Tecnologías de Banda Ancha

NyquistShannon

Tecnologías de Banda AnchaTecnologías de Banda Ancha

• Introducción a las redes de telecomunicaciones

• Redes ópticas• Redes de acceso (XDSL)• Multiplexación (PCM, PDH , SDH)• Modo de transferencia asincrónico (ATM)• Adaptación de servicios BISDN (AAL)• Servicios de banda ancha

http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~comunica/

Docentes: Dr. Elizabeth Tapia etapia@eie.fceia.unr.edu.ar

Ing. Verónica Miró veronica@transdatos.com.ar

Ing. Adrián Luque luque@fceia.unr.edu.ar

Introducción a las redes de Introducción a las redes de

telecomunicacionestelecomunicaciones

Clasificación de las redes de Clasificación de las redes de telecomunicacionestelecomunicaciones

Evolución de las redesEvolución de las redes

Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica

Nodo Conmutación

analógico

Nodo Conmutación

analógico

Nodo Conmutación

analógico

Nodo Conmutación

analógico

Transmisión analógica

Transmisión analógica

Transmisión analógica

Transmisión analógicalazo

analógico

ETAPA 1 (1850-1950)

Terminal analógica

Terminal datos

Nodo

Conmutación analógico

Nodo Conmutación

analógico

Nodo Conmutación

analógico

Nodo Conmutación

analógico

Transmisión analógica

Transmisión digital

Transmisión analógica

Transmisión analógica

lazoanalógico

ETAPA 2 (1960-1970)

Terminal analógica

Terminal datos

lazodigital

A/D

D/A

Plantel de distribuciónanalógico

Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica

NodoConmutación

digital

Nodo Conmutación

analógico

NodoConmutación

digital

NodoConmutación

digital

Transmisión digital

Transmisióndigital

Transmisión analógica

Transmisión digitallazo

digitalPlantel dedistribución

analógico

A/D

Terminal analógica

Terminal datos

ETAPA 3 (1970-1980)

Nodo Conmutación

ISDN

Nodo Conmutación

ISDN

Nodo Conmutación

ISDN

Nodo Conmutación

ISDN

Transmisión digital

Transmisióndigital

Transmisión digital

Transmisión digitallazo

ISDN

lazoISDN

Terminal datos

Terminal ISDN

ETAPA 4 (1990-2000)

Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica

NodoConmutación

B-ISDN

NodoConmutación

B-ISDN

NodoConmutación

B-ISDN

NodoConmutación

B-ISDN

Transmisión digital B-ISDN

Transmisióndigital B-ISDN

Transmisión digital B-ISDN

Transmisión digital BISDNlazo

BISDN lazoISDN

ETAPA 5 (2000 - 2010 )

HDTV

Ejemplo de una red telefónicaEjemplo de una red telefónica

Red de acceso local y central local digital

Estructura jerárquica de la red

Red de acceso localRed de acceso local

Ejemplo red troncal de 2 nivelesEjemplo red troncal de 2 niveles

Red InternacionalRed Internacional

Red publica conmutadaRed publica conmutada

Evolución de la red de transporteIMPULSO

TECNOLOGICO

 FIBRA OPTICA DE BAJO COSTO Y ALTO RENDIMIENTO.

CHIPS DE SILICIO DE ALTA INTEGRACION.

SOFTWARE ORIENTADO A OBJETOS PARA SISTEMAS DISTRIBUIDOS DE ALTA CALIDAD

SDH

ESTRUCTURA MULTIPLEX SENCILLA Y FLEXIBLE.

INTERFACES NORMALIZADOS DE ALTA CAPACIDAD.

FACILIDADES AUXILIARES Y GESTION INTEGRAL.

IMPULSO DEL MERCADO

MEJOR RENTABILIDAD CON EFICACIA DE RED MEJORADA Y COSTOS REDUCIDOS.

 ENTORNO LIBERALIZADO MULTIOPERADOR.

 INCREMENTO DE ABONADOS, MEJOR CALIDAD DE SERVICIO, FLEXIBILIDAD Y NUEVOS SERVICIOS.

