIZACIÓN DE SISTEMA DE INTERCONEXIÓN. (Parnell, 1997, p.95).
ENCUESTA DE UTILIZACIÓN DE SISTEMA DE INTERCONEXIÓN Nos estamos preparando para instalar un enlace de red de área extensa que conecte nuestra red de área local con la red de área local en nuestras oficinas de _____[rellenar localización]______. para asegurar su rendimiento adecuado, necesitamos saber aproximadamente con qué frecuencia usted enviará o recibirá información de la red de _____[rellenar localización]______. para ayudarnos, por favor, tómese su tiempo para responder estas preguntas. Por favor, devuelva este formulario al director de servicios de información, ____________[rellenar dirección]_______________ y __[rellenar fecha]__. ¿Cuantos de los siguientes tipos de información enviara usted a una oficina remota cada día? a que hora del día? ( si lo puede predecir )
Número Hora del día Tamaño del documento
Hojas de calculo ______ __________ ___________________
Doc.proc. de textos ______ __________ ___________________
Bases de datos ______ __________ ___________________
¿Cuales serán sus principales medios de comunicación con la oficina remota una ves que se establezca el enlace?
Número Hora del día Tamaño del documento
Correo electrónico ______ _________ __________________
Teléfono ______ _________ __________________
¿Puede prever que usted utilizara los siguientes medios de comunicación con la oficina remota?. si es así, ¿en qué hora del día y con qué frecuencia?
Número Hora del día Tamaño del documento
Correo electrónico _______ __________ ________________
Bases de datos _______ _________ ________________
Videoconferencia _______ __________ ________________
88
FRAME RELAY
ANTECEDENTES
Las primeras redes de conmutación de paquetes de los años sesenta
y setenta utilizaban las infraestructuras de las redes analógicas. Se trataba
de medios de transmisión de baja calidad con una alta tasa de errores. Este
hecho justificaba los abundantes controles para la detección de errores de
X.25, sus reiterados mecanismos de control de flujo o el pequeño tamaño de
los paquetes, más pensados para facilitar las retransmisiones que para lograr
la máxima eficacia.
El resultado de la existencia de estas redes, fue tener una comunicación
segura entre usuarios, pero lenta e ineficaz debido a la carga de
procesamiento que la red debe soportar.
Sin embargo, hoy en día, el entorno donde se diseñan las nuevas
redes de comunicaciones es muy diferente; Según García, Santiago y Piattini
(1997), se disponen de nuevas infraestructuras de alta calidad que reducen
la probabilidad de error y los usuarios utilizan dispositivos terminales más
modernos, con gran capacidad para analizar y manipular flujos de
información. Estas dos circunstancias han promovido una estrategia
generalizada de vincular los dispositivos de los usuarios con las redes de
comunicaciones, haciéndolos copartícipes en el proceso de transferencia de
la información. Esta estrategia asumida por las redes Frame Relay y ATM,
89
consiste fundamentalmente en delegar el control de flujo y el control de
errores a las terminales, mientras que la red es únicamente responsable de
la transmisión y conmutación de los datos. Si ocurre un error o se saturan los
nodos de la red, han de ser las terminales de usuarios las que gestionen
estas situaciones, reenviando las tramas erróneas o bien reduciendo la
velocidad de transmisión para evitar la congestión, mientras que la red se
limitara a dar simples indicaciones del estado de los recursos. En cualquier
caso, la red realizará su mejor esfuerzo para entregar las tramas sin errores y
controlada la congestión.
La aparición de este tipo de redes, tuvo lugar con la recomendación I.122
de 1998 titulada Marco para proporcionar servicios portadores en modo de
paquete adicionales, fue la presentación de una nueva forma de transmisión
de paquetes que ha supuesto una de las más significativas contribuciones de
los trabajos de RDSI. En la actualidad, esta técnica es ampliamente conocida
como Frame Relay ó Relevo de Tramas.
El uso creciente del Frame Relay, surge con la necesidad de tener
interfaces de red con mayor capacidad (en bits/segundos), ya que la
tecnología de la década de 1980 y principios de 1990 se enfocó hacia las
tasas de transmisión de 1.2 kbits/s a 19.2 kbits/s, que son insuficientes para
apoyar las aplicaciones que realizan transmisiones voluminosas de datos,
como los gráficos de mapas de bits y transferencias de bases de datos
grandes. Frame Relay cubre esta necesidad al ofrecer tasa de acceso T1/E1
al usuario final a velocidades de 64 kbits/s a 2.048 kbits/s (Black,1999, p.88).
90
ESTÁNDARES QUE DIERON ORIGEN AL FRAME RELAY
Frame Relay comenzó como un movimiento a partir del mismo grupo de
normalización que dio lugar a X.25 y RDSI (Red Digital de Servicios
integrados), sus especificaciones fueron definidas por ANSI,
fundamentalmente para superar la lentitud de X.25, y definido como un
servicio portador RDSI de banda estrecha. Hoy se ha convertido en una
autentica red de conmutación rápida de paquetes, encontrándose en el
corazón de las ofertas servicios de Telecomunicaciones.
Frame Relay fue concebido como un protocolo para uso sobre interfases
RDSI, las propuestas iniciales a este efecto, fueron presentadas al
Internacional Telecommunication Union Telecommunication Standardization
Sector (ITU-TSS) (antiguamente llamado CCITT, Comité Consultivo
Internacional para Telegrafía y Teléfonos) en 1984. En esta época los
trabajos sobre Frame Relay también fueron emprendidos por el American
National Standards Institute (ANSI). Los estándares ANSI T1.606 y T1.618
definen los procedimientos del núcleo de Frame Relay; estos procedimientos
son usados para manejar las tramas de datos de usuario en un nodo de red
Frame Relay. El estándar ANSI T1.617 define los procedimientos de
mantenimiento para las redes Frame Relay. Estos especifican los tipos de
mensajes intercambiados entre un terminal de usuario y un nodo a través del
cual él se conecta a la red. El anexo D de este estándar define los
procedimientos aplicables a los circuitos virtuales permanentes (PVCs).
91
Antes de que surgiera el estándar ANSI T1.617 anexo D, un consorcio de
compañías definió un mecanismo para el manejo de los PVC Frame Relay,
llamado LMI (Link Managament Interface). El LMI define una funcionalidad
similar a la definida más tarde por el estándar ANSI y actualmente es un
estándar ampliamente soportado en las redes Frame Relay existentes.
En el año de 1988 El ITU-TSS proporciono el armazón inicial con la
publicación de los servicios de portador RDSI para servicios adicionales de
paquetes, esta norma se denomino I.122 que describía la multiplexación de
circuitos virtuales en el nivel 2, conocido como el nivel de "Frame" (trama).
Esta recomendación fue denominada Frame Relay. La norma V.120 de la
ITU-T dio lugar a una especificación que define operaciones de
multiplexación a través de la interfaz S/T de RDSI. ( Black, 1999).
En la Tabla 4 se describen algunos de los estándares que dieron origen
al Frame Relay.
TABLA 4. ESTÁNDARES ITU-TSS/ANSI
Estándares ITU-TSS ANSI
Descripción del Servicio 1.233 T1.606
Transferencia de Datos Q.922 T1.618
Señalización Q.933 T1.617
Congestión I.370 T1.606
Interworking I.555
FUENTE: (http://www.ibw.com.ni/~alanb/frame-relay/cfr1.htm)
92
Hoy día, los estándares de Frame Relay son publicados por la ITU-T y el
ANSI. Los estándares ANSI se publican como I.233, Q.222 y Q.933. Y ha
dado origen a un grupo denominado “The Frame Relay Forum” que es un
grupo activo en el campo de Frame Relay, y cuyo consenso influye en el
desarrollo de los estándares para Frame Relay, integrado por un amplio
numero de empresas dedicadas a desarrollar e implementar equipos y
dispositivos bajo el protocolo Frame Relay. El aporte tecnológico y educativo
ofrecido por The Frame Relay Forum (FRF) se refleja en lo la publicación de
las "Implementation Agreements" que sirven de base para el desarrollo y
difusión de la tecnología Frame Relay. En la Tabla 5 se presentan algunas
de ellas.
TABLA 5. IMPLEMENTATION AGREEMENTS
IMPLEMENTATION AGREEMENTS
* Acordados por el Frame Relay Forum
* Aprobados: * Trabajos Actuales:
* User to Network * SVC at NNI
* Network to Network * Switched Permanet Virtual Connection (SPVC)
* Switched Virtual Circuit * Voice over FR
* FR/ATM Interworking
* FR Customer Network Management
* FR/PVC Multicast Service
* FR ATM/PVC Service Interworking
* Data Compression over FR
FUENTE: (http://www.ibw.com.ni/~alanb/frame-relay/cfr1.htm)
93
DEFINICIÓN
Frame Relay es una tecnología que ha venido cambiando y que aun
continua en evolución para adaptarse a las exigencias en la integración de
servicios de telecomunicación, y así poder brindar a las usuarios finales el
disfrute de servicios como: Conexiones de Voz, Transferencia de Datos e
Imágenes, Videos en Línea, Internet, Video Conferencia, entre otros. Todos
bajo una misma plataforma.
