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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS” R E P O R T E T E C N I C O QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA POR LA OPCION DE TITULACION: SEMINARIO DE TITULACIÓN REG. FNS29297/14/99 DEBERAN DESARROLLAR: FRANCISCO ESCOBEDO MACIEL FERNANDO VIDALS ACEVEDO “REDES DE COMUNICACIÓN EN MODO DE TRANSFERENCIA ASÍNCRONO” EXPLICAR Y ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE ASI COMO SUS APLICACIONES INTRODUCCIÓN I FUNDAMENTOS II REDES III TECNOLOGÍA ATM IV APLICACIONES

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

R E P O R T E T E C N I C O

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

POR LA OPCION DE TITULACION: SEMINARIO DE TITULACIÓN REG. FNS29297/14/99

DEBERAN DESARROLLAR: FRANCISCO ESCOBEDO MACIEL

FERNANDO VIDALS ACEVEDO

“REDES DE COMUNICACIÓN EN MODO DE TRANSFERENCIA ASÍNCRONO”

EXPLICAR Y ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN

ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE ASI COMO SUS APLICACIONES

INTRODUCCIÓN

I FUNDAMENTOS

II REDES

III TECNOLOGÍA ATM

IV APLICACIONES

CONCLUSIÓN

APENDICE

GLOSARIO

BIBLIOGRAFÍA

ING. BRIVIESCA ING. GERARDO CARDENAS GONZALEZ

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INDICE.

INTRODUCCIÓN..............................................................................................................9

CAPITULO 1: FUNDAMENTOS...................................................................................11

1.1. Referencia Histórica...........................................................................................13

1.2. Sistema básico de Comunicaciones..................................................................15

1.3. Modos de Comunicación....................................................................................17

Simplex. ........................................................................................................17

Half-duplex.....................................................................................................17

Full-duplex. ...................................................................................................17

1.4. Medios físicos de comunicación........................................................................18

Líneas aéreas................................................................................................18

Cables de pares. ...........................................................................................18

Cables coaxiales. ..........................................................................................19

Sistema de radio enlace................................................................................19

Enlace vía satélite. ........................................................................................20

Comunicaciones vía radio. ............................................................................21

Guía de ondas. .............................................................................................21

Comunicaciones electro ópticas....................................................................22

Fibras ópticas.................................................................................................23

1.5. Modos de Transmisión.......................................................................................23

Transmisión asíncrona...................................................................................23

Transmisión síncrona. ...................................................................................24

1.6. Digital o Analógico.............................................................................................24

1.7. Muestreo. ..........................................................................................................25

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1.8. El Teorema de Muestreo....................................................................................26

1.9. Muestreo Impulsional.........................................................................................27

1.10. Cuantización. ....................................................................................................30

1.11. Codificación........................................................................................................32

1.12. Ancho de Banda.................................................................................................33

Banda base. ..................................................................................................34

Banda ancha. ................................................................................................34

1.13. Modulación / Demodulación...............................................................................34

1.14. Técnicas de Multiplexado. .................................................................................35

TDM...............................................................................................................35

STDM. ...........................................................................................................35

FDM...............................................................................................................36

WDM y DWDM...............................................................................................36

1.15. Formas de Onda PCM.......................................................................................37

No retorno a cero (NRZ)................................................................................37

Retorno a cero (RZ). .....................................................................................37

Codificados en fase. ......................................................................................38

Multinivel. ......................................................................................................38

1.16. Control de Errores..............................................................................................39

Método de Bit de Paridad...............................................................................39

Revisión de Suma de Bloques.......................................................................40

Revisión de Redundancia Cíclica..................................................................40

1.17. Compresión de Datos. ......................................................................................41

Compresión Digital. .......................................................................................41

Codificación Relativa......................................................................................41

Supresión de Carácter...................................................................................41

Codificación Huffman.....................................................................................41

1.18. omparación entre Telefonía y Comunicación de Datos.....................................42

CAPITULO 2: REDES...................................................................................................45

2.1. Redes de computadoras....................................................................................47

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2.2. Topologías de redes..........................................................................................49

Topología de anillo.........................................................................................49

Topología de bus...........................................................................................50

Topología de árbol.........................................................................................51

Topología de estrella......................................................................................51

2.3. Componentes de hardware de una red. ............................................................52

2.4. El Modelo de Referencia OSI.............................................................................53

2.5. Asociación del Modelo de Referencia OSI con el Modelo TCP/IP.....................54

2.6. Tecnología LAN.................................................................................................57

CSMA/CD. .....................................................................................................57

Token Ring. ...................................................................................................60

Redes ethernet...............................................................................................60

VLAN. ............................................................................................................62

Wireless LAN. ...............................................................................................65

2.7. Concepto de Wide Area Network (WAN). .........................................................67

WAN punto a punto. ......................................................................................67

Circuitos virtuales WAN. ...............................................................................68

Servicios de conexión WAN. .........................................................................68

Dispositivos WAN. .........................................................................................69

2.8. Tecnologías para Switcheo de Datos. ...............................................................70

2.9. Redes X.25........................................................................................................73

DTE. ..............................................................................................................73

DCE...............................................................................................................73

PSE. ..............................................................................................................74

Ensamblador / Desamblador de Paquetes.....................................................74

Establecimiento de la Sesión X.25.................................................................75

Circuitos Virtuales..........................................................................................75

El suite de Protocolo X.25..............................................................................77

PLP. ..............................................................................................................77

LAPB..............................................................................................................79

Interfases Seriales.........................................................................................79

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X.25 Pros y Contras.......................................................................................80

2.10. Redes Frame Relay...........................................................................................81

Dispositivos Frame Relay..............................................................................81

Circuitos Virtuales Frame Relay.....................................................................82

Circuitos Virtuales Switcheados.....................................................................83

Circuitos Virtuales Permanentes (PVC).........................................................83

Identificador de Conexión de Enlace de Datos (DLCI)...................................84

Mecanismo de Control de Congestión...........................................................84

Interfase de Administración Local (LMI).........................................................85

Implementación de la Red Frame Relay........................................................86

Frame Relay Pros y Contras..........................................................................86

CAPITULO 3: TECNOLOGÍA ATM...............................................................................89

3.1. ATM e ISDN. .....................................................................................................91

3.2. Normatividad. ....................................................................................................92

3.3. Descripción general de ATM. ............................................................................93

3.4. Redes ATM. ......................................................................................................94

3.5. La celda ATM. ...................................................................................................95

3.6. Encabezado de celda ATM. ..............................................................................96

Control de Flujo Genérico (GFC). .................................................................97

Identificadores de Ruta Virtual y Canal Virtual (VPI/VCI). ............................97

Tipo de Carga Útil (PT). ...............................................................................98

Prioridad de Pérdida de Celda (CLP). ...........................................................99

Control de Error de Encabezado (HEC). .......................................................99

3.7. Conexiones virtuales........................................................................................100

3.8. Transmisión de celdas ATM.............................................................................104

Capa Física Basada en Celdas....................................................................104