RED DETRANSPORTE

Clasificación de redesDistancia entre

terminales Los terminales están

en el mismo Ejemplo

0.1 m Circuito Flujo de datos dentro de un equipo

1 m Sistema Computadores en paralelo

10 m Oficina

Redes de área local (LAN)

100 m Edificio

1 km Campo

10 km Ciudad Redes de área

metropolitana (MAN)

100 km País Redes de area amplia (WAN) 1,00 km Continente

10,000 km Planeta Internet

Redes de área local (LAN)

• Tipo BUS (Ethernet)• 10, 100, 1000 Mbps• IEEE 802.3

• Tipo Anillo (Token Ring)

• IEEE 802.5

Bus

Anillo

Redes de área local (MAN)Dirección de transmisión en el bus A

Dirección de transmisión en el bus B

Bus A

Bus B

1 N32

Terminador

. . . . . .

• Protocolo DQDB (IEEE 802.6) Distributed Queue Dual Bus

• Dos Buses (una terminal examina y reserva ranuras en un bus para usar ranuras en el otro bus)

• Transporte de Datos y Voz

• No tiene capacidad de conmutación

• Medio: FO monomodo 150MBps <60kms entre nodos

Redes de área amplia (WAN)

• La sub-red se dedica exclusivamente a la conmutación• La sub-red está compuesta por líneas tx y routers• La sub-red interconecta redes o computadoras

LAN

Sub-red

Router

Host

Ejemplo de WAN

Otra clasificación de redesOtra clasificación de redes

Topologías de redes

Topología de redesTopología de redes

1. Punto a punto

2. Multi punto (o bus común)

3. Estrella

4. Anillo (ring)

5. Malla

1. Redes punto a punto

NODOA

NODOB

NODOA

NODOB

NODOA

NODOB

1 enlace físico

1 enlace físico

3 enlaces virtuales

3 enlaces físicos

6 enlaces virtuales

2. Redes Multi punto2. Redes Multi punto

NODOA

NODOB

NODOC

NODOD

NODOE

NODOF

Ejemplos: IEEE802.4 – Token RingIEEE802.3 EthernetIEEE802.6 DQDB

Las redes de bus común caen en la categoríade redes de acceso múltiple

2. Multi punto – Cont2. Multi punto – Cont.

2

1 3

4

2

1 3

4

2

1 3

4

2

1 3

4

Punto - Multipunto Multipunto - Punto

Multipunto - Multipunto Punto - Punto

Ejemplos:

1. Broadcast: TV, radio

2. Incast: GPS

3. Multicast: Ethernet

4. Caso 1

3 .Redes en estrella

NODOB

NODOC

NODOD

NODOE

NODOA

Todas las conexiones se hacen a través del nodo central (host) que actúa como conmutador

Ejemplo: Mainframes, hubs

La nuevo tecnología ATM usa esta topología

El hub permite tener topología física estrella y topología lógica de bus

4. Redes en anillo

D B

A

C

D B

A

C

D B

A

C

D B

A

C

1. 2.

3. 4.

1

1

2

2

Flujo de datos unidireccional

Ejemplos: Token ring (IBM) y FDDI (sobre F.O.)

A transmite a C vía D

C confirma a A vía B

El receptor elimina los datos del anillo.

5. Redes en malla

NodoD

NodoB

NodoF

NodoA

NodoH

NodoC

NodoG

NodoE

Red tipo malla parcialmente conectada

Las redes conmutadas emplean esta topología.

Grado de conectividad: depende de la cantidad de enlaces que llegan al nodo.

GC C = 4

GC D = 3

GC A = 2

5. Redes en malla – Cont.

NodoD

NodoB

NodoF

NodoA

NodoH

NodoC

NodoG

NodoE

Red tipo malla completamente conectada

N = cantidad de nodos

N(N-1)/2 = cantidad enlaces

Si N>4 a 8 se usan redes totalmente conectadas.

Ej: Las grandes redes usan topología malla porque ofrecen caminos alternativos en caso de falla

Métodos de transmisión

1 2 3 4 5 6 7 8 SS 1 2 3 4 5 6 7 8 SS1 2 3 4 5 6 7 8 SS

Tiempo 2

Orden de transmisión

Bit de Arranque

Bit de Stop

Bits de datos

La transmisión de datos se puede clasificar en SINCRONICA y ASINCRONICA.

TRANSMISION ASINCRÓNICA

La transmisión se hace sin reloj asociado

Cantidad de tiempo variable entre caracteres

Tasa de bit neta es siempre menor al 80% del baud rate

Ej: Interfaz RS232, X21 - Velocidades bajas: 9600 bps

Transmisión sincrónicaSincr. Sincr. SOM Control DATOS CRC EOM

Existe señal de reloj asociada

El reloj debe poder ser derivado de la fuente o el destino

Los datos fluyen en tramas

Las interfases paralelas tienen una línea especial de reloj

Ejemplos: V.35, RS449, RS232 y X21

Métodos de transferencia de datosMétodos de transferencia de datosLa transferencia de datos se puede clasificar en SINCRONICA (STM) y ASINCRONICA (ATM).

El concepto es diferente al de transmisión, la transferencia depende del método de conmutación y multiplexación.

MODO DE TRANSFERENCIA SINCRONICA (STMMODO DE TRANSFERENCIA SINCRONICA (STM)Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1

Cada ranura de tiempo es un AB dedicado a un canal

Las ranuras sombreadas son bit de overhead o tara

Cuando un canal no transmite hay AB reservado sin uso.

Modo de transferencia asincrónico ( ATM)H Canal 1 H Canal 1 H Canal 5 H Sin uso H Canal 1 H Canal 7 H Canal 5

Canales de carga (celdas) con cabeceras propios que pueden ser usados por cualquier usuario.

La cabecera identifica el canal virtual

Cuando nadie tiene que transmitir la celda se transmite vacía

ATM es más eficiente en el uso de AB.

STM es mejor para servicios de tiempo real.

En la práctica las celdas ATM son transmitidas sobre redes STM de alta velocidad (SDH o SONET)

Métodos Multiplexado

Hay 4 métodos de multiplexado:

1.Espacio (SDM)

2.Frecuencia (FDM)

3.Tiempo (TDM)

4.Dirección (CDM)

1. SDMSe separan en forma espacial los canales de comunicación

Varios conductores

Varias antenas receptoras

Ejemplo: Interfaz paralelo (Centronic)

Esta forma de multiplexación es impráctica, pero ofrece seguridad ante fallas o ante cambios de condiciones de transmisión

2. FDM

Modulando las señales banda base se pueden transmitir varias comunicaciones por el mismo medio físico.

Cada canal ocupa una banda de frecuencias dentro del espectro.

Aumenta la eficiencia respecto de SDM.

Está asociado con los sistemas analógicos de transmisión

Es vulnerable a problemas de ruido, distorsión e interferencia

Ejemplo de FDM

3. TDMFue posible a partir de la década del 60 gracias a la electrónica de estado sólido

Está asociado a la transmisión digital.

Las señales que en forma nativa son analógicas deben convertirse a digital.

La calidad de la señal es independiente de la distancia por ser digital

Hay dos métodos: Bit Interleaved o Byte Interleaved.

STDM (TDM estadístico o asincrónico) las ranuras de tiempo se asignan en forma dinámica (a demanda)

En TDM hay n ranuras para n canales.

En STDM hay n ranuras para k canales, con k<n

STDM es más eficiente en el uso de AB que TDM

TDM

4. Mux por etiquetas

Cada paquete de información es marcado con una dirección

La dirección es interpretada en los nodos de la red

Cada nodo decide si el paquete recibido es correcto o no y pide retransmisión en caso de no serlo.

Ejemplo: X.25, ATM, Frame Relay.

Métodos de conmutaciónHay básicamente dos métodos de conmutación:

• Punto a punto

• Punto a multipunto

Punto a punto1

2

3

4

3

1

4

2

Conmutación frecuencia

1 2 3 4 3 1 4 2

Conmutación espacial

frecuencia frecuencia

1 2 3 4 3 1 4 2

tiempo tiempoConmutación

TemporalConmutación Direcciones

B 1

D 2

A 3

C 4

A 1

B 2

C 3

D 4

Conmutación punto a multipunto1 1

2

3

4

Conmutación frecuenciaConmutación espacial

1 1 1 1 1

frecuencia frecuencia

1 1 1 1 1

tiempo tiempoConmutación Temporal Conmutación Direcciones

A 1

B 1

C 1

D 1

A 1

La información de entrada es copiada en todas las salidas.

Ejemplos: 1.splitter, 2y3.replicación de señales, 4 video conferencia

Técnicas de Conmutación

• CONMUTACION DE CIRCUITOS– Asociado a señales analógicas – Ejemplo: red telefónica

• CONMUTACION DE PAQUETES– Asociado a señales digitales.– Ejemplo: X-25– Un caso particular de Conmutación de

paquetes es la conmutación de celdas (ATM)

Conmutación de Circuitos

• Existe un circuito físico entre los dos extremos de la comunicación

• El canal es para uso exclusivo de esa comunicación

• Es orientada a la conexión.

• Las centrales usan conmutación espacial y temporal.

Conmutación de Paquetes

• 1- Por circuito virtual (orientada a la conexión)

• 2- Datagramas (orientada a la no-conexión)

Conmutación paq.por circuitos virtuales

• La información se trocea en paquetes.• Servicio orientado a la conexión• Existe un circuito virtual reservado para cada

conexión

Conmutación Paquetes por Datagrama

• La unidad de información es el datagrama (en lugar de paquete).

• Servicio orientado a la no-conexión.

• Los datagramas pueden llegar desordenados (o no llegar)

ComparaciónConmut.

CircuitosConmut.

Paq.C.VirtConmut.

Paq.Datagr

Uso AB Ineficiente EficienteMuy

eficiente

Retardo Fijo y bajo VariableMuy

variables

ReservaRecursos

físicosEstadística No existe

ServiciosTiempo

realDatos (email)

Datos (audio)

Interconexión de redes

Protocolo de capa 1

Protocolo de capa 3

Interfase capa 1/2

Interfase capa 2/3

Interfase capa 3/4

Interfase capa 4/5

Capa 2

Capa 1

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Capa 2

Capa 1

Capa 5

Capa 4

Capa 3

Protocolo de capa 5

Protocolo de capa 4

Protocolo de capa 2

Medio físico

Host 1 Host 2

Nombre de unidad

de intercambio

Modelo de Referencia OSI

PPDU

APDU

SPDU

TPDU

Paquete

Trama

Bit

Límite de la sub-red

Interfase capa 7/6

Protocolo de Sesión

6

Protocolo de Aplicación

Protocolo de Presentación

Protocolo de Transporte

Capa

Host A

Red

Enlace

Físico

Red

Enlace

Físico

Transporte

Red

Aplicación

Presentación

Sesión

Enlace

Físico

Transporte

Red

Aplicación

Presentación

Sesión

Enlace

Físico

7

5

4

3

2

1

Host BRouterRouter

Protocolo host - router de capa de red

Protocolo host - router de capa de enlace

Protocolo host - router de capa física

Servicios de red• Orientados a la conexión

– 3 Fases de conexión:• A- Establecimiento y reserva de recursos (buffers,

canales, AB)• B- Transferencia de información.• C- Desconexión y liberación de recursos.

• Orientado a la no-conexión– Servicio de “mejor esfuerzo”– 1 Fase de conexión: Tranferencia

Ejemplo

Dispositivos de redes

• Hubs (Concentradores)Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y características de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión remota, etc. La tendencia es a incorporar más funciones en el concentrador. Existen concentradores para todo tipo de medios físicos.

• RepetidoresSon equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.

• "Bridges" (Puentes)Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos.

• "Routers" (Encaminadores)Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red. Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente.

• "Gateways"Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.