Arquitecturas, Redes de Acceso y Tecnologías Principales ...
Objetivo Tendencias Tecnológicas en las Redes de Acceso · 2002-09-25 · Analizar y comprender...
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1 Tendencias Tecnológicas en las Redes de Acceso Universidad Tecnológica Nacional 25 de Septiembre de 2002 Ing. Elizabeth Grust [email protected] Objetivo Analizar y comprender las diferentes alternativas tecnológicas en las redes de acceso al domicilio del usuario, para aplicaciones de banda ancha. [email protected] Comunicaciones de banda ancha Las comunicaciones de banda ancha consisten en las tecnologías y el equipamiento adecuado para ofrecer servicios de voz, video y datos. La “banda ancha” ofrece a los usuarios altas velocidades de comunicación y conexiones “always on” mientras que a los proveedores de servicios les permite ofrecer infinidad de servicios de valor agregado. [email protected] Pasado y presente de las redes PASADO Una red especializada para cada servicio. PRESENTE Tráfico de datos superando al de voz Aumento de las aplicaciones multimedia. Fuerte impulso hacia una red única Aparición de un nuevo modelo: Internet (se pueden dar servicios sin controlar la red)
Transcript of Objetivo Tendencias Tecnológicas en las Redes de Acceso · 2002-09-25 · Analizar y comprender...
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Tendencias Tecnológicas en las Redes de Acceso
Universidad Tecnológica Nacional25 de Septiembre de 2002
Ing. Elizabeth [email protected]
Objetivo
Analizar y comprender las diferentes alternativas tecnológicas en las redes de acceso al domicilio del usuario, para aplicaciones de banda ancha.
Comunicaciones de banda ancha
Las comunicaciones de banda ancha consisten en las tecnologías y el equipamiento adecuado para ofrecer servicios de voz, video y datos.
La “banda ancha” ofrece a los usuarios altas velocidades de comunicación y conexiones “always on” mientras que a los proveedores de servicios les permite ofrecer infinidad de servicios de valor agregado.
Pasado y presente de las redes
PASADOUna red especializada para cada servicio.
PRESENTE
Tráfico de datos superando al de voz
Aumento de las aplicaciones multimedia.
Fuerte impulso hacia una red única
Aparición de un nuevo modelo: Internet (se pueden dar servicios sin controlar la red)
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Red de acceso
Red única soporte de todos los servicios
De gran ancho de banda.
Que admita la movilidad del usuario.
Redes tradicionales vs Redes nuevas
Conectividad vs Servicios de valor agregado
Narrowband vs Broadband
Conexiones estáticas vs Conexiones Dinámicas
Alternativas tecnológicas en el acceso
Acceso por cablePar de CobreHíbrido Fibra-CableFibra OpticaRed Eléctrica
Acceso inalámbricoWLL (Wireless Local Loop)Broadband WirelessSistemas celularesOptical Wireless
Red de acceso por par de cobre
Es la red de acceso tradicional para telefonía (PSTN)
Aprovecha sólo una fracción del ancho de banda disponible (banda vocal).
Los servicios básico soportados son: – telefonía– datos
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Técnicas de acceso por par de cobre
Para ampliar la capacidad de la red de cobre más allá del transporte de voz se aplican diferentes tecnologías:
Modems de banda vocal
Tecnologías DSL (Digital Subscriber Line)
Modems de banda vocal
V.92Modem on Hold: Permite mantener el modem en espera mientras se atiende un llamado telefónico durante un tiempo máximo de 4 minutos.Quick connect: Reduce el tiempo de negociación almacenando los parámetros de la línea. La reducción es de 10 a 20 seg.PCM upstream: Mejora las aplicaciones simétricas como videoconferencia
V.44Opera con algoritmos de compresión optimizados para páginas web. Mejora notablemente los tiempos de download.
Tecnologías DSL
Se denomina Digital Subscriber Line a todas las tecnologías que permiten la transmisión de información digital sobre pares de cobre.
Todas las tecnologías DSL implican el uso de pares de modems.