Esta tecnología se define, oficialmente, como un servicio portador RDSI
de banda estrecha en modo de paquetes, adaptado para velocidades de
hasta 2,048 Mbps, aunque nada le impide superarlas. También ha sido
denominada "tecnología de paquetes rápidos" (fast packet technology) o
"X.25 para los 90´". (Global Communications, 1997).
Frame Relay, proporciona conexiones entre usuarios a través de una red
pública, del mismo modo que lo haría una red privada con circuitos punto a
punto. De hecho, su gran ventaja es la de reemplazar las líneas privadas por
un sólo enlace a la red, brindando acceso de datos en una red de área
amplia (WAN); a través de la conmutación de tramas ó paquetes,
interconexión de Redes LAN (LAN Internetworking), integración de servicios
tradicionales de datos (Legacy Protocols) y Multiplexación estadística de
cientos de Canales Virtuales (VC) sobre un sólo canal físico de
comunicación. Además provee Interfase para la interconexión de equipos
tales como: Routers, Bridges, Switches, etc. (http://www.framerelay.com).
94
CARACTERÍSTICAS DE FRAME RELAY
Frame Relay se caracteriza por proporcionar comunicación a través de la
conmutación de paquetes de datos, usándose como interfase entre los
dispositivos de usuario (por ejemplo, routers, puentes, máquinas hosts, etc.)
y equipos de red (como, nodos de intercambio).
Los dispositivos de usuario son referidos a menudo como Data Terminal
Equipment (DTE), mientras que los equipos de red son llamados Data
Circuit-Terminating Equipment (DCE).
La red que proporciona la interfase Frame Relay puede ser o una red
pública o una red de equipos privados sirviendo a una sola empresa. Como
interfase a una red, Frame Relay es del mismo tipo de protocolo que X.25.
Sin embargo, Frame Relay difiere significativamente de X.25 en su
funcionalidad y formato. En particular, Frame Relay es un protocolo más
perfeccionado, que proporciona un desarrollo más alto y una mayor
eficiencia.
Como interfase entre usuario y equipo de red, Frame Relay proporciona
métodos para multiplexar satisfactoriamente muchas conversaciones lógicas
de datos (comunicación entre equipos, relacionados con circuitos virtuales)
sobre un único enlace físico de transmisión. Esto contrasta con los sistemas
que usan sólo técnicas de multiplexación por división en el tiempo (TDM)
para soportar múltiples flujos de datos. Frame Relay tiene multiplexación
estadística que proporciona un uso más flexible y eficiente del ancho de
95
banda disponible. Puede ser usada sin técnicas TDM o sobre los canales
proporcionados por sistemas TDM.
Otra característica importante de Frame Relay es que explota los
recientes avances en la tecnología de transmisión en redes de área amplia
(WAN). Los protocolos más adelantados de transmisión en WAN’s como
X.25 fueron desarrollados cuando los sistemas de transmisión analógica y
por medios de cobre predominaban. Estos enlaces son mucho menos
seguros que los medios de fibra y los enlaces de transmisión digital
disponibles hoy en día. Sobre enlaces como éstos, los protocolos de la capa
de enlace pueden prescindir del tiempo que se gasta en aplicar algoritmos de
corrección de errores, dejando que éstos sean desarrollados por capas de
niveles superiores. Un mayor desarrollo y eficiencia es así posible sin
sacrificar la integridad de los datos. Frame Relay está desarrollado con esta
ventaja en mente, incluye un algoritmo de chequeo cíclico redundante (CRC)
para detectar bits corruptos (así el dato puede ser descartado), pero no
incluye ningún mecanismo de protocolo para corregir los datos erróneos.
También se distingue por la ausencia del control de flujo debido a que hoy
en día muchos protocolos de capas superiores están ejecutando
efectivamente sus propios algoritmos de control de flujo, la necesidad de esta
funcionalidad en la capa de enlace ha disminuido. Frame Relay, por tanto, no
incluye procedimientos explícitos de control de flujo que duplique los
existentes en capas superiores. De hecho, sólo se proporcionan unos
mecanismos muy simples de notificación de congestión, para permitir a una
96
red informar a un dispositivo de usuario que los recursos de red están cerca
de un estado de congestión. Esta notificación puede avisar a los protocolos
de las capas más altas de que el control de flujo puede necesitarse.
Para García, Santiago y Piattini (1997), la técnica tradicional de
conmutación de paquetes (X.25) tiene como características básicas:
• Señalización dentro de banda. Los paquetes de control de llamada,
utilizados para establecer y determinar los circuitos virtuales, se
transmiten por el mismo canal y el mismo circuito virtual que los
paquetes de datos.
• Multiplexación de los circuitos virtuales a nivel de red.
• Control de flujo y control de errores tanto a nivel dos como a nivel
tres.
Estas características suponen una gran carga para el sistema. La Figura
14 a) nos muestra el flujo de tramas necesarias para la transmisión de un
único paquete de datos, con su correspondiente paquete de reconocimiento
desde el sistema final origen hasta el sistema final destino.
Para cada salto en la red, el protocolo de control de enlace de datos
necesita del intercambio de una trama de datos y una trama de acuse de
recibo. Mas aun, para cada nodo intermedio es necesario mantener tablas de
estado por cada circuito virtual que administre la gestión de llamadas y los
aspectos de control de errores y el flujo del protocolo X.25.
Toda esta carga puede estar justificada si existe una posibilidad
97
importante de aparición de errores en cualquiera de los enlaces de la red,
pero este no es el caso de la mayoría de las redes actuales.
Frame Relay esta definida para eliminar en lo posible todos aquellos
procesos no necesarios hoy en día de X.25 y que generan una importante
carga en el sistema.
Los puntos principales en que Frame Relay se diferencia de un servicio
de conmutación de paquetes convencional X.25 son:
• Control de llamadas fuera de banda. La señalización de control de
llamada se realiza en una conexión lógica separada de la conexión
para la transmisión de datos de usuarios.
• La Multiplexación y la conmutación de conexiones lógicas tiene lugar
a nivel dos en vez de nivel tres, eliminado de esta manera un nivel
entero de procesamiento.
• La red deja de preocuparse del control de errores y del control de flujo.
Estos, si se emplean, pasan hacer responsabilidad del nivel superior y
se realizan extremo a extremo.
La figura 14 b) nos muestra la operación de Frame Relay, en la que se
envía da una única trama de datos del origen al destino y se genera un
acuse de recibo en nivel superior, transmitido de vuelta en otra trama.
La conmutación de tramas o Frame Switching opera también a nivel
dos, sin embargo realiza las funciones de control de errores y control de flujo
de este nivel.
98
FIGURA 14. COMPARACIÓN DE TRANSMISIONES X.25 Y FRAME RELAY (García y otros, 1997, p.136).
16
EMISOR DESTINO
NODO INTERMEDIO
a) RED CONMUTACION DE PAQUETES
1 2 15 8 7 9 10
3
4
14
13 6
5
11
12
EMISOR DESTINO
NODO INTERMEDIO
b) RED FRAME RELAY
1 2 8 7
3
4 6
5
99
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE FRAME RELAY
Para García y otros (1997), las ventajas e inconvenientes de la utilización
de Frame Relay frente a X.25 son:
Inconvenientes:
• Pierde la capacidad de realizar control de flujo y el control de errores
en cada uno de los enlaces de la red, pero esta funcionalidad puede
ser proporcionada de extremo a extremo por el nivel superior.
• Es necesario la disponibilidad de líneas de alta calidad.
• No existe un estándar para la interconexión de servicios Frame Relay,
como X.75 para redes X.25.
Ventajas:
• La mayor ventaja de Frame Relay es que hace más eficiente el
proceso de comunicación. La funcionalidad del protocolo requerida en
la interfaz de usuario se reduce, así como el procesamiento interno de
la red. Esto conlleva un menor retardo y un mayor rendimiento. El
tiempo de proceso de tramas es del orden de una décima parte que en
X.25.
ARQUITECTURA FRAME RELAY
Los planos de la arquitectura Frame Relay de acuerdo con García y otros
100
(1997) son:
• Plano de Control (Plano C), entre cuyas funciones esta la señalización
y el establecimiento y liberación de las conexiones.
• Plano de Usuario (Plano U), cuya función es la transferencia de
información entre usuarios.