Capa Física Basada en SDH.......................................................................106

3.9. ATM y el Modelo OSI. .....................................................................................107

3.10. Modelo de Referencia ATM.............................................................................108

3.11. La Capa Física de ATM...................................................................................109

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Dependiente del Medio Físico (PMD)..........................................................109

Convergencia de Transmisión (TC). ...........................................................109

3.12. Capa ATM. ......................................................................................................110

3.13. Capa de adaptación ATM................................................................................110

Subcapa de Convergencia (CS)..................................................................111

Subcapa de Segmentación y Reensamble (SAR).......................................111

3.14. Tipos de AAL....................................................................................................113

AAL tipo 0. ..................................................................................................113

AAL tipo 1. ...................................................................................................113

CS Tipo 1.....................................................................................................113

SAR Tipo1. .................................................................................................114

AAL tipo 2. ...................................................................................................115

CS Tipo 2.....................................................................................................115

SAR Tipo 2. ................................................................................................115

AAL tipo 3 y 4. .............................................................................................116

CS Tipo 3 y 4...............................................................................................117

SAR Tipo 3 y 4. ..........................................................................................117

AAL tipo 5. ...................................................................................................119

CS Tipo 5. ..................................................................................................120

SAR Tipo 5. ................................................................................................120

3.15. Calidad de Servicio..........................................................................................120

3.16. Categorías de Servicio.....................................................................................122

3.17. Parámetros de Tráfico. ....................................................................................125

3.18. Control de admisión.........................................................................................127

3.19. Control de flujo.................................................................................................127

3.20. Función Policía. ...............................................................................................128

3.21. Gestión de memoria.........................................................................................129

3.22. Planificación de celdas. ...................................................................................130

3.23. Planos M C U. ...............................................................................................131

3.24. Operación y Mantenimiento.............................................................................131

3.25. Enrutamiento. ..................................................................................................133

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3.26. Direccionamiento.............................................................................................134

3.27. Protocolos de Señalización..............................................................................137

3.28. Señalización AAL.............................................................................................139

3.29. Mensajes de Señalización...............................................................................140

Conexión punto a punto...............................................................................141

Liberación de la conexión. ..........................................................................142

Conexión punto a multipunto. .....................................................................143

3.30. Seguridad en redes ATM. ...............................................................................144

3.31. Comparación entre las tecnologías de switcheo de paquetes.........................147

CAPITULO 4: APLICACIONES DE ATM....................................................................151

4.1. IP Clásico sobre ATM......................................................................................153

Encapsulado de Datagramas.......................................................................155

Resolución de Direcciones...........................................................................156

Comunicación fuera de Subred LIS.............................................................158

Evaluación de IP Clásico.............................................................................160

4.2. LAN, Emulador.................................................................................................161

Modelo LANE de Interconexión...................................................................161

El protocolo LANE........................................................................................163

Comunicación Unicast en LANE..................................................................166

Comunicación Multicast en LANE................................................................167

Configuración ELAN.....................................................................................169

Comunicación fuera de ELAN......................................................................169

Comunicación mediante Routers IP.............................................................170

Comunicación mediante Puentes................................................................173

Evaluación de LANE....................................................................................174

4.3. Multiprotocolos sobre ATM (MPOA).................................................................175

Servicios requeridos por MPOA...................................................................177

Componentes MPOA...................................................................................178

Operación MPOA.........................................................................................179

Control y Flujo de Datos...............................................................................180

Evaluación MPOA........................................................................................181

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4.4. Redes ópticas Pasivas ATM (APON)...............................................................181

Acceso por Fibra óptica...............................................................................182

Funcionamiento de un APON......................................................................184

Terminación de Línea Óptica.......................................................................185

Terminación de red óptica............................................................................185

Beneficios de la APON.................................................................................189

4.5. Integración de ATM y ADSL.............................................................................191

Modelo para ofrecer servicios......................................................................195

Encapsulado de Datos.................................................................................195

Servicios de Video sobre ADSL...................................................................197

4.6. Voz sobre ATM (VoATM).................................................................................198

Trunking Dinámico.......................................................................................199

DTR1............................................................................................................200

DTR2............................................................................................................200

Switcheo de Nueva Generación –Switcheo Híbrido.....................................201

Servidor Telefónico TeS...............................................................................203

4.7. Futuro de la tecnología ATM............................................................................204

CONCLUSIONES.........................................................................................................207

APÉNDICE...................................................................................................................209

GLOSARIO...................................................................................................................245

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................263

REFERENCIAS DE INTERNET...................................................................................267

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INTRODUCCIÓN.

Por telecomunicaciones se entiende el proceso que da la posibilidad de

transportar voz, datos y video con la ayuda de sistemas electromagnéticos y

ópticos a cierta distancia. El crecimiento de las telecomunicaciones, la disminución

de los costos reales de los servicios, y el aumento en disponibilidad, confiabilidad,

seguridad y conectividad ha sido producto de avances en diversos campos del

conocimiento humano. Las telecomunicaciones se han convertido en satisfactor de

necesidades cotidianas de un importante número de habitantes y corporaciones

de este planeta.

Debido a la naturaleza efímera de los mensajes orales, siempre existió el deseo y

la necesidad de que la información no varíe en el transcurso del tiempo. Esto dio

origen a los mensajes escritos, los cuales han evolucionado desde las pinturas

rupestres, la escritura cuneiforme, los pictogramas, los jeroglíficos y el lenguaje

fonético de los fenicios en el siglo XI a. de C., hasta los distintos conjuntos de

símbolos con que hoy se cuenta. Los precursores de las memorias electrónicas,

magnéticas u ópticas de la actualidad son el papel y los muros de las cavernas. A

lo largo del proceso, para pasar de los mensajes escritos a los símbolos

codificados, el hombre inventó y perfeccionó sistemas que son frecuentemente

utilizados en la actualidad, tales como la imprenta y la fotografía.

Desde la Antigüedad se reconocía la necesidad de transmitir información a

distancia, desde entonces, las soluciones a este problema han estado

íntimamente relacionadas con el desarrollo cultural, social y político de la

humanidad. Para transmitir información entre dos puntos, primero debe ser

"envasada en un contenedor", que posteriormente se enviará a través de un canal;

dicho proceso es tan abstracto como el de la misma información, por ejemplo: si la

información consiste en ideas, decisiones o estados de ánimo, las maneras de

enviarla a distancia es por medio de palabras, texto impreso, imágenes, ondas

acústicas, ondas electromagnéticas o señales intermitentes de humo, y los

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canales de comunicación son respectivamente: el aire, el correo, un cable de

televisión, el aire y la atmósfera, en todos los casos el medio o canal a través del

cual se transmite la información, es un elemento que impone restricciones sobre

los "contenedores" de la información. Afortunadamente, hoy en día, con ayuda de

la tecnología, es posible solucionar estas limitaciones y convertir señales de un

tipo a otro.