Dentro de esta familia de tecnologías se incluyen:
Los accesos ISDN (Integrated Services Digital Network)
Los accesos xDSL (Digital Subscriber Line)
Tecnologías xDSL
Es una tecnología no conmutada
No requiere la actualización de la central telefónica
Los modems de central son independientes del switch
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Alternativas xDSL
Las alternativas xDSL se diferencian por la velocidad de transmisión y la cantidad de pares de cobre que emplee :
HDSL - High Data-Rate Digital Subscriber Line
SHDSL - Single-Line Digital Subscriber Line
ADSL - Asymetric Digital Subscriber Line
VDSL - Very High Data rate Digital Subscriber Line
HDSL : High Data Rate DSL
41,544 Mbps - 2 Mbps Duplex4Emplea 2 pares de cobre4Alcance 4 Km (aprox.)
Velocidad upstream
Velocidad downstream
2Mbps
768Kbps
768Kbps 2Mbps 8Mbps
SHDSL : Single Line DSL
41,544 Mbps - 2 Mbps Duplex4Emplea un solo par de cobre
Velocidad upstream
Velocidad downstream
2Mbps
768Kbps
768Kbps 2Mbps 8Mbps
41,5 a 8 Mbps down / 16 Kbps a 1 Mbps up4Emplea un solo par de cobre4Alcance hasta 3 Km (aprox.)
768Kbps 2Mbps 8Mbps
Velocidad upstream
Velocidad downstream
2Mbps
768Kbps
1Mbps
ADSL: Asymmetric DSL
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413 a 52 Mbps down / 1,5 a 13 Mbps up4Emplea un solo par de cobre4Alcance hasta 1,5 Km (aprox.)
Velocidad downstream
Velocidad upstream
2Mbps
768Kbps
768Kbps 2Mbps 8Mbps 52Mbps
13Mbps
VDSL: Very high Data Rate DSL
ADSL - Generalidades
El sistema ADSL crea tres canales de información:Un canal descendente de alta velocidad - de 1,5 a 8 Mbps
Un canal bidireccional de velocidad media - de 16 Kbps a 1 Mbps.
Un canal POTS (Plain Old Telephone Service)
ADSL- El canal
ADSL – El lazo de abonado
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ADSL: La red – Segmentos funcionales
ADSL: La red - Segmentos funcionales
CPE: Dispositivos en el domicilio del cliente.
NAP: Compuesto por la red de acceso propiamente dicha y el backbone de transporte. Los equipos que forman parte del NAP son: el DSLAM, Agregador de Servicios y los equipos propios del backbone (routers, switches, etc).
NSP: Proveedores de servicios con sus respectivas redes (ISPs, ASPs, empresas, etc.)
G.SHDSL - Generalidades
Es la primera tecnología DSL multirate simétrica estandarizada.Permite transportar datos simétricamente sobre un par de cobre a velocidades desde 192 kbps hasta 2.312 Mbps en pasos de 8 Kbps.Tiene un funcionamiento opcional a 4 hilos que permite manejar velocidades de 384Kbps a 4.624 Mbps. No soporta el uso de splitters analógicos para el transporte de POTS o ISDN.Emplea modulación TC-PAM (Trellis Code Pulse Amplitud Modulation).Puede operar sobre redes TDM o ATM.
G.SHDSL: Red ATM
SHDSL
DSLAM
Gateway de Voz
V 5.x
ATM
PSTN
Internet
Gateway de Voz
ISP
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VDSL - Generalidades
Alcanza velocidades máximas de 52 Mbpsdownstream y 13 Mbps upstream ( a 300 mts)
Requiere una arquitectura de red híbrida fibra-cobre. FTTC (Fiber to the Curb)
La fibra se extiende desde la OC hasta la Unidad de Red Optica (ONU)
A partir de las ONUs salen los pares de cobre hasta el domicilio del abonado.
VDSL – El lazo de abonado
LANO.C. ONUModem VDSL Modem VDSL
F.O.par de cobre
PSTN
VDSL - Velocidades y alcances
300 mts51,84 – 55,2 Mbps
1000 mts25,9 – 27,6 Mbps
1500mts12.96 – 13,8 Mbps
Límites de distanciaVelocidades downstream
Tecnologías DSL en el lazo de abonado
ServiciosCorporativos
Internet2Video
InternetVLAN
HDSLHDSL SHDSL & ADSLSHDSL & ADSL VDSLVDSL
Mercados para los servicios DSL
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Redes híbridas fibra - coaxil (HFC)
Típicamente empleadas para distribución de CATVSurgen como evolución de las primeras redes de CATV de cable coaxilEmplean fibra óptica en la red troncal, desde la cabecera de generación de señales hasta los nodos ópticosLos nodos ópticos son receptores que hacen la conversión óptico/eléctrica de la señal en las áreas de servicioA partir de los nodos se extiende la red de distribución tradicional de cable coaxil
Nodo óptico
Headend
1310 o 1550 nm
1310 nm
Coax.