• Plano de Gestión (Plano G), cuya misión es el control y la gestión de
las operaciones de la red, y puede dividirse en gestión de planos y
gestión de capas.
En la Figura 15 se presenta el modelo de referencia de los protocolos.
Figura 15. MODELO DE REFERENCIA DE PROTOCOLOS (García y otros, 1997, p.137).
Sigue comentando García, que en la actualidad para la transmisión de
información entre los usuarios finales, el protocolo utilizado en el plano de
PLANO C( CONTROL)
PLANO U( USUARIO )
PLANO C( CONTROL)
PLANO U( USUARIO )
101
usuario es el Q.922, una nueva recomendación, versión adaptada del
protocolo LAP-D, Frame Relay solo utiliza las funciones consideradas
esenciales de este protocolo estas son:
l Delimitación, alineación y transparencia de tramas.
l Multeplexación y demultiplexación de tramas utilizando el campo de
dirección.
l Inspección de trama para asegurar que esta formada por un numero
entero de octetos antes de la inspección de bit cero o depuse de la
extracción de un bit cero.
l Inspección de la trama para comprobar que no es demasiado corta o
demasiado larga.
l Detección de la transmisión de errores.
l Funciones de control de la congestión.
Todas las funciones anteriores se encontraban ya en el estándar
I.441/Q.921 (LAP-D), anterior al Q.922. Estas proporcionan los servicios
mínimos para la transmisión de las tramas de enlace desde un usuario a otro,
sin tener en cuenta el control de flujo o control de errores.
Además de esto, el usuario puede elegir funciones adicionales extremo a
extremo a nivel de enlace o de red, que no forman parte del servicio RDSI
ofrecido. Basado en las funciones centrales (CORE), RDSI ofrece
retransmisión de tramas como un servicio de nivel dos, orientado a la
conexión, con las siguientes propiedades:
102
l Preservación del orden de las tramas transmitidas desde un extremo
de la red al otro.
l Tramas no duplicadas.
l Pequeña probabilidad de perdidas de tramas.
En el plano de control, Q.922 proporciona un servicio de control de
enlace de datos fiables, con control de errores y de flujo, a los mensajes de
control de llamada I.451/Q.931, que son también los utilizados en RDSI.
Los niveles de protocolo de los planos U y C se encuentran
representado en la Figura 16
FIGURA 16. NIVELES DE PROTOCOLO EN FRAME RELAY (García y otros, 1997, p.139).
Esta arquitectura reduce al mínimo el trabajo a realizar por la red. Los
datos de usuarios se transmiten en tramas que prácticamente no son
Funciones centrales de
Q.922
Funciones centrales de
Q.922
Q.922
I.451 / Q.931
I.451 /Q.931 I.451 /Q.931
Q.922
I.451 / Q.931
EQUIPO DE USUARIO RED S / T
PLANO C PLANO U
PLANO U
PLANO C
103
procesadas por los nodos intermedios de la red, a excepción de la detección
de errores y el encaminamiento en base al identificador de conexión. El
proceso es como sigue: Cuando una trama llega al nodo, este
automáticamente la envía a su destino, una vez analizada su cabecera, si el
proceso presenta un error simplemente se interrumpe la transmisión. Si la
trama esta todavía en la red, los nodos se encargan de eliminarla; si hubiera
llagado a su destino, es el ETD el que mediante los protocolos de nivel
superior, se encarga de solicitar la retransmisión. Frame Relay se
concibió originalmente como un servicio opcional de RDSI. El usuario envía
tramas al nodo de la red sobre un canal B, H, o D estas tramas se pasan al
usuario de destino a través de la red, Sin embargo, las implementaciones
reales de Frame Relay suelen ser independientes de RDSI. En este caso se
utiliza el concepto de Frame Relay cuando la red proporciona interfaces
Frame Relay a los usuarios. Internamente la red puede utilizar técnicas
Frame Relay para la transmisión entre sus nodos y de hecho se están
desarrollando estándares para ese fin. Sin embargo la transferencia interna
dentro de la red puede ser de otro tipo incluso X.25.
En la figura 17 se representa varias posibles situaciones de operación de
Frame Relay. En las figuras 17 a) y 17 b), el acceso a Frame Relay es a
través de RDSI. En 17 c) la red proporciona interfaces Frame Relay a los
ETD. Igualmente se presenta en la figura 18 una comparación entre los
protocolos Frame Relay y X.25. En definitiva, una red de Frame Relay, en un
sentido amplio, es una red que proporciona al usuario una interfaz Frame
104
Relay y que provee los servicios necesarios para soportar una comunicación
entre interfaces Frame Relay.
FIGURA 17. UTILIZACIONES FRAME RELAY. (García y otros, 1997, p.141).
ET TR CL CL FR
Acceso por Conmutación
Acceso Semipermanente
RDSI
S/T U
a) Acceso por RDSI a Red Frame Relay
ET TR
RDSI
b) La Central Local RDSI proporciona la Función de Frame Relay internamente
FR CL
ETD FR
c) La Red proporciona Interfaces Frame Relay independiente de su Arquitectura Interna
FR FR ETD FR
ET: Equipo Terminal TR: Terminal de la Red CL: Central Local FR: Nodo Frame Relay
105
FIGURA 18. COMPARACIÓN ENTRE PROTOCOLOS FRAME RELAY Y X.25 (García y otros, 1997, p.140).
ACCESO POR RDSI
OPCIONES EN EL CONTROL DE LLAMADAS
El protocolo de control de llamadas de Frame Relay debe tener en cuenta
una serie de alternativas, García y otros (1997) hace referencia a dos casos
en particular estos son:
Caso A: El conmutador local no proporciona la capacidad de manejo de
tramas. En este acceso conmutado debe proporcionarse desde el equipo
terminal al manejador de tramas en cualquier parte de la red. La conexión
se realizan mediante un canal B ó un canal H.
Caso B: El conmutador local proporciona la capacidad de manejo de
PAQUETES X.25
LAP-B / LAP-D
CAPA FISICA
X.25
Q.922 SUPERIOR
Q.922 CENTRAL
CAPA FISICA
FRAME RELAY
RED O
INTERFAZ X.25
SÓLO INTERFAZ
RED O
INTERFAZ FRAME RELAY
106
tramas. En este caso el servicio de Frame Relay se puede proporcionar
mediante los canales B, H, ó D.
Estas consideraciones están relacionadas con la conexión entre el
abonado y el manejador de tramas, que conocemos con el nombre de
conexión de acceso. Una vez que esta conexión existe, es posible
multiplexar sobre ellas múltiples conexiones lógicas, conocidas como
conexiones Frame Relay.
FORMATO DE TRAMA DE FRAME RELAY
El formato de trama del Frame Relay es similar al de otros protocolos de
nivel 2 como LAP-D y LAP-B con la diferencia que en este no existe campo
de control, por lo que la trama Frame Relay se estructura con campos de
flags o Delimitadores, un campo de Adress o de Dirección, un campo de
Información y un campo de Chequeo de Secuencia de Trama conocido como
FCS (Frame Check Séquense). En la figura 19 se muestra la composición de
la trama Frame Relay.
FIGURA 19. TRAMA FRAME RELAY (García y otros, 1997, p.144).
Para Gracia y otros (1997), la trama de Frame Relay se compone de la
FLAG ADRESS INFORMATION FLAG FCS
1 2 - 4 VARIABLE 1 2
OCTETO OCTETOS OCTETO OCTETOS OCTETOS
107
siguiente manera:
• Flag ó Delimitador: Este campo funciona igual que en los protocolos
LAPD Y LAP-B. Todas las tramas comienzan y terminan con la secuencia de
bits 01111110. Para garantizar la transparencia de la información, el nivel de
enlace que va a transmitir la trama Frame Relay debe encargarse de
comprobar el contenido de la trama entre el delimitador (Flag) de apertura y
de cierre, e insertar un bit cero cada vez que aparezca una secuencia de
cinco bits uno consecutivos. Por su parte el nivel de enlace de la entidad
receptora se encargara de eliminar dichos bits una vez que obtenga los
datos de la trama comprendidos entre ambos delimitadores.