El objetivo de esta tesis es explicar y analizar el funcionamiento del protocolo de

comunicación ATM así como sus aplicaciones. Se decidió trabajar en el tema

“Redes de comunicación en modo de transferencia asíncrono” debido a que

siendo una de las tecnologías que ha sido aceptada a nivel mundial como la de

mayor nivel de integración de servicios con calidad de servicio garantizada va a

ser una de las más utilizadas en el futuro y por lo tanto, para el ingeniero en

comunicaciones y electrónica es necesario conocer las características y

funcionamiento de este protocolo que pronto será común en su campo de trabajo.

El texto está dividido en cuatro capítulos, los cuales llevarán a un mejor

entendimiento de lo que son las redes ATM. En la primera parte se discuten

conceptos fundamentales de las telecomunicaciones, desde una referencia

histórica y los elementos que componen un sistema básico de

telecomunicaciones, modos de comunicación, medios físicos de comunicación, la

conversión de analógico a digital, hasta lo que son las técnicas de multiplexado.

En la segunda parte se abordan temas de tecnologías y hardware de las redes

fundamentales, su propósito es ayudar a entender los componentes básicos de las

redes de modo que se pueda crear un marco de trabajo conceptual, además se

manejan las tecnologías de switcheo de paquetes X.25 y Frame Relay.

En la tercera parte se maneja un estudio detallado de las redes ATM, se explican

sus características, funcionamiento, las diferentes capas que conforman el modelo

ATM y la forma en que ATM transporta todo tipo de información. En la última parte

se trata de aterrizar todos estos conceptos en aplicaciones del mundo real como lo

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son el IP clásico sobre ATM, multiprotocolos sobre ATM, ATM y ADSL, VoATM,

entre otras. Finalmente se agrega un apartado (Apéndice), donde se muestra las

características técnicas de equipo ATM, aplicable a la solución de necesidades

específicas dentro de una red ATM.

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CAPITULO 1

FUNDAMENTOS

Objetivos del Capítulo

Al término del capítulo se comprenderá que es:

Un sistema básico de comunicaciones.

Los modos de comunicación.

Los medios físicos de comunicación.

Que es digital y analógico.

El teorema de muestreo.

Técnicas de multiplexado.

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La evolución humana vista desde la óptica que nos da los albores del siglo XXI,

sería impensable para nuestros antepasados próximos y cósmica para los más

alejados. Así pues, es posible decir que tan antigua como el primer hombre o

quizá anterior, fue la necesidad de comunicación, primero entre ellos, luego entre

familias, tribus, naciones, generaciones, etc., etc., y entonces aparecieron los

primeros parámetros que hoy día perduran: distancia, velocidad, lenguaje...

A menudo la evolución desecha un sistema porque crea otro más útil, o bien crea

complementos y más complementos hasta tener un vasto sistema con opciones y

alternativas que abundan en eficiencia. Es por ello que, con el fin de ubicarnos

donde tentativamente empezó todo, tenemos la siguiente Referencia Histórica.

Referencia Histórica.El hombre, al querer cubrir distancias cada vez mayores, empezó a utilizar

sistemas cada vez más complejos, conforme se lo permitían los avances

científicos y tecnológicos. Como consecuencia, también comenzó a usar sistemas

de codificación tan abstractos como la escritura misma: símbolos basados en

señales intermitentes de humo, o en diversas combinaciones de señales de fuego

generadas por medio de antorchas. Éstos fueron los precursores de la codificación

de la información. El historiador griego Polibio (204-122 a. de C.) relata que la

manera en que se codificaban las 24 letras del alfabeto griego, era colocando

cada una de ellas en una retícula cuadrada de 5 x 5 unidades: por ejemplo, el

código de la letra "alfa", colocada en el primer espacio, era "primer renglón,

primera columna".

Se puede afirmar que también fue Polibio quien diseñó el primer sistema digital de

comunicaciones sincronizadas. En este caso, se trabajaba en la misma línea

visual, de una isla a otra, con dos recipientes cilíndricos de igual tamaño llenos de

agua. Ambos tenían un pequeño orificio por donde salía un chorro de agua. Dentro

de los recipientes se contaba con una regla que tenía un conjunto de símbolos

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convencionales: "necesito refuerzos", "necesito alimento", "manden barcos", etc.

Por medio de una antorcha se señalizaba (se informaba) de una isla a otra el

instante en que debía ser abierto el orificio, y por medio de otra antorcha se

señalizaba el instante en que debía ser cerrado. El mensaje transmitido era

precisamente aquel que se encontraba a la altura del agua en el momento de

cerrar los orificios. Por supuesto que la sincronía era un factor extremadamente

crítico; si ésta fallaba podían recibir, por ejemplo, refuerzos de caballería cuando lo

que en realidad necesitaban eran alimentos.

A principios del siglo XIX en casi todos los países europeos, aparecen unas redes

de torres visibles entre sí; cada una con su anterior y posterior, las cuales

disponen de una serie de brazos mecánicos o también ventanas que se mueven y

posicionan para que su estado sea visible por su colateral; el mensaje progresa

torre a torre, desde el origen al destino, siguiendo un código secreto y actuando

cada torre como repetidor. Este sistema de torres se denominó el semáforo y fue

quizá el detonante de la ola de innovaciones, perfeccionamiento y aceleración de

las modernas telecomunicaciones. Simultáneamente aparece la pila, la

electricidad, el electroimán y, como colofón, el telégrafo eléctrico basado en la

interrupción o paso de corriente detectado en un galvanómetro.

Cuando se aumenta la distancia se atenúa esa variación de la aguja del

galvanómetro y se debe regenerar la señal. Los electroimanes constituyen una

réplica de las torres intermedias de las redes de semáforos. Entonces surge ya la

necesidad de unificar criterios y métodos, apareciendo el sistema Morse. El

interruptor es un método lento y complejo en su manejo; se inventa el transmisor

automático, el cual consta de un teclado como el de la máquina de escribir, al

pulsar una letra o carácter el equipo envía automáticamente el código equivalente,

la recepción es análogamente automática y para el reenvío y mejor

aprovechamiento de las líneas se reciben en cinta perforada.

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El 10 de Marzo de 1876 tuvo lugar la primera transmisión telefónica en el

laboratorio de Alejandro Graham Bell (experto en la comunicación con sordo-

mudos), efectuando experimentos que desarrollarían un audífono para personas

con sordera. De esta forma el telégrafo pasa de su época de progreso e

innovación constante, a una regresión y a sistema complementario del nuevo

medio; en efecto, el teléfono se establece para distancias cortas y el telégrafo

como medio postal rápido para grandes distancias. Al aparecer la conmutación,

amplificación, etc., la telefonía amplía su cobertura, crecen las redes y nace el

télex que, al igual que el teléfono, permite el enlace telegráfico entre usuarios de

distintas latitudes, salvando este último las fronteras del idioma, dejando

constancia escrita y sirviendo como documento de pedido. Ya en la década de

1940 a 1950, aparecen los computadores, primero a válvulas, luego a memoria de

ferrita, semiconductores, burbuja magnética, etc. Se aplican primero en la

investigación y temas militares y después a aplicaciones comerciales. Para

aprovechar mejor los equipos surge la necesidad de compartirlos aprovechando la

capacidad y velocidad de éstos. La interconexión entre equipos informáticos no

justificaba en principio el nacimiento de una infraestructura propia paralela a la ya

existente, por lo que utilizando la planta instalada se fueron usando redes de

interconexión de computadores con computadores, con terminales, con sistemas

de control, etc.