Nodo óptico
Nodo óptico
Esquema de una red HFC
Hub secundario
Coax.
Redes HFC : características
Además del servicio de distribución de señales de TV la red HFC tiene capacidad para transportar servicios bidireccionales:
telefoníadatos
Los servicios bidireccionales requieren que la red posea:
canal de retorno habilitadodiseño adecuado del área de servicio de cada nodo
Red HFC - Transmisión de datos
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Redes de Fibra Optica - Generalidades
Las redes ópticas destraban el cuello de botella del acceso aumentando el ancho de banda y la calidad de servicio.
Prometen un enorme incremento en el ancho de banda de la red de acceso hasta cientos de Gbps.
Redes de Fibra Optica
Existen varias arquitecturas posibles de uso de la fibra.
Pueden clasificarse de dos formas:
Por el uso de elementos pasivos y/o activos: Redes PON
Por la cercanía del tramo de fibra al domicilio de cliente: FTTX
Fiber To The Home: FTTH
Red Punto a Punto
Backbone
F.O.
F.O.
F.O.
IP
ATM
PSTN
Fiber to the Home (FTTH)Red Pasiva con divisores
MDU
F.O.Backbone
OLTF.O.
F.O.
F.O.
ONU
Residential GatewayIP
ATMPSTN
Divisor 1xN
ONU
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PON (Passive Optical Network)
La arquitectura PON elimina la electrónica en la planta externa.Estas redes cubren principalmente el rango de servicios entre 1,5 Mbps y 155 Mbps que otras redes de acceso no llegan a cubrir.Los principales tipos de tecnologías PON son :
ATM PON (APON) Ethernet PON (EPON)
La red APON típica es la que utiliza accesos VDSL, donde la ONU está a pocos metros del cliente.
Red APON
BackboneBackboneVideoVideo
DatosDatos
PSTNPSTN
Red EPON
BackboneBackboneVideoVideo
DatosDatos
PSTNPSTN
APON
En 1995 la FSAN Coalition (Full Service Access Network) comenzó a desarrollar un standard para diseñar la forma más rápida y económica de dar servicios IP, video y 10/100 Ethernetsobre una plataforma de fibra hasta el cliente.
Más tarde la ITU sacó el standard G.983 que especifica los elementos activos de la red:
OLT (Optical Line Terminal) : que entrega datos usando TDM en 1550nm downstream a 155 o 622 Mbps.ONU (Optical Network Unit): cercano al equipo de abonado que entrega datos a 1310nm upstream a 155 Mbps. Convierten los pulsos de luz al formato deseado, ATM, Ethernet, etc.
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EPON
Surge pensando en la evolución de las redes LAN de Ethernet a Fast Ethernet o Gigabit Ethernet.
Eliminan la conversión ATM/ IP en la conexión WAN-LAN. Disminuye la complejidad de los equipos.
EPON es más eficiente en el transporte de tráfico basado en IP.
Disminuye el costo de equipos, costos operativos, y simplifica la arquitectura.
Tráfico Dowstream EPON
Acceso fijo por red eléctrica
La tecnología DPLC (Digital Power LineCommunications) permite la transmisión de datos sobre la “última milla” de la red eléctrica.Es una tecnología en desarrollo, aún con pocas implementaciones en el mundo.Es una red bidireccional de banda ancha Presenta algunas ventajas evidentes:
Utiliza una red existente con altísima penetración.Requiere bajas inversiones. Son graduales, aumentan con el número de usuarios.Permite tener fácilmente una red hogareña.
Funcionamiento
Permite alcanzar velocidades de hasta 4,5 Mbps.Utiliza la banda de frecuencias altas, por encima de los 2 Mhz para los datos de manera de no interferir con la señal de energía eléctrica.El sistema constituye un medio compartido por tanto utiliza IEEE 802.1Q para separar las tramas de datos de los diferentes usuarios. El área de cobertura de una estación Master varía entre 100 y 500m, dependiendo de las frecuencias de transmisión empleadas.
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Arquitectura de red
Redes de acceso inalámbrico
En estas redes los clientes se conectan a la red PSTN usando señales de radio en reemplazo del cobre, en parte o en toda la conexión entre el cliente y la central de conmutación.
Es una técnica de acceso muy utilizada en regiones donde las redes están aún en desarrollo.
También en aquellas regiones de reciente apertura en competencia resulta ideal para un rápido despliegue de red.
Clasificación
WLL (Wireless Local Loop)
Broadband WirelessLMDSMMDS
Sistemas celulares
Wireless Local Loop (WLL)
Se instala una estación transmisora y antenas receptoras en los sitios de abonado.
Requiere transmisión en “línea de visión”.
La transmisión bidireccional queda sujeta a las licencias de uso del espectro.
Permiten la transmisión y recepción de señales de datos.
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Broadband Wireless
Usan sistemas de microondas de tipo punto -multipunto como tecnología de acceso.
Existen diferentes tipos de sistemas operando a distintas frecuencias.
Siguen una estructura de tipo “ celular”.
Fue originalmente desarrollado para competir con las redes de CATV en el mercado del video.
Broadband Wireless
Existen dos tipos de servicios inalámbricos:
MMDS - Multichannel Multipoint DistributionServices
LMDS - Local Multipoint Distribution Services
MMDS - Generalidades
Fue desarrollado para distribución inalámbrica de señales de TV. Actualmente se ha extendido su uso al acceso de voz y datosOpera en la banda baja de frecuencias de microondas, típicamente de 2,5 a 2,69 GHzOfrece una performance similar a la lograda con un cable modem en redes de CATV (picos de 1,5 Mbps).Requiere que transmisor y receptor se encuentren en “línea de visión” (LOS).El área de cobertura típica es de 40 a 50 Km
MMDS – Arquitectura del sistema
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LMDS - Generalidades
Es un sistema de comunicación inalámbrico de banda ancha de tipo punto-multipunto.
Opera por encima de los 20 Ghz en banda licenciada.
Se consiguen tasas de datos hasta 1,5 Gbpsdownstream y 200 Mbps upstream.
El área de cobertura típica varía entre 1 y 5 Kmpara tener un 99,99% de disponibilidad.
Video
Voz
Datos
ATM IP
OTX
OTR OTR
OTR
Usuariode negocios
Usuarios residenciales
NOC
LMDS - Arquitectura del sistema
Sistemas celulares - Generaciones
NMT
TACS
AMPS
GSM
D-AMPS
CDMA
PDC
1 G 2 G 3 G
GPRS
EDGE
CDMAone
2,5 G
IMT-2000
UMTS(W-CDMA)
CDMA2000
Servicios 3G
Servicios móviles especializados
Acceso Móvil a Internet
Acceso a Intranet
Información Personalizada MMS Localización Voz/video
ISP Móvil Portal Móvil
Información y Contenidos Tiempo Real
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Optical Wireless
También denominada Free Space Optics
Se considera una solución alternativa a la fibra óptica, ya que puede llegar a transmitir hasta 10 Gbps.
Permite establecer conexiones de alta velocidad entre dos edificios o múltiples conexiones a distancias más cortas.
Requiere que ambos extremos estén en “línea de vista”.
Las arquitecturas de red pueden ser de tres tipos: Punto a Punto, Punto a MultiPunto, o Mesh.
Optical Wireless
Optical Wireless
Telefonía Acceso módem
Celulare
s/sa
télit
e de
ban
da e
stre
cha
Cabl
e te
lefó
nico
Red
eléc
trica
Videoconferencia
GSM II
BSS: Satélite debanda ancha
Bucle deabonadosin hilos
Vídeo altacalidad
Interconexiónde LANs
Imágenes dealta resolución
Fibra hastael abonado
MódemsCableADSL
LMDS
Telefonía sinhilos de tercera generación
HDSL
10 kbps 100 kbps 1Mbps 10 Mbps 100 Mbps
Grandes empresas
PYMEs
ResidencialesSOHO
Tecnologías y segmentos de cliente
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Caso de Estudio: “Teletrabajo”
El Teletrabajo o Telecommuting es un fenómeno de gran crecimiento hoy en día.
Gartner Group estima 137 millones de personas involucradas con este tipo de trabajo para 2003.
Forrester Research estima para 2004 alrededor de U$S 16 billones de ganancias por servicios de trabajo a distancia.
Tipos de “tele-trabajadores”
Permanentes (con un mínimo de 3hs diarias por semana fuera de la oficina).
Esporádicos ( 1 día a la semana fuera de la oficina).
Full time (en un sitio remoto de la empresa).
Móviles (utiliza esta modalidad mientras viaja).
Satélite (trabaja en oficinas satélites).
Teletrabajo: Mercado
Estudios recientes indican un enorme crecimiento de esta modalidad de trabajo en los próximos años.Europa*
De 6 M de trabajadores móviles en 2001 a 20 M en 2005De 4 M de remotos esporádicos y permanentes en 2001 a 9 M en 2005
USA**De 21 M de remotos permanentes en 2001 a 35 M en 2005De 3 M de oficinas remotas en 2001 a 5 M en 2005
* IDC** INSTAT/MDR
Teletrabajo: Oportunidades
Para el empleado:Oportunidad de lograr un balance entre trabajo y vida familiar
Para la empresa:Oportunidad de bajar costos y lograr mayor productividad.
Para los operadores y proveedores de servicios:Oportunidad de ofrecer nuevos servicios basados en tecnologías de banda ancha.
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Teletrabajo con un acceso narrowband
Hasta hace poco tiempo las herramientas para trabajar a distancia eran una PC laptop y un acceso dial-up o ISDN.Acceso prácticamente limitado a correo electrónico.Dificultad para realizar intercambio de archivos o acceder a bases de datos y/o aplicacioneas en la Intranet.Limitación en el uso de los servicios de voz corporativos.Uso alternado del acceso dial-up entre el servicio de voz y el de datos.
Teletrabajo con un acceso broadband
Con un acceso de banda ancha es posible “extender” al ambiente de comunicaciones disponible en la empresa hasta la “oficina virtual”.Una conexión de alta velocidad provee un acceso seguro a datos, e-mail en tiempo real y a servicios de voz paquetizada.El acceso de banda ancha que mejor se adapta a este tipo de aplicación es el xDSL.
Es un acceso always onPermite usar la línea telefónica y la conexión de datos simultáneamente sin requerir una línea adicional.
Acceso xDSL
Servicios de datos
La herramienta principal para ofrecer estos servicios es la posibilidad de crear VPNs (Virtual PrivateNetworks) seguras sobre la red del Proveedor de servicios y sobre Internet.
Generalmente estas VPNs simulan líneas dedicadas a través de túneles encriptados.
El usuario tendrá un username y password para ser autenticado y acceder a los recursos de la empresa.
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Tipos de conexión
Para acceso remoto desde el hogarSe utilizan accesos de tipo PPP (similar a dial-up) para que el usuario también tenga la oportunidad de elegir acceder a su propio ISP.
Para acceso desde una oficina remotaEl acceso será dedicado (o permanente) entre la oficina remota y la central.
Acceso seguro: VPN
Servicios de voz
Las alternativas para el servicio de voz son:
Usar la línea POTS
Usar Voz paquetizada
VoDSL
VoIP
Servicios de voz
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Equipamiento
De acuerdo al tipo de trabajo a distancia que se realice se elegirá el equipo terminal más adecuado.
Para los permanentes y esporádicos se podrá usar un modem ADSL funcionando en modo bridge o router que soporte VPNs IPSec y Firewall.
Para una oficina remota con conexión permanente se usará preferentemente un modem SHDSL con varios ports LAN, funcionalidades de NAT/NAPT, DHCP server, routing (RIP), VPNsIPSec, Firewall y dial backup.
Para soportar varias líneas de voz es necesario instalar un IAD (Integrated Access Device) con todas las funcionalidades de un modem SHDSL o ADSL y varios ports de voz (4, 8, 24).
Conclusiones
Los accesos de banda ancha permiten obtener beneficios tanto para el usuario (teletrabajador y empresa) como para el proveedor de servicios.
Un acceso de tipo xDSL resulta adecuado a esta aplicación por su característica de “acceso dedicado”.
La posibilidad de establecer VPNs sobre los accesos xDSL asegura la conectividad .
Los servicios de voz paquetizada permiten reproducir las facilidades de la PBX en el domicilio del usuario.