• Adress ó Dirección: El campo de dirección esta formado por defecto
por dos octetos, pero puede extenderse hasta tres o cuatro. Mantiene un
identificador de conexión de enlace de datos ó Data Link Connection
Identification (DLCI) de 10, 17 o 24 bits, que desempeña la misma función
que el número de circuito virtual en X.25. Permite multiplexar múltiples
conexiones lógicas Frame Relay sobre un único canal. Como en X.25 e
identificador de conexión tiene un significado puramente local; cada parte
final de la conexión lógica asigna su propio DLCI, tomado de un conjunto de
números locales no utilizados, y la red se encarga de establecer su
correspondencia. Para Frame Relay en el canal D, se asume un campo de
dirección de dos octetos, y los valores de DLCI están limitados al rango 480-
1007, esto equivale a un SAPI (identificador de Punto de Acceso al Servicio)
de 32-62. Teniendo lo anterior en cuenta las tramas Frame Relay pueden
108
multiplexarse con las tramas LAP-D en el canal D, distinguiéndose por los
bits del 8 al 3 del primer octeto del campo de dirección. La longitud del
campo de dirección, y por lo tanto del DLCI, esta definido por el campo EA
(Extended Adress), que indica si el campo de dirección continua en el
siguiente octeto (1) o ha terminado (0). El campo C/R es de uso especifico en
cada aplicación y el protocolo estándar Frame Relay no lo utiliza. El resto de
los bits de este campo están relacionados con el control de congestión. Los
posibles formatos de este campo están expresados en la figura 20.
FIGURA 20. FORMATO DE TRAMA FRAME RELAY. (García y otros, 1997, p.145).
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECN
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE DOS OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE TRES OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
DLCIEA0
CAMPO DE DIRECCIÓN DE CUATROS OCTETOS
BECN = Backward Explicit Congestion Notification C / R = Command/ResponseFECN = Forward Explicit Congestion Notification EA = Address Field ExtensionDLCI = Data Link Connection Identifier DE = Discard Eligibility Indicator
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECN
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE DOS OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECN
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE DOS OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE TRES OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
CAMPO DE DIRECCIÓN DE TRES OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
DLCIEA0
CAMPO DE DIRECCIÓN DE CUATROS OCTETOS
DLCI (HIGH-ORDER)
DEBECNFECNDLCI
8
DLCI (LOW-ORDER)
7 6 5 4 3 2 1
C / R0 / 1
EA0
EA0
EA1
DLCIEA0
CAMPO DE DIRECCIÓN DE CUATROS OCTETOS
BECN = Backward Explicit Congestion Notification C / R = Command/ResponseFECN = Forward Explicit Congestion Notification EA = Address Field ExtensionDLCI = Data Link Connection Identifier DE = Discard Eligibility Indicator
109
• Información: El campo de información transmite datos del nivel
superior. Si el usuario elige implementar funciones adicionales de control de
nivel de enlace extremo a extremo, entonces en este campo encontraremos
una trama de enlace de datos.
• Frame Check Sequense (FCS): Es una secuencia de 16 bits que
permite verificar la correcta transmisión de la trama y la futura recuperación
de los posibles errores en la misma.
El análisis de la composición de la trama Frame Relay refleja varias
características fundamentales expresadas por Gracia y otros (1997), estas
son:
• Solo existe un tipo de trama, utilizada para transmitir información
al usuario.
• No se puede utilizar señalización dentro de la banda; una
conexión lógica solo puede transmitir datos de usuario.
• Tampoco existe tramas que permitan a la red ejecutar control de
flujo, enviar ACK’s o pedir retransmisiones.
• La red detecta pero no recupera errores; los nodos d la red tienen
capacidad de detectar errores y en determinados casos de
eliminar las tramas, pero nunca recuperarlos.
Teniendo en cuenta lo expresado por García y otros, se debe
implementar las funciones antes mencionadas en los equipos terminales de
datos como bien pudiese ser un router, un bridge o controladores de
110
comunicaciones, que deberán disponer de los mecanismos necesarios para
el secuenciamiento y la recuperación de errores, que permitan garantizar la
integridad de los datos transmitidos.
FUNCIONAMIENTO DE LA RED
La función de retransmisión de tramas realizada por Frame Relay consiste
en el encaminamiento de las tramas de acuerdo a los valores DLCI. El
encaminamiento según García y otros (1997), es controlado mediante las
entradas de una tabla de conexión que utiliza el DCLI. El manejador conmuta
las tramas de un canal de entrada a otro de salida mediante la apropiada
entrada de la tabla de conexión y traduce el DCLI de la trama antes de la
transmisión. Todas las terminales finales tienen una conexión lógica con
valor DLCI=0, que esta reservada para el control de llamadas. Esto se utiliza
cuando en el canal D no se usa I.451/Q.931 para el control de llamadas.
Como parte de la función de retransmisión de tramas, se verifica el campo
FCS de cada trama. Si se detecta un error, la trama simplemente se
descarta, siendo responsabilidad de los usuarios finales la recuperación del
error. La figura 21 es otra forma de ver los protocolos implicados en Frame
Relay desde el punto de vista de las conexiones individuales. Existe un nivel
físico y un subnivel de Frame Relay comunes. Se puede incluir sobre este
subnivel un protocolo de control de enlace de datos a nivel dos. Esta elección
111
depende de las aplicaciones y puede variar en las distintas conexiones
Frame Relay. Si los mensajes de control de llamadas se mandan en tramas
Frame Relay, estas tramas se envían en el DLCI 0, que proporciona una
conexión Frame Relay entre el usuario y el manejador de tramas.
FIGURA 21. MULTIPLEXACIÓN EN FRAME RELAY. (García y otros, 1997, p.147).
CONTROL DE CONGESTIÓN
Recordando que Frame Relay es en esencia una red de conmutación de
paquetes en la que los paquetes son tramas del nivel dos. Se debe de
considerar el hecho del control de congestión. García y otros (1997) se
refiere a Frame Relay como una red de colas, en la que en cada manejador
I.451
SUBNIVEL FRAME RELAY
DCL m
NIVEL FISICO
DCL n Q.922DCL kQ.922
Funcionesde
Gestión
Niveles
Su
perio
res
Niveles
Su
perio
res
Niveles
Su
perio
res
DCL k DCL m DCL n
I.451
SUBNIVEL FRAME RELAY
DCL m
NIVEL FISICO
DCL n Q.922DCL kQ.922
Funcionesde
Gestión
Niveles
Su
perio
res
Niveles
Su
perio
res
Niveles
Su
perio
res
DCL k DCL m DCL n
112
hay una cola de tramas por cada enlace de salida. Si la velocidad de llegada
de las tramas excede la velocidad de transmisión de las mismas, el tamaño
de la cola crece sin limite y el retraso sufrido por una trama tiende a infinito.
Incluso si la velocidad de llegada de las tramas es menor que la velocidad de
la transmisión, la longitud de la cola crecerá muy rápidamente a medida que
la velocidad de llegada se aproxime a la velocidad de la retransmisión.
En la figura 22 se representa la situación de las colas en un manejador de
tramas o nodo Frame Relay.
Cualquier manejador de tramas tiene conectado un determinado numero
de enlaces de transmisión a otros manejadores y directamente a usuarios
finales en cada enlace las tramas entran y salen, puede considerarse que
hay dos buffers en cada enlace; uno que recibe las tramas que llegan y otro
que aguarda las tramas que están esperando ser transmitidas. Podemos
imaginarnos cada enlace como dos buffers de tamaño variable, con la única
limitación de que la suma de sus tamaños debe ser siempre constante.
Cuando llega una trama, se almacena en el buffer de entrada del enlace
correspondiente, el nodo examina cada trama de entrada para tomar la
decisión de encaminamiento y entonces mueve dicha trama al buffer de
salida mas apropiado. Las tramas encoladas para salir se transmiten tan
rápidamente como sea posible, pero si las tramas llegan con mas prontitud
de que el nodo puede procesarlas o llegan más rápido de lo que parten las
tramas de los buffers de salidas, entonces habrá en momento en el que no
se dispondrá de memoria para las nuevas tramas de entradas.
113
Cuando se alcanza este punto de saturación, se puede adoptar dos
estrategias. La primera consiste simplemente en descartar cualquier trama
de entrada para la que no hay espacio en el buffer; este método no es
aconsejable, ya que las tramas descartadas deben ser retransmitidas,
aumentando de este modo la congestión de la red. La otra alternativa es
usar cualquier otro mecanismo que limite la velocidad a la que las nuevas
tramas entran a la red. Este procedimiento es realmente conocido como
control de congestión.
FIGURA 22. COLAS EN UN NODO FRAME RELAY. (García y otros, 1997, p.149)
A OTRO NODONODO
BUFFER DE ENTRADA
BUFFER DE SALIDA
A OTRO NODO
AL USUARIO
AL USUARIO
A OTRO NODONODO
BUFFER DE ENTRADA
BUFFER DE SALIDA
NODOBUFFER DE ENTRADA
BUFFER DE SALIDA
A OTRO NODO
AL USUARIO
AL USUARIO
114
En las figuras 23 a) y 23 b) se muestran los efectos de la congestión en
términos generales. En la figura 23 a) se representa el rendimiento de una
red (números de tramas transmitidas a la estación de destino por unidad de
tiempo) frente a la carga ofrecida (número de tramas transmitidas por
abonado); mientras que en la figura 23 b) se presenta el retraso medio a
través de la red, desde la entrada a la salida. Con poca carga el rendimiento
aumenta proporcionalmente al numero de carga ofrecida. A medida que la
carga va creciendo, se alcanza un punto a partir del cual el rendimiento de la
red crece mas lentamente que el crecimiento de la carga ofrecida, punto A en
la figura 23 a). Esto es debido a que la red esta entrando en un estado de
congestión ligera, en esa región la red continua encargándose de toda la
carga aunque con retardos mayores. A medida que la carga de la red
aumenta, la longitud de las colas de los manejadores crece y se alcanza un
punto en el cual el rendimiento disminuye a medida que aumenta la carga
ofrecida. Esto es debido a que los buffers de cada manejador son de tamaño
finito y cuando se llena deben descartar tramas. Incluso las tramas que se
mandan con éxito tienen que ser retransmitidas, porque el mensaje de
reconocimiento tarda tanto tiempo en llegar que el origen asume que la trama
no ha llegado al destino. Bajo estas circunstancias, la capacidad efectiva del
sistema es virtualmente cero.
Concluyendo entonces con la necesidad de evitar este tipo de
situaciones, y es precisamente esa la misio del control de congestión. El
objetivo de toda la técnica de control de congestión es limitar la longitud de
115
las colas en los nodos de tramas para evitar el colapso del rendimiento.
FIGURA 23. ANÁLISIS DE CONGESTIÓN. (García y otros, 1997, p.150).
CARGA UTIL
SIN CONGESTION
LIGERA
CONGESTION
CONGESTION
SEVERA
CARGA UTIL
RE
ND
IMIE
NT
O D
E L
A R
ED
a)
b)
RE
TA
RD
O
A
B
B
A
CARGA UTIL
SIN CONGESTION
LIGERA
CONGESTION
CONGESTION
SEVERA
CARGA UTIL
RE
ND
IMIE
NT
O D
E L
A R
ED
a)
b)
RE
TA
RD
O
A
B
B
A
116
OBJETIVOS DEL CONTROL DE CONGESTIÓN EN FRAME RELAY
El control de congestión es una responsabilidad compartida entre la red y
los usuarios finales. La red es la que mejor puede monitorizar el grado de
congestión, mientras que los usuarios son los que mejor pueden controlar
esta congestión limitando él trafico. García y otros (1997), precisan los
objetivos del control de congestión en Frame Relay basándose en la serie
I.3xx de la UIT-T, y los expresa de la siguiente manera:
• Minimizar el descarte de tramas.
• Mantener, con una probabilidad alta y mínima variación, la calidad
del servicio acordada.
• Minimizar la posibilidad de que un usuario monopolice los recursos
de la red a expensas de otros usuarios.
• Ser fácil de implementar y suponer poca carga para los usuarios
finales de la red.
• Crear el menor trafico adicional posible en la red.
• Distribuir los recursos de la red equitativamente entre los usuarios.
• Limitar la transmisión de la congestión a otras redes y elementos
dentro de la red.
• Operara con efectividad, sin depender del flujo de trafico, en
cualquier dirección entre los usuarios finales.
• Tener la mínima interacción con, o impacto sobre, otros sistemas en
117
la red Frame Relay.
• Minimizar la variación de la calidad del servicio debida a las
conexiones Frame Relay individuales durante la congestión.
El control de congestión es especialmente importante en redes de tipo
conmutada. Las redes conmutadas Frame Relay están orientadas a
conseguir el máximo rendimiento y eficiencia. Esto tiene como consecuencia
que los manejadores de tramas no puedan controlar el flujo de tramas de un
abonado o de un manejador adyacente mediante el típico protocolo de
ventana deslizante, como ocurre en el LAP-D.
Teniendo esto en cuenta, consideraremos dos estrategias generales para
el control de congestión, planteadas por García y otros (1997), estas son:
Procedimientos para evitar la congestión se utilizan cuando esta se inicia,
a fin de minimizar sus efectos sobre la red. Estos procedimientos se inician
antes o en el punto A mostrado en la figura 23 a), para evitar el tratamiento
de la congestión que se produce en el punto B. Cerca del punto A, es difícil
para el usuario final advertir que la congestión se esta incrementando, por lo
que debe existir un mecanismo de señalización explícito en la red que
dispare estos procedimientos.
Procedimientos de recuperación de la congestión se utilizan para prevenir
el colapso de la red en la fase de la congestiona severa. Se inicia
generalmente cuando la red empieza a eliminar tramas debido a la
congestión. Estas tramas sirven como un mecanismo e señalización
implícito. Los organizaciones UIT-T y ANSI consideran estas dos estrategias
118
como formas complementarias de control de congestión en el servicio
portador de retransmisión de tramas.
PROCEDIMIENTOS CON SEÑALIZACIÓN EXPLICITA
En el campo de direccionamiento se dispone de dos bits de señalización
explicita. Cuando un manejador de tramas detecta congestión puede fijar
cualquiera de estos dos bits, pero no puede borrarlos si los recibe de otro
manejador, ya que estos bits son señales que la red dirige a los usuarios
finales. García y otros (1997). Estos dos bits son:
BECN ( Backward Explicit Congestion Notification ): Indica al usuario que
debería iniciarse, donde sean aplicables, procedimientos para evitar la
congestión del trafico en la dirección opuesta a la de la trama recibida. Indica
que las tramas que el usuario transmite en esta conexión lógica pueden
encontrar recursos que sufren congestión.
FECN ( Forward Explicit congestion Notification ): Indica al usuario que
beberían iniciarse, donde sean aplicables, procedimientos para evitar la
congestión del trafico en la misma dirección que la trama recibida. Indica que
esta trama, en esta conexión lógica, ha encontrado recursos que sufren
congestión.
Para la utilización de estos es necesario que cada manejador de tramas
controle la ocupación de sus colas. Si la longitud de una cola comienza a
119
alcanzar un nivel peligroso, se marca, bien el bit BECN, bien el bit FECN o
una combinación de ambos, para intentar reducir el flujo de tramas que
atraviesa el manejador. La elección del bit BECN o FECN depende de si los
usuarios finales de una determinada conexión lógica están preparados para
responder a uno u otro de estos bits. Esto se determina conexión en la fase
de configuración. En cualquier caso, el manejador de tramas elige que
conexión lógica debe ser prevenida del peligro de la congestión. En las
primeras etapas de la congestión, solo realiza la notificación a los usuarios
de aquellas conexiones que estén generando el mayor trafico, mientras que
si la congestión comienza a ser importante, la notificación se produce en
todas las conexiones.
La repuesta del usuario viene determinada por la llegada de señales
BECN o FECN. El procedimiento más simple es el de respuesta a una señal
BECN, en este caso el usuario simplemente reduce la velocidad de
transmisión de la trama hasta que la señal cesa. La respuesta a un FECN es
mas complicada, ya que requiere que el usuario pida al usuario del otro
extremo de la conexión reduzca su flujo de tramas. Las funciones principales
utilizadas en el protocolo Frame Relay no soportan este tipo de notificación.
De manera que debe utilizarse a nivel superior, como por ejemplo en el nivel
de Transporte. El control de flujo puede llevarse a cabo también mediante el
protocolo Q.922 o cualquier otro protocolo de control de enlace
implementado sobre el subnivel de Frame Relay.
120
PROCEDIMIENTOS DE RECUPERACIÓN DE LA CONGESTIÓN CON SEÑALIZACIÓN IMPLÍCITA
La señalización implícita se produce cuando de la red descarta una trama
y el usuario final a un nivel superior detecta este hecho. Cuando esto ocurre,
los niveles superiores del usuario final pueden deducir que existe congestión.
Por ejemplo en el protocolo de control de enlace de datos como Q.922,
cuando se descarta una trama por sobre carga del buffer en la red, la
siguiente trama generada una trama Reject desde el punto final del receptor.
Por lo tanto, se puede utilizar un procedimiento de nivel superior que
proporcione control de flujo para recuperarse de la congestión. García y otros
(1997).
Un ejemplo a este respecto lo proporciona el estándar ANSI, en el que un
usuario que tiene la posibilidad de variar el tamaño de la ventana de control
de flujo utilice este mecanismo como respuesta a la señalización implícita.
Imaginemos que el tamaño de la ventana del nivel dos, V, puede variar Vmin
y Vmax y que inicialmente se fija a Vmax. Lógicamente, queremos reducir V a
medida que la congestión aumenta para ir limitando la transmisión de tramas.
García y otros (1997).
Existen tres tipos de esquemas de ventanas que se adaptan su tamaño
como respuesta a la recepción de tramas Reject:
1. Fijar V = max (V – 1, Vmin)
2. Fijar V = Vmin.
121
3. Fijar V = max(γγ V, Vmin) donde 0 < γγ < 1
Las transmisiones con éxito indican que la congestión se ha superado y el
tamaño de la ventana puede incrementarse. Dos procedimientos de
operación son:
a. Fijar V = min(V+1, Vmax) después de N transmisiones
consecutivas con éxito.
b. Fijar V = min(V+1, Vmax) después de V transmisiones
consecutivas con éxito.
Hasta aquí se ha tratado el papel del usuario en la recuperación de la
congestión. El papel de la red es el de descartar tramas según sea necesario
y para ello se puede utilizar un bit que existe en el campo de dirección de
todas las tramas, DE (Discard Elegibiliy). Cuando sea necesario descartar
tramas, aquellas que tengan este bit a uno tiene preferencia de sobre las que
tiene este bit a cero.
Esta capacidad de utilización del bit DE hace posible que el usuario
temporalmente pueda enviar mas tramas de las que tiene permitidas de
medida y la red la retransmite si le es posible.
Los manejadores de tramas también pueden fijar este bit, para proteger la
red, si deciden que la entrada de las tramas que provienen del usuario es
demasiado excesiva.
El bit DE puede ser utilizado de tal manera que proporcione una pauta a
la hora de descartar tramas y al mismo tiempo sirva como una herramienta
122
que permita garantizar un nivel de servicio optimo. El mecanismo funciona de
la siguiente manera: Cada usuario puede negociar una cantidad de
información comprometida, CIR (Commited Information Rate) en bps, durante
el tiempo de configuración de la conexión. Este CIR requerido representa la
estimación del usuario de lo que será su trafico normal durante un periodo de
ocupación. El CIR concedido, que es menor o igual al CIR requerido, es el
compromiso de la red a transmitir datos a esa velocidad si no se producen
errores. El manejador de tramas al que esta conectada la estación de usuario
realiza una función de filtro, según se muestra en la figura 24.
FIGURA 24. VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN FRAME RELAY. (García y otros, 1997, p.155).
Si el usuario envía datos a menor velocidad que la que marca el CIR, el
manejador de tramas de entrada no varía el valor del bit DE. Si la velocidad
123
es superior al CIR, el manejador marca los bits DE de la tramas que superan
la media y los envía a la red; estas tramas pueden alcanzar su destino o ser
descartadas si se produce congestión. Por ultimo se define una velocidad
máxima, por encima de la cual todas las tramas se descastan en su entrada
al manejador.
SITUACIÓN Y APLICACIONES DE LAS REDES FRAME RELAY
El concepto de retransmisión de tramas se desarrollo para proporcionar
un servicio de calidad en el contexto RDSI. Sin embargo, su utilización no
solo ha transcendido los escenarios RDSI, sino que fundamentalmente se
utiliza como interfaz de usuario para otros tipos de redes,
independientemente de que los protocolos internos de estas sean o no
Frame Relay.
Hecha esta afirmación conviene añadir que el hecho de que las redes
operen con protocolos internos por conmutación de etiquetas DLCI es una
buena solución en el momento actual, porque Frame Relay es una tecnología
realmente sencilla que se deriva de simplificar al máximo los conceptos de
conmutación de paquetes de la Recomendación X.25. Por ello es muy fácil
de implementar en los equipos existentes, que además conservarían
normalmente los adaptadores necesarios para soportar el formato de las
tramas HDLC o LAP-B.
124
Por otra parte, el utilizar Frame Relay como un protocolo interno de la red
proporciona las ventajas señaladas de que la red descarta las tramas
erróneas y no realiza funciones de control de error ni control de flujo.
En consecuencia, son necesarias pocas instrucciones para enviar y recibir
datos sobre los enlaces intermedios. Así mismo, los buffers requeridos en los
nodos intermedios se reducen sustancialmente, pues no es necesario
almacenar las tramas hasta que se reciba un reconocimiento positivo.
Las anteriores características resumen las ventajas de utilizar protocolos
Frame Relay dentro de las redes y no solo en las interfaces de usuarios.
Sin embargo, hasta la fecha no se ha alcanzado un acuerdo sobre la
estandarización de los protocolos internos de la red; dicho en otras palabras,
normalmente una red Frame Relay privada esta realizada con un conjunto de
protocolos internos que puede no ser compatible con otra.
Afortunadamente, la interfaz de ETD de usuario con el nodo Frame Relay
esta perfectamente especificada, con lo que se puede interconectar equipos
heterogéneos de diversos proveedores.
Las ventajas que presenta la red Frame Relay para el usuario son
notables, como, por ejemplo:
• Debido a la reducción de los procesos en los nodos se pueden
emplear enlaces de mayor velocidad, con lo que el tiempo de
tránsito se reduce considerablemente hasta del orden de una
décima parte. Esta mejora es muy importante tanto para
aplicaciones interactivas como para aplicaciones de transferencia
125
masiva de datos.
• La velocidad de acceso de los usuarios puede ser mayor;
normalmente se utilizan múltiplos de 64 kbps.
• Frame Relay no ha sido diseñada específicamente para la
transferencia de trafico isócrono. Evidentemente, las tramas
pueden ser de longitud variable, llegando a varios miles de
octetos, y además de la red puede estar relativamente
congestionada, con lo que no hoy garantía de que el parámetro de
Cds variación de retardo sea nulo o aceptable. Sin embargo, con
un apropiado control sobre el tamaño de las tramas y el nivel de
ocupación de la red, se puede enviar trafico isócrono, como audio
o videoconferencia; con este fin, normalmente se utilizan
velocidades de acceso desde 128 kbps.
En la figura 25 se representan algunos escenarios de aplicación de Frame
Relay: Conexiones de Unidades Centrales de Proceso, conexiones entre
redes de Área Local y Videoconferencia.
Los FRAD (Frame Relay Access Devices), típicamente son
encaminadores con interfaces Frame Relay.
Las unidades de Control de Transmisión no requieren normalmente un
Hardware distinto para pasar un circuito X.25 a Frame Relay. Las redes
Frame Relay suelen proporcionar la conversión X.25 a Frame Relay, con lo
que se facilita la migración y coexistencia.
126
FIGURA 25 EJEMPLOS DE APLICACIÓN FRAME RELAY (García y otros, 1997, p.157).
127
DETERMINACIÓN DE LA FACTIBILIDAD
Una vez de realizado el diseño de un sistema, es necesario determinar si
es factible, ya que de esto depende su desarrollo a posterior.
La determinación de factibilidad en general significa, encontrar cuales son
los objetivos organizacionales. Los mismos deben ser calificados por medio
de entrevistas con la persona, grupo o departamento que lo propone. Luego
se debe determinar los recursos para el estudio de la factibilidad, estos
recursos deben ser tratados en relación con tres áreas de factibilidad:
técnica, económica y operacional. (Kendall y Kendall, p.51, 1997).
FACTIBILIDAD TÉCNICA
Una gran parte de la determinación de los recursos tiene que ver con la
valoración de la factibilidad técnica. El analista debe encontrar si los recursos
técnicos actuales pueden ser mejorados a añadidos, en forma tal que
satisfagan la petición bajo consideración. Sin embargo algunas veces las
adiciones a los sistemas existentes son costosas y no valen la pena, debido
simplemente a que satisfacen las necesidades en forma ineficiente. Si los
sistemas existentes no pueden ser añadidos, la siguiente pregunta es si hay
tecnología en existencia para satisfacer las especificaciones. Por lo general
esta contempla la respuesta sobre si una tecnología en particular se
encuentra disponible y si es capaz de satisfacer las peticiones de los
128
usuarios.
FACTIBILIDAD ECONÓMICA
Los recursos a evaluar en esta parte corresponden a al estimación de los
costos, el costo de hacer un estudio del sistema completo; tomando en
cuenta tiempo de los empleados con los que se trabajará, el costo del tiempo
de los empleados de la empresa, el costo estimado de hardware y software.
El estudio debe evaluar entre otras cosas la inversión inicial, si los costos
a corto plazo no son sobrepasados por las ganancias, o si produce una
reducción inmediata en los costos de operación. Si el sistema no es factible
económicamente el proyecto no debe continuar.
FACTIBILIDAD OPERATIVA
La factibilidad operativa depende de los recursos humanos disponibles
para el proyecto, e involucra proyectar si el sistema operará y será usado una
vez que esté instalado. Se deben tomar en cuenta los niveles de aceptación
del sistema y los aportes que este brindará a la comunidad de usuarios a la
que esté suscrito.
Así como también se debe prever la existencia de personal que pueda ser
capacitado en el funcionamiento del sistema.
129
C. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE: Instituto Americano que
idea y propone recomendaciones para la realización de estándares
internacionales de telecomunicaciones, dentro de los cuales se dio origen al
Frame Relay. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
ANCHO DE BANDA: El rango de frecuencias expresado en kilobits por
segundo, que puede pasar sobre un canal de transmisión dado con una red
Frame Relay. El ancho de banda determina la velocidad a la cual la
información puede ser enviada a través de un canal, a mayor ancho de
banda, mayor es la información que puede ser enviada en un tiempo dado.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE (ATM): Es una tecnología de
comunicación que organiza los datos en celdas del tamaño de un byte y
transmite 53 celdas al mismo tiempo sobre un medio digital. Individualmente,
cada celda es procesada sincrónicamente y colocada en la cola de salida a
la espera de ser multiplexada sobre el medio. ATM es mucho más fácil de
implementar por hardware, ya que hace posible procesos más rápidos. Las
transmisiones están entre los 155.520 Mbps y los 622.080 Mbps.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
130
BACKWARD EXPLICIT CONGESTION NOTIFICATION (BECN): Bit
enviado por una red Frame Relay para notificar a un DTE que los
procedimientos para evitar la congestión deben ser iniciados por el
dispositivo emisor. Esta información se añade a las tramas que viajan en
sentido contrario a las tramas que encontraron congestión. Esta información
se ha diseñado para ayudar a los protocolos de alto nivel a emprender la
acción adecuada respecto al control de flujo.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
COMMITTED BURST SIZE (BC): Volumen máximo de datos que puede ser
transferido por un circuito virtual permanente durante un intervalo de tiempo
T. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
EXCESS BURST SIZE (BE): Volumen de superación autorizado por encima
del umbral Bc. Volumen permitido para la transmisión de datos por encima
del volumen máximo de transmisión en Frame Relay.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
CIRCUITO VIRTUAL PERMANENTE (PVC): Un enlace Frame Relay lógico,
cuyos puntos finales y clase de servicio están definidos por el administrador
de la red. Es análogo al circuito virtual permanente de X.25. Un PVC consta
de una dirección origen de red Frame Relay, una dirección destino de tipo
131
red Frame Relay, un identificador de control de enlace de datos origen, y un
identificador de control de enlace de datos destino. Origen se refiere a la
interfase de acceso desde donde se inicia una conexión Frame Relay.
Destino se refiere al punto donde termina el PVC.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
CONSOLIDATED LINK LAYER MANAGEMENT (CLLM): Mecanismo
alternativo de señalización que indica la existencia de situaciones de
congestión. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
COMITTED INFORMATION RATE (CIR): Tasa de transferencia autorizada
en condiciones normales de operación. Parámetro que permite elegir a cada
usuario una velocidad media garantizada en los dos sentidos de
comunicación para un circuito virtual. La velocidad comprometida (en bits por
segundo) a la cual la interfase de acceso de salida de una red Frame Relay
transfiere información al sistema destino final Frame Relay bajo condiciones
normales. Esta velocidad es promediada sobre un mínimo intervalo de
tiempo definido como Tc. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
COMITTED RATE MEASUREMENT INTERVAL (TC): Intervalo de medida
de la velocidad comprometida. El intervalo de tiempo durante el cual el
usuario puede solamente enviar la cantidad de datos Bc comprometida, y un
132
exceso de datos de Be. Por lo general, la duración de Tc es proporcional al
tráfico. Tc es computado de la siguiente formula: Tc = Bc/CIR.
Tc no es un intervalo de tiempo periódico. De hecho es usado solamente
para medir datos entrantes, durante lo cual actúa como una ventana móvil.
Los datos entrantes disparan el intervalo Tc, el cual continúa hasta que
completa su duración conmutada. Ver también Velocidad de Información
Comprometida (CIR) y Bc. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
CONTROL CÍCLICO REDUNDANTE (CRC): Un método computacional que
controla la veracidad de las tramas transmitidas entre dispositivos en una red
Frame Relay. La función matemática es computada antes de transmitir los
datos, en el dispositivo origen. Su valor numérico es computado basándose
en el contenido de la trama. Este valor es comparado con el valor
recalculado por el dispositivo destino para asegurar la corrección de la trama.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
DISCARD ELEGIBILITY (DE): Bit de equidad del campo de cabecera de las
tramas que se utiliza para asegurar que los usuarios que precisan un ancho
de banda intensivo no bloqueen al resto. DE situado en 1 indica baja
prioridad, a descartar si es necesario; por el contrario, DE situado en 0 indica
alta prioridad. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
133
DISPOSITIVO FINAL: La fuente última o destino del flujo de datos que va a
través de una red Frame Relay a veces también llamado DTE. Como
dispositivo fuente envía datos a un dispositivo interfase para su
encapsulación en una trama Frame Relay. Como dispositivo destino recibe
los datos desencapsulados desde el dispositivo interfase (la trama Frame
Relay es desmontada, dejando solo los datos del usuario).
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
DISPOSITIVO INTERFASE CON CAPACIDAD FRAME RELAY: Un
dispositivo de comunicaciones que desarrolla encapsulación. Los routers y
puentes con capacidad Frame Relay son ejemplos de dispositivos interfase
del equipo cliente a una red Frame Relay.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
DISPOSITIVO INTERFASE: Proporciona la interfase entre el dispositivo final
y la red Frame Relay, encapsula las tramas que vienen del usuario con un
protocolo determinado transformándolas en tramas Frame Relay y
enviándolas a través de la red. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
DATA LINK CONNECTION IDENTIFIER (DLCI): Número de identificación
de pertenencia de una trama a un circuito virtual, conexión lógica dentro del
canal. Un único número asignado a un punto final de un PVC en una red
134
Frame Relay. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
EXCESS BURST SIZE (Be): La máxima cantidad de datos no
comprometidos (en bits) en exceso de Bc que una red frame relay puede
atender durante un intervalo de tiempo Tc. Estos datos (Be) generalmente
son entregados con una probabilidad menor que Bc. La red marca estos
datos como descartables (DE). (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
EXCESS INFORMATION RATE (EIR): Es la tasa de informacion en exceso
o la velocidad máxima autorizada. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
ENCAPSULACIÓN: Un proceso por el cual un dispositivo interfase
transforma las tramas de un usuario en tramas Frame Relay para poder
transmitirlas por la red. La red acepta unicamente tramas formateadas
específicamente para frame relay; por lo tanto, los dispositivos interfases
actuando como interfases a una red frame relay deben desarrollar esta
encapsulación. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
EQUIPO DE COMUNICACIONES DE DATOS (DCE): Termino definido tanto
por el comité V.35 como por X.25, que se aplica a los dispositivos
conmutadores de datos y que se distingue de los dispositivos que se acoplan
135
a la red (DTE). (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
FRAME CHECK SECUENCE (FCS): Código de detección de errores
ajustado a una trama. El control cíclico redundante estándar de 16-bits usado
por las tramas HDLC y Frame Relay. Es efectivo unicamente en la detección
de errores en las tramas no mayores de 4096 octetos.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
FORWARD EXPLICIT CONGESTION NOTIFICATION (FECN): Informa al
encaminador que recibe la trama que se ha experimentado congestión en el
trayecto que ha atravesado ésta. Es un bit enviado por una red frame relay
para notificar a una interfase de dispositivo (DTE) que los procedimientos
para evitar la congestión deben ser iniciados por el dispositivo que recibe los
datos. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
FRAME RELAY/ATM NETWORK INTERNETWORKING: Permite a los
usuarios finales de dispositivos o redes Frame Relay comunicar entre sí a
través de una red ATM. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
FRAME RELAY FORUM: Asociación de usuarios y fabricantes de Frame
Ralay, con base en Mountain View, California. La organización se compone
136
de comités que crean acuerdos de realización con el propósito de desarrollar
normas basadas en Frame Relay. Los acuerdos se crean mediante la
información y sugerencias de los miembros de la comunidad. El Forum
dispone de material técnico e información de marketing sobre Frame Relay.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
ATM FRAME USER NETWORK INTERFACE (FUNI): Especificación del
ATM Forum que despliega un servicio ATM de 64 Kbps a 2 Mbps mediante la
conversión de tramas Frame Relay en ATM y viceversa.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
HIGH LEVEL DATA LINK CONTROL (HDLC): Un protocolo genérico de
comunicaciones del nivel de enlace desarrollado por la Organización
Internacional de Standarización (ISO). HDLC maneja sincronismo,
transparencia de código, transferencia serie de información sobre un enlace
de conexión. Ver también Synchronous Data Link Control (SDLC).
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
HOP: Una única línea principal entre dos conmutadores en una red frame
relay. Un PVC establecido consta de un cierto número de hops.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
137
HOST COMPUTER: Un dispositivo de comunicaciones que permite a los
usuarios ejecutar programas de aplicaciones para desarrollar funciones tales
como edición de textos, acceso a base de datos, etc.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
LÍNEA DE ACCESO: Una línea de comunicaciones (Ej. Circuito)
interconectando un dispositivo Frame Relay compatible (DTE) a un
conmutador frame-relay (DCE). (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
REGLA PRINCIPAL: Una línea de comunicaciones conectando dos
conmutadores frame relay. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
LINK ACCESS PROCEDURE BALANCED (LAPB): El modo balanceado,
versión HDLC. Es usado en las redes de conmutación de paquetes X.25.
Contrasta con LAPD. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
LINK ACCESS PROCEDURE ON THE D CHANNEL (LAPD): Un protocolo
que opera en la capa de enlace de datos de la arquitectura OSI. LAPD es
usada para transportar información a través de la red frame relay. El D-canal
lleva información para la conmutación de circuito. Contrasta con LAPB.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
138
MULTIPLEXACIÓN ESTADÍSTICA: Intercalar la entrada de los datos de dos
o más dispositivos sobre un único canal de acceso para su transmisión a
través de una red frame relay. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
PAQUETE: Es la unidad de información que se transmite entre el origen y
el destino en una red. Cuando un fichero (e-mail, HTML, GIF, respuestas
URL) es enviado de un lugar a otro de la red, el TCP divide el fichero en
trozos de un tamaño eficaz para el envío. Cada uno de estos paquetes
incluye la dirección del destinatario en la red. Los paquetes individualmente
podrán ir por diferentes rutas de la red, cuando todas han llegado, estas son
reensambladas al fichero original. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
PAQUETE RAPIDO: En transmisión de datos, un paquete rápido es aquel
que se transmite sin comprobación de errores entre los distintos nodos de la
ruta. La garantía de que el paquete llegue sin errores depende del destino,
La transmisión de paquetes rápidos es posible debido a la baja incidencia de
errores o perdida de datos en la fibra óptica que es una de las características
de las transmisiones de datos en banda ancha como ATM.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
PROTOCOLOS LAN: Un rango de protocolos LAN soportados por una red
frame relay, incluido TCP/IP, Apple Talk, XNS, Internetwork Packet Exchange
139
(IPX),etc. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
RED DE CONMUTACIÓN DE PAQUETES: Una red de telecomunicaciones
basada en la tecnología de la conmutación de paquetes, donde un canalestá
ocupado únicamente durante la transmisión del paquete. Contrasta con la
red Frame Relay. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
RED FRAME RELAY: Una red de comunicaciones basada en la tecnología
frame relay. Los datos son multiplexados. Contrasta con Red de
Conmutación de Paquetes. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
SEGMENTO LAN: Una LAN enlazada a otra LAN por un puente. Los
puentes capacitan a dos LAN para funcionar como una sola, pasando datos
de una a otra. Para comunicarse los unos con los otros los segmentos LAN
puenteados deben usar el mismo protocolo nativo.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
SERVIDOR DE FICHEROS: En el contexto de red frame relay soportando
comunicaciones LAN a LAN, un dispositivo conectando unas series de
estaciones de trabajo con una LAN dada. El dispositivo desarrolla
recuperación de errores y funciones de control de flujo a si como
140
confirmación de reconocimiento de datos extremo a extremo durante la
transferencia de los datos. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
SYNCHRONOUS DATA LINK CONTROL (SDLC): Un protocolo de
comunicaciones del nivel de enlace usado en una red SNA de IBM que
maneja sincronismo, transparencia de código, transmisión serie de
información sobre un enlace de conexión.
SDLC es un subconjunto del más genérico HDLC desarrollado por ISO.
(http://www.frforum.com/glosary.htlm).
TRAMA FRAME RELAY: Una unidad de datos de longitud variable, en
formato frame relay que es transmitido a través de una red frame relay como
datos puros. (http://www.frforum.com/glosary.htlm).
UNIDAD DE SERVICIO DE CANAL (CSU): Un dispositivo secundario
necesita adaptar la interface V.35 sobre un DTE Frame Relay al interfase T1
(o E1) sobre un conmutador frame relay.
El formato de la señal T1 (o E1) sobre el conmutador frame relay no es
compatible con la interfase V.35 sobre el DTE : por tanto, un CSU o
dispositivo similar, colocado entre el DTE y el conmutador Frame Relay, es
necesario para desarrollar la conversión requerida.
141
D. SISTEMA DE VARIABLES
Las variables involucradas en el estudio de esta investigación son
Sistema de Interconexión, Redes de Telecomunicaciones, y Frame Relay, las
cuales se definen de manera conceptual y operacional. De este modo se
tiene:
I. SISTEMA DE INTERCONEXION
Un sistema de Interconexión se define como un conjunto sistemático y
formal de componentes, capaz de procesar datos, para proporcionar
información que facilite la ejecución de actividades, operaciones y funciones
dentro de una organización y genere variedad de reportes que sean
requeridos por entes externos. Hernández E. y Moreno N. (1995),
operacionalmente es el conjunto de elementos físicos y lógicos que
dispuesto de forma coherente permiten transmitir, procesar e intercambiar
información, involucrando una filosofía de diseño y un conjunto de
componentes físicos como: Enrutadores, Concentradores, Conmutadores y
lógicos como: protocolos, sistemas operativos, software.
Todo esto se representa en el Tabla 7, en donde se identifican las
dimensiones, indicadores y sub-indicadores presentes en la variable Sistema
de Interconexión.
142
TABLA 7. DIMENSIONES E INDICADORES DE LA VARIABLE SISTEMA DE INTERCONEXIÓN DE DATOS. (Pérez y Henríquez, 2000).
VARIABLE DIMENSIONE
S INDICADORES SUB
INDICADORES
• EQUIPOS
• ENRUTADOR
• CONCENTRADOR
• CONMUTADOR
ELEMENTOS
FÍSICOS • MEDIOS DE
TRANSMISIÓN
• PAR TRENZADO
• CABLE COAXIAL
• FIBRA OPTICA
• MICROONDAS
SISTEMA DE
INTERCONEXIÓN
DE DATOS
ELEMENTOS
LÓGICOS
• PROTOCOLOS
• SISTEMAS
OPERATIVOS
• SOFTWARE
• TCP/IP
• IPX
• IOS
II. RED DE TELECOMUNICACIONES
Una red de telecomunicaciones es aquella que tiene como finalidad
brindar los servicios básicos de voz, datos y video a las dependencias de las
organizaciones o empresas, a través de diferentes medios de transmisión y
dispositivos de red, que permitan transferir la información de un lugar a otro
143
de la red. (http://www.dtd.unam.mx/). Operacionalmente es la red que tiene
tres elementos principales, a saber el terminal, que es el dispositivo que se
encuentra en un extremo de un canal de comunicaciones y que permite que
dicho canal sea utilizado por un usuario. También está el dispositivo de red,
que encamina la información hacia su destino. Finalmente, el tercer elemento
de una red de telecomunicaciones es el medio de transmisión, que puede ser
un cable de cobre, microondas de radio terrestres, ondas de radio vía
satélite, cables submarinos, fibras ópticas, etc. En el Tabla 8, se señalan las
dimensiones e indicadores de esta variable.
TABLA 8. DIMENSIONES E INDICADORES DE LA VARIABLE RED DE TELECOMUNICACIONES. (Pérez y Henríquez, 2000).
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
DISPOSITIVOS DE
RED
• ENRUTADORES
• CONMUTADORES
• CONCENTRADORES
• SERVIDORES DE ACCESO
• CORTA FUEGOS
• PUENTES
• COMPUTADORAS
RED
DE
TELECOMUNICACIONES MEDIOS DE
TRANSMISIÓN
• PAR TRENZADO
• CABLE COAXIAL
• FIBRA ÓPTICA
• MICROONDAS
144
III. FRAME RELAY
Es el servicio portador RDSI de banda estrecha en modo de paquetes, y
ha sido especialmente adaptado para velocidades de hasta 2,048 Mbps,
(Global Comunications, 1997), Operacionalmente es la tecnología para el
acceso de datos en una Red de Área Amplia WAN, a través de la
conmutación de tramas. Frame Relay permite la interconexión de redes LAN,
integración de datos a través de SNA y multiplexación estadística de cientos
de canales virtuales, sobre un solo canal físico de comunicación. Provee
interfaces para la interconexión de equipos, tales como: Routers, Bridges,
Switches o equipos que no necesariamente soporten Frame Relay. A través
del Tabla 9, se expresan las dimensiones y indicadores de la variable Frame
Relay.
TABLA 9. DIMENSIONES E INDICADORES DE LA VARIABLE FRAME RELAY. (Pérez y Henríquez, 2000).
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
FRAME RELAY ACCESO
• CIR
• PUERTO
• PVC
• DLCI