Durante el siglo XX, la mejora en las técnicas y los materiales utilizados hizo

posible la comunicación telefónica masiva a largas distancias. Entre las

aportaciones introducidas destacaron el empleo de cobre reforzado en cables de

dos direcciones; la invención de los repetidores o amplificadores de la señal; el

uso de las técnicas de radio; el desarrollo de amplificadores de vacío y cables

coaxiales, recubiertos de polietileno para comunicaciones intercontinentales por

líneas submarinas, la aplicación de los satélites artificiales como repetidores; las

técnicas de multiplexión o superposición sobre una misma línea física de varias

comunicaciones simultáneas e independientes, distinguibles por medios

electrónicos; y la conmutación automática a través de estaciones telefónicas

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intermedias. El desarrollo de los actuales sistemas de telecomunicaciones tiene su

base en el invento de aparatos de cuya evolución resultan los servicios que la

tecnología de punta ofrece hoy en día.

Sistema básico de Comunicaciones.La información es coleccionable, almacenable o reproducible, la información se

origina en una fuente y se hace llegar a su destinatario por medio de un mensaje a

través de un canal de comunicación; el destinatario generalmente se encuentra en

un punto geográfico distante, o por lo menos, separado de la fuente. La distancia

entre fuente y destinatario puede variar desde pocos centímetros, hasta cientos y

aún miles de kilómetros, esto constituye precisamente el problema central de las

telecomunicaciones, se trata de saber cuál es la mejor manera de hacer llegar al

destinatario la información generada por la fuente, de manera rápida, segura,

veraz y hasta económica. Existen cinco componentes básicos en

telecomunicaciones:

Una fuente de información.

Un transmisor de información cuya función consiste en depositar la

información proveniente de la fuente en un canal de comunicaciones.

Un canal de comunicaciones, a través del cual se hace llegar la

información de la fuente al destino.

Un receptor que realiza las funciones inversas del transmisor, es decir,

extrae la información del canal y la entrega al destinatario.

Un destinatario.

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Figura 1.1: Sistema básico de telecomunicaciones.

La información que se envía sobre los sistemas de telecomunicaciones

normalmente se clasifica como información analógica y de datos. La señal

analógica es un tipo de onda eléctrica cuya forma es directamente análoga a la

información que representa. Datos, por otro lado, es el término que se emplea

para describir información en la forma de texto y números. Los elementos que la

forman comúnmente se conocen como caracteres alfanuméricos. Los dos tipos de

información requieren tratamiento diferente. Por ejemplo, cuando se conversa con

alguien, se espera que la respuesta llegue inmediatamente después de nuestra

propia voz, pero cuando enviamos una carta esperamos la respuesta en varios

días.

La analogía es directa con las telecomunicaciones; esto es, la representación

eléctrica de la conversación debe permitir que el oyente responda

inmediatamente. Pero en el caso de la comunicación de datos, existe un tiempo

ligeramente mayor, pues una computadora está preparada para aceptar tiempos

de respuesta de 1 a 2 segundos. Otra diferencia entre las representaciones

eléctricas diseñadas para diferentes aplicaciones sería la velocidad con la cual la

información se puede transferir.

Modos de Comunicación.Son tres los modos de transmisión usados para propósitos de comunicación:

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Simplex.

Half-duplex.

Full-duplex.

Simplex.Esta línea es capaz de transmitir datos solamente en una dirección, la razón no es

debido a ninguna causa en particular, simplemente es porque un extremo tiene

solo un transmisor y en la otra orilla solo un receptor. El radio o la televisión son

ejemplo de este tipo de transmisión.

Half-duplex.Puede enviar y recibir datos en ambas direcciones pero no simultáneamente.

Durante cualquier transmisión un nodo es transmisor y el otro receptor y viceversa.

Un ejemplo de esto es el ferrocarril, porque puede manejar tráfico en cualquier

sentido pero no al mismo tiempo.

Full-duplex.Puede enviar y recibir datos en ambas direcciones simultáneamente,

conceptualmente una línea Full-duplex es equivalente a dos líneas Simplex, una

en cada dirección. Debido a que la transmisión puede suceder en paralelo, una en

cada dirección, esta línea puede transmitir más información que la línea Half-

duplex a la misma velocidad. Más aún, en Full-duplex no hay pérdida de tiempo

por cambio de dirección de transmisión.

Medios físicos de comunicación.Cualquiera que sea la técnica que se utilice, análoga o digital se requiere un medio

adecuado para transmitir la información. Una primera clasificación de los medios

físicos de transmisión sería:

Líneas aéreas.

Cables de pares.

Cables coaxiales.

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Sistemas de radio enlace.

Enlaces vía satélite.

Comunicaciones vía radio.

Guía de ondas.

Comunicaciones electro ópticas.

Fibras ópticas.

Líneas aéreas.Están constituidas generalmente por dos conductores de cobre puro, de diversos

calibres (2 ó 3 mm, de diámetro) en función de las rutas, los cuales están aislados

entre sí y respecto a tierra, estos pares de hilos van soportados por postes de

madera, metálicos o de concreto. En la actualidad están relegados sólo a zonas

de escaso tráfico.

Cables de pares.Es el medio más empleado para transmisión en distancias cortas y medias,

empleándose cables de mayor o menor número de pares de conductores y

distintos calibres de estos conductores. Los pares van enrollados sobre sí mismos,

éstos se asocian formando grupos y el conjunto de grupos forma el cable,

pudiendo obtenerse cables de gran capacidad, hasta de 4.800 pares. Cada par

sólo soporta una comunicación en cada momento.

Figura 1.2: Cable de pares.

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Cables coaxiales.Los cables coaxiales vienen en diferentes diseños y dimensiones, pero con los

mismos principios de construcción: un conductor en el centro, rodeado de un

conductor externo, similar a un tubo. Por lo tanto, existen solamente dos

conductores en el cable, pero su ancho de banda más alto, los hace ideales para

la transmisión multicanal. Estos cables se utilizan siempre en pares, uno para

cada dirección de la transmisión.

Figura 1.3: Cable coaxial.

Sistemas de radio enlace.Este sistema es casi exclusivamente para la transmisión entre centrales

telefónicas. La técnica se basa en ondas de radio dirigidas, las cuales se envían

entre las antenas. Las frecuencias entre 300 MHz. , Y 20 GHz. , se usan en la red

telefónica. La longitud de la trayectoria de reflexión (distancia entre las antenas),

depende de la frecuencia de radio usada. A mayores frecuencias las distancias

pueden ser de 15 a 20 Km, y del orden de 50 a 60 Km, a frecuencias más bajas.

Existen sistemas de enlace de radio tanto para la transmisión analógica como para

la digital.

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Figura 1.4: Sistema de radio enlace.

Enlaces vía satéliteEste medio de transmisión requiere visión óptica directa o bien reflejada, este

último es el caso de los primeros radio enlaces, los cuales utilizan la troposfera

como un “espejo” que refleja las señales transmitidas de un punto hacia otro. Este

mismo sistema de reflexión se emplea para las comunicaciones vía satélite, donde

el satélite es precisamente ese “espejo”.

Las comunicaciones por satélites han pasado por varias etapas, en la primera de

ellas fueron satélites pasivos, los cuales eran globos de cubierta metalizada

colocados a distancia próxima a la Tierra, a los que se apuntaba con antenas

parabólicas, se les seguía desde su aparición a su ocaso en el horizonte y tenían

un período orbital de pocas horas, hasta los satélites activos con órbita de 24

horas, llamados geoestacionarios por permanecer prácticamente "colgados” sobre

el mismo punto de la Tierra a una altura de 35.800 Km.

La mayor complejidad de las estaciones de recepción (estaciones terrenas), viene

de los niveles de señales que se reciben y del grado de precisión con que se

necesita trabajar, las antenas parabólicas son mucho mayores y las frecuencias

de trabajo obedecen a una “ventana” de mínima atenuación a su paso por la

ionosfera. Con objeto de evitar interferencias y perturbaciones, las estaciones

terrenas se colocan en puntos alejados de zonas urbanas, carreteras o industrias

y con un alto grado de visión en el horizonte. Este tipo de comunicaciones se

emplea para enlaces Tierra-Tierra, Tierra-Mar, canales de telemando y

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telemedida, con estaciones terminales abordo de cápsulas o sondas espaciales de

investigación.

Figura 1.5: Enlace satelital.

Comunicaciones vía radio.La propagación de ondas electromagnéticas obedece a diversas leyes y su

alcance es distinto en función de su frecuencia; la evolución ha ido llevando este

medio de comunicación a la bidireccionalidad, siendo en los servicios móviles de

telecomunicación donde más auge tiene hoy día, no obstante este medio también

puede ser empleado para transmisión de datos. A diferencia de los radio enlaces

ópticos, en las redes vía radio no es necesaria la visión directa. La cobertura,

ruidos, interferencias y demás parásitos afectan más a este medio, sin embargo

tiene su aplicación en aquellos casos de falta de infraestructura, o elementos

móviles, o en sistemas muy selectivos y redundantes. La forma de trabajo de

estos sistemas consiste en emplear una frecuencia de difusión hacia los

terminales y en recibir por un canal de acceso múltiple desde los terminales

remotos.

Guía de ondas.En línea con los sistemas de cables coaxiales, los sistemas de guía de ondas son

empleados hoy día en trayectos muy concretos, como bajadas de antena, enlaces

de emisores, etc., son quizás uno de los sistemas de gran capacidad; en esencia

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es una cavidad generalmente de base resinosa, con metalizado interior de cobre,

sección cuadrada, elíptica, circular o rectangular, en uno de cuyos extremos se

ubica un sistema radiante (pequeña antena) mientras que la propagación

confinada al interior del sistema es recibida en el extremo remoto. Se estima que

el ancho de banda útil en la guía de onda es del orden de 8 Gbits/seg bidireccional

con un total de unos 100,000 circuitos telefónicos, o hasta 260,000 circuitos si se

trabaja en la gama de frecuencias de 50 a 100 GHz. Las dimensiones externas de

la guía dependen de la gama de frecuencia, yendo desde unos 5 cm. , a algunos

milímetros de diámetro.

Comunicaciones electro ópticas.El desarrollo de los dispositivos de estado sólido como elemento transductor de

una potencia eléctrica en una potencia óptica, abrió un nuevo campo en las

comunicaciones al permitir utilizar frecuencias muy elevadas y un ancho de banda

grande. En efecto, el láser, los diodos LED, los fotodetectores, etc., son elementos

capaces de la conversión de fotones a electrones o al revés, lo que permite la

variación de alguno de los parámetros de la señal con la información a enviar, el

medio que separa a ambos dispositivos afecta a la comunicación en sí, de tal

forma que aún hoy no tiene aplicación terrestre el enlace directo, sí en cambio en

comunicaciones en el espacio exterior, satélite-satélite; en cambio, estos

dispositivos enlazados por fibras ópticas son competitivos y técnicamente

aplicables. No obstante, en distancias muy cortas sí son de aplicación los

dispositivos optoelectrónicos como medio de comunicación, siempre que exista

visión directa, tal es el caso de controles remotos, detectores, contadores, etc.,

que habitualmente trabajan en el infrarrojo.

Figura 1.6: Elementos electro ópticos.

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Fibras ópticas.La fibra óptica está constituida por un núcleo de vidrio ( sílice ) y un revestido de

polietileno. Tanto el núcleo como el revestido conducen la trasmisión. La ventaja

de la aplicación de la fibra óptica, como sustituto de la línea de trasmisión y de la

guía de onda, radica en que su ancho de banda es del orden de 1015 hz. cuando la

fuente de emisión es un láser, y de 1012 hz. si la fuente es un diodo emisor de luz.

Además como la fibra no está constituida de metales es inmune al ruido y a las

interferencias electromagnéticas; los cables resisten 300° C. El núcleo de la fibra

es de milésimas de diámetro, por lo cual los cables fabricados con fibras ahorran

peso y tamaño. Debido a su baja atenuación, comparada con las líneas, la fibra

requiere de un repetidor cada 10km en promedio, comparado con la secuencia de

1.5 a 3km en las líneas.

Figura 1.7: Componentes de la fibra óptica.

Modos de Transmisión. Transmisión Asíncrona.

Transmisión Síncrona.

Transmisión Asíncrona.Con este tipo de transmisión no es necesario ningún reloj sincronizador para el

envío y recepción; Asíncrono significa que no hay elemento temporizador entre

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dos dispositivos en comunicación, esto ahorra cableado y partes electrónicas. La

sincronía es hecha a través de una palabra datos con bits de inicio y paro, dicha

palabra comúnmente tiene un tamaño de 7 u 8 bits. La más común de las

transmisiones asíncronas es el RS232, también se usa por módems

convencionales. La desventaja es que se necesitan más bits para transmitir los

datos.

Transmisión Síncrona.Con la Transmisión Síncrona una señal de reloj es usado para el control de la

transmisión de datos. La transmisión síncrona resiste errores de temporización

mejor que otros métodos de sincronía, ya que ambos dispositivos de

comunicación usan el mismo reloj; este método también mejora la detección de

errores; puesto que al utilizar un método llamado Revisión de Redundancia Cíclica

(Cyclic Redundancy Check, CRC), habilita ambos dispositivos para hacer cálculos

de comprobación sobre una trama, si el resultado de tal comprobación no

concuerda se asume que la trama esta dañada, este método es bueno para

detectar multiples errores de bit.

Digital o Analógico.Para que la información se pueda transportar adecuadamente sobre las redes de

telecomunicaciones, primero se debe codificar en forma eléctrica, es decir, como

mensaje eléctrico (señal). Únicamente tales señales se pueden enviar sobre los

conductores y centrales que forman el mecanismo de transporte de las redes de

telecomunicaciones. Así, se podría definir la señal como la manifestación eléctrica

de la información. A través de los años, se han desarrollado diferentes métodos

para codificar los diversos tipos de información empezando por el más sencillo de

todos: el enlace básico de transmisión eléctrica y su mecanismo de transporte, el

par de conductores eléctricos. Esto permite el envío de una corriente eléctrica de

señal desde el transmisor en un extremo del par hasta el receptor en el otro

extremo. Existen dos métodos básicos de codificación de información que se

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pueden utilizar para transmitir en forma eléctrica dicha información. Estos son: la

codificación y transmisión analógicas y la codificación y transmisión digitales.

La codificación analógica implica la creación de una forma de onda eléctrica

(señal) análoga a la forma de onda de la información original. En la codificación

digital, la información se convierte en una serie de pulsos eléctricos binarios que

pueden asumir alguno de sólo dos valores posibles de amplitud. Se dice que la

información se envía como una serie de dígitos y de aquí el término de transmisión

digital. Para aclarar el concepto de analógico y digital puede usarse el siguiente

ejemplo:

Juan Pérez tiene un auto y con la ayuda de un vecino, Carlos Gutiérrez, Juan va a

probar su exactitud. La idea es conducir una distancia previamente definida y

tomar el tiempo. La velocidad promedio puede ser calculada y comparada con la

lectura del medidor. Juan debe mantener una velocidad estable. Carlos ve el

velocímetro y anota la velocidad cada 30 segundos. Aún cuando el auto salte un

poco, el indicador puede variar directamente de 60 km/h a 65 km/h sin pasar por

los puntos intermedios.

El medidor representa la velocidad de una forma analógica. ¿Qué hay con

respecto a las notas de Carlos? estas son un conjunto de números en una hoja de

papel. Básicamente describen lo mismo que el velocímetro, pero en forma de

números. Esta es la velocidad del auto en forma digital. Sin embargo, estos

números no dicen en realidad toda la verdad, porque Carlos anotó únicamente la

velocidad cada 30 segundos, faltan todas las variaciones entre los tiempos de

lectura. Los cambios de velocidad del auto fueron un curso analógico de eventos

pero faltan los valores entre las lecturas, cuanto más corto es el tiempo entre las

lecturas más nos acercamos a la verdad.

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Muestreo.La técnica usada para acercarse lo más posible a la verdad se conoce como

muestreo, este es un proceso de tomar lecturas (muestras) lo más seguido

posible. Aquí, “lo más seguido” significa dar la suficiente calidad para que

podamos reconocer fácilmente la información que nos interesa. El sonido que

hacemos cuando hablamos, se convierte en dígitos y se transmite a través de la

red y para que la persona a la que llamamos entienda lo que estamos diciendo,

estos dígitos deben ser convertidos nuevamente en sonidos audibles. El audio de

la conversación transmitida en forma analógica a través de largas distancias

puede ser muy malo, debido por ejemplo al ruido, puede ser difícil entender o

reconocer lo que la otra persona está diciendo. Pero con los números, las cosas

cambian. Se necesitaría tener muy “mala escritura” para distorsionar el número “1”

y no poder reconocerlo.

Así incluso si el uno está distorsionado al momento de llegar, se puede interpretar

y regenerar para proporcionar un sonido no distorsionado en el receptor. Aquí

yace una diferencia importante entre las características de los dos métodos de

transmisión. En el sistema analógico, el ruido también es procesado junto con el

audio. Cada etapa de amplificación a lo largo de la línea conduce a una

acumulación de ruido. En el sistema digital, la información se crea nuevamente en

cada etapa de regeneración y puede ser transmitida sin ser afectada por el ruido.

El Teorema de Muestreo.Una frecuencia de muestreo adecuada es de 8000 muestras por segundo. El

resultado es una señal Modulada por Amplitud de Pulso (PAM), donde cada

impulso corresponde directamente a la amplitud en la curva de la conversación.

Ahora, ¿cómo hemos llegado a la conclusión de que la frecuencia anterior es

suficiente para la toma de lecturas? La respuesta está en el llamado Teorema de

Muestreo o Teorema de Nyquist, el cual establece que Toda la Información en la

señal original estará presente en la señal descrita por las muestras, si:

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La señal original tiene un ancho de banda limitado, es decir, no contiene

ningún componente con una frecuencia por encima de un valor

determinado B.

La frecuencia de muestreo es mayor o igual que dos veces la frecuencia

más alta en la señal original, es decir, fm 2B.

Esto establece no solo el teorema de muestreo, también introduce una paradoja:

"No estamos diciendo toda la verdad con la toma de muestras”, pero si las

tomamos lo más seguido, “no estamos mintiendo". Trabajando dentro de la banda

de frecuencia de las líneas telefónicas de (300-3400Hz), 8000hz., es una

frecuencia de muestreo que satisface los requerimientos, tales que no se debe

perder Información. Si duplicamos la frecuencia 2x3.4Khz = 6.8Khz., es

claramente más baja que 8 Khz.

El enlace entre una forma de onda y su versión muestreada es lo que se conoce

como el proceso de muestreo. Este proceso es implementado de diferentes

formas pero la más popular es la operación muestreo y retención. En tal

operación, un interruptor y un mecanismo de almacenamiento (por ejemplo un

transistor y un capacitor) forman una secuencia de muestras de la entrada

continua en el tiempo. La salida del proceso de muestreo es conocida como pulso

modulado en amplitud (PAM) ya que los intervalos sucesivos de salida pueden ser

descritos como una secuencia de pulsos cuyas amplitudes están derivadas de la

forma analógica de entrada. La forma analógica original puede recuperarse

aproximadamente a partir de la señal PAM mediante un filtro paso bajas. Una

señal limitada en ancho de banda sin componentes espectrales arriba de fm hertz

puede ser determinada en forma única por valores de muestras en intervalos

uniformes de Ts segundos, en donde:

...1

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Dicho en otras palabras, el límite superior en Ts puede expresarse en términos de

la tasa de muestreo, denominada fs=1/Ts. La restricción, especificada en términos

de la tasa de muestreo, es conocida como el criterio de Nyquist. La desigualdad es

...2

Esta tasa de muestreo es conocida también como la tasa de Nyquist. El criterio de

Nyquist es una condición teórica suficiente para permitir que la señal analógica

original sea completamente reconstruida a partir de un conjunto de muestras

discretas en el tiempo uniformemente espaciadas.

Muestreo Impulsional.Demostraremos la validez del teorema del muestreo utilizando la propiedad de

multiplicación en el tiempo, convolución en la frecuencia. Examinemos primero el

caso de un muestreo ideal con una secuencia de funciones impulso unitarios.

Asuma que la señal analógica de la figura 1.8, x(t) tiene transformada de Fourier,

X(f) limitada en frecuencia a fm hertz. Como se muestra en la figura 1.8, el

proceso de muestreo se puede ver como el producto en el tiempo de x(t) con un

tren de impulsos x δ(t).

...3

en donde Ts es el periodo de muestreo y δ(t) es la función impulso o delta de

Dirac. Elijamos Ts=(1/2)fm, de manera que se satisfaga el criterio de Nyquist.

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Figura 1.8: Muestreo impulsional

La propiedad de desplazamiento de la función impulso demuestra que:

...4

Utilizando esta propiedad, podemos ver que xs(t), la versión muestreada de x(t),

esta dada por:

...5

Utilizando la propiedad de multiplicación en el tiempo y la convolución en la

frecuencia; el producto en el dominio del tiempo x(t)x δ(t) de la ecuación 5 se

transforma a la convolución en el dominio de la frecuencia X(f)*X δ(f), en donde X

δ(f) es la transformada de Fourier del tren de impulsos x δ(t).

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...6

en donde fs=(1/Ts) es la frecuencia de muestreo. Note que la transformada de

Fourier de un tren de impulsos es otro tren de impulsos. La figura 1.8 muestra el

tren de impulsos en el tiempo x δ(t) y su transformada de Fourier X δ(f). La

convolución con la función impulso simplemente desplaza la función original, de la

siguiente manera:

...7

Entonces podemos resolver Xs(f) el espectro de la forma de onda muestreada

como:

...8

Por lo tanto concluimos que dentro del ancho de banda original, el espectro Xs(f)

de la señal de muestras xs(t) es, tomando en cuenta el factor de escala (1/Ts),

exactamente el mismo que para x(t). Adicionalmente, el espectro es periódico

cada fs hertz. La propiedad de desplazamiento de un impulso hace que la

convolución de un tren de impulsos con otra función sea fácil de visualizar. Los

impulsos actúan como funciones de muestreo. Entonces, la convolución puede

desarrollarse gráficamente al barrer el tren de impulsos, X δ(t) de la figura 1.8 por

la transformada X(f). Este muestreo de X(f) en cada paso del barrido replica X(f)

en cada posición frecuencial del tren de impulsos, resultando en Xs(f), mostrado

en la figura 1.8.

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Cuando la tasa de muestreo es elegida, como lo ha sido en este ejemplo, tal que

fs=2fm, cada réplica espectral esta separada de sus vecinos por un banda de

frecuencia de fs hertz, y la forma de onda analógica original puede recuperarse

teóricamente mediante un filtro paso bajas ideal. Sin embargo, en la realidad se

requieren de filtros con bordes no verticales. Es claro que si fs>2fm, las replicas se

separarán como se muestra en la figura 1.9a, haciendo fácil de implementar la

operación de filtrado.

La figura 1.9a muestra en línea punteada la respuesta típica de un filtro paso bajas

real utilizado para recuperar la forma de onda analógica original. Cuando la tasa

de muestreo se reduce tal que fs<2fm, las replicas se traslapan, como se muestra

en la figura 1.9b, y se pierde la información en las frecuencias traslapadas. Este

fenómeno, el resultado de sub-muestrear (muestrear a una tasa muy baja), es

conocido como aliasing. La tasa de Nyquist, fs=2fm, es la tasa limite a la cual

ocurre el aliasing; para evitar el aliasing, se debe satisfacer el criterio de Nyquist,

fs≥2fm.

Figura 1.9: Espectro para varias tasas de muestreo. a)fs>2fm. b)fs<2fm.

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Cuantización.La transmisión digital involucra la transferencia de valores numéricos. Por lo tanto,

medimos la “altura” de estos impulsos en la señal PAM, y damos a cada impulso

un valor numérico. Con el fin de no tener un número infinito de valores numéricos

por transferir, los niveles de amplitud se dividen en intervalos.

Todas las muestras que caen dentro de un intervalo determinado tienen el mismo

valor. Esto se conoce como cuantización de una muestra. Sin embargo se genera

una desviación que se conoce como distorsión de cuantización. Pero al mismo

tiempo que obtenemos un número limitado de valores numéricos para transmitir, el

equipo puede ser más simple, y el riesgo de errores de transmisión es menor.

Es importante para el audio, que la distorsión sea menor con relación a la

intensidad de sonido. Una manera de resolver el problema es hacer un modelo de

cuantización lo suficientemente pequeño, tal que incluso se puedan transmitir las

variaciones con los niveles de audio suficientes. Pero al mismo tiempo

obtendríamos pequeños intervalos para las amplitudes más altas y por lo tanto

también un alto nivel de valores numéricos para transmitir.

Lo ideal debe ser aumentar el intervalo de cuantización para la amplitud. La

proporción de distorsión / amplitud debe permanecer de preferencia constante.

Además, tenemos que encontrar un equilibrio perfecto entre el número de

intervalos de cuantización y la calidad de transmisión deseada. Contamos con dos

modelos para resolver este problema, el primero la Ley A, donde la amplitud

máxima se codifica con unos y la Ley con ceros.

La Modulación por el Código del Pulso, PCM, es el nombre dado a una clase de

señal banda base obtenida de cuantizar señales PAM al codificar cada muestra

cuantizada en una palabra digital. La información analógica original es muestreada

y cuantizada en uno de L niveles; entonces cada muestra cuantizada es codificada

digitalmente en una palabra de código l-bit (l=log2L). Para transmisión banda

base, los bits de palabras de código se transforman en formas de onda de pulsos.

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Asuma que la excursión analógica de la señal x(t) está limitada a ±4V. El intervalo

cuantíl o tamaño del paso es 1V uniforme para todos los niveles de cuantización.

Entonces se utilizan 8 niveles de cuantización localizados en –3.5, -2.5, ..., 3.5V. A

cada nivel de cuantización se le asigna un número de código desde 0 (000H)

hasta 7 (111H).

La ordenada de la figura 1.10 contiene los niveles de cuantización y sus

correspondientes números de código. A cada muestra de la señal analógica se le

asigna el nivel de cuantización más cercano al valor de la muestra. La abscisa de

la figura 1.10 muestra cuatro representaciones de x(t): Los valores del muestreo

natural, los valores de las muestras cuantizadas, los números de código, y la

secuencia PCM. Note que en la figura 1.10 cada muestra es representada por una

palabra de código de 3 bits.

Figura 1.10: Cuantizador uniforme

Codificación.La similitud de la señal reconstruida, con respecto a la original se puede mejorar

mediante:

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El incremento de la velocidad de muestreo (es decir, reduciendo el

tiempo de separación de las muestras) a manera de incrementar el

número de puntos sobre el eje horizontal en los cuales se toman las

muestras.

El incremento del número de niveles de cuantización (es decir, nivel de

amplitud de onda). Los niveles de cuantización para los puntos sobre la

escala vertical.

La velocidad de muestreo mínima aceptable para transportar una señal analógica,

empleando transmisión digital, se calcula de acuerdo con el principio científico

conocido como Teorema de Nyquist o de Muestreo. Para un canal de voz estándar

equivale a 8000 muestras por segundo. El número de niveles de cuantificación

apropiado para la buena comprensión de la voz es de 256. En términos de dígito

binario (bit) esto equivale a un número de 8 bits, de modo que el valor cuantificado

de cada muestra se representa con 8 bits. La velocidad de transmisión que se

requiere en un canal de voz digital es por lo tanto de 8000 muestras por segundo

por 8 bits, o sea 64 kbit/s. En otras palabras, un canal digital de 64 kbit/s de

capacidad es equivalente a un canal telefónico analógico con ancho de banda de

4Khz. Esta es la razón por la cual el canal digital básico se diseña para operar a

64 kbit/s. Ahora lo que resta es dar a nuestros 256 posibles valores una forma

adecuada para la transmisión.

Con la ayuda de pulsos binarios, es decir, pulsos con sólo dos niveles, ocho de

estos pulsos ó bits son suficientes para la formación de un código único para cada

valor del intervalo (28 = 256). EI equipo necesita diferenciar únicamente entre los

pulsos de un nivel y otro, y contar hasta ocho. Todo el proceso recibe el nombre

de Modulación por Impulsos Codificados (PCM) y el resultado, el código binario de

ocho bits, es conocido con frecuencia como una palabra PCM. Una palabra de

PCM corresponde a una muestra. Así, tenemos tendremos siempre los pasos

entre la voz analógica y el enlace de transmisión digital:

Muestreo, donde la amplitud es medida 8000 veces por segundo.

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Cuantización, donde a cada muestra se le da uno de 256 valores.

Codificación, donde cada valor cuantizado recibe un código binario de 8

bits.

Para cada conversación, la transferencia de los bits dentro del enlace digital es

de:

8 x 8000 bits = 64,000 bits / segundos.

Ancho de Banda.En telecomunicaciones Ancho de Banda es la diferencia entre la frecuencia de

señal más alta y la más baja que puede llevarse por una línea de transmisión. En

otras palabras, define la capacidad máxima de la línea y está medida en Hertz. En

comunicación de datos, sin embargo, el término “Ancho de Banda” ha sido

prestado para describir la capacidad de un canal para llevar bits por segundo (bits

per second, bps). Así tenemos los siguientes tipos de uso del Ancho de Banda:

Banda Base.

Banda Ancha.

Banda Base.Los sistemas de Banda Base usan toda la capacidad del medio de transmisión

para un solo canal, solo un dispositivo sobre la red de banda base puede transmitir

en cualquier momento. Sin embargo multiples conversaciones pueden sostenerse

con una señal, por medio de multiplexaje por división de tiempo. La banda base

puede usarse con señal analógica o digital, pero la digital es más común.

Banda Ancha.Los sistemas de Banda Ancha usan la capacidad del medio de transmisión para

proporcionar multiples canales, los canales son creados por división del Ancho de

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Banda usando un método llamado multiplexaje por división de frecuencia. El

ancho de banda utiliza señales analógicas.

Modulación / Demodulación.Los métodos comunes de modular una onda portadora y una señal que lleva

información son: amplitud, fase, frecuencia o una combinación de ellas, en la

práctica se usa modulación combinada de amplitud y fase. La modulación en

amplitud involucra cambiar la amplitud de la onda portadora a un valor (X) para

representar un cero y otro valor (Y) representa un uno.

Con la modulación en fase, la amplitud es constante y la fase de la onda portadora

es cambiada por la señal de información. Hay cuatro ángulos de fase comunes: 0,

90, 180 y 270 grados. Pero en algunos esquemas de modulación fases de 16

grados también se usan. En la modulación de frecuencia, la frecuencia de la onda

portadora es alterada para representar la información; igual que en la modulación

de fase un cambio de frecuencia denota el valor uno y ningún cambio es igual a

cero.

Técnicas de Multiplexado.Multiplexado es el proceso de dividir el ancho de banda de una señal portadora tal

que más de una señal modulada es puesta sobre la misma portadora. De esta

manera se tienen canales y cada señal separada es llamada subcanal. El

dispositivo que pone la señal individual sobre la portadora, o la toma de el al

recibir la transmisión es un multiplexor. Existen varia técnicas para hacer

multiplexación:

TDM.

STDM.

FDM.

WDM y DWDM.

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TDM.Multiplexado por División de Tiempo (Time División Multiplexing, TDM), usa el

ancho de banda completo para todo el canal, pero no al mismo tiempo, es decir

cada canal tiene una división de tiempo al compartir el enlace. Cada canal es

muestreado una cantidad de veces, que depende del número de canales y de la

velocidad de entrada, entonces el estado del canal es enviado a la posición

remota para ser demultiplexado y poner el flujo de bits en el correspondiente canal

de salida. Cuando un canal no es usado se reserva su posición.

STDM.El Multiplexado Estadístico por División de Tiempo (Statistical Time División

Multiplexing, STDM), usa la capacidad de la línea tanto como sea posible, cada

canal es almacenado y solamente esos canales que tienen alguna información son

multiplexados y enviados al lado remoto, esto requiere alguna inteligencia de los

multiplexores y un modo de indicarle cual dato viene de que puerto. En medios de

uso pesado, los canales con datos reciben más tiempo compartido que aquellos

con menos datos, para hacer uso máximo del ancho de banda disponible.

Figura 1.11: Técnicas de Multiplexado por Tiempo

FDM.El Multiplexado por División de Frecuencia (Frequency Division Multiplexing,

FDM), usualmente se utiliza para comunicación analógica y divide la frecuencia

principal de la portadora en subcanales separados, cada uno con su propia

frecuencia dentro del ancho de banda. En otras palabras, el ancho de banda

disponible de un canal es dividido en multiples subcanales con un pequeño ancho

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de banda cada uno. Un buen ejemplo de esto es la televisión por cable, un solo

cable contiene todos los canales que usted puede elegir en su televisor.

WDM y DWDM.Multiplexado por División de Longitud de Onda (Wavelength Division Multiplexing,

WDM) y Multiplexado Denso por División de Longitud de Onda (Dense

Wavelength División Multiplexing, DWDM), son tecnologías que usan una señal

óptica compuesta para llevar información múltiple a través de haces en

frecuencias que van de 192 a 200 Tera-herzt.

Figura 1.12: Técnicas de Multiplexado por Frecuencia

Formas de Onda PCM.La figura 1.13 ilustra las formas de onda PCM más comunes. Las diversas formas

de onda se clasifican en los siguientes grupos:

No retorno a cero (NRZ).

Retorno a cero (RZ).

Codificadas en fase.

Multinivel.

No retorno a cero (NRZ).El formato NRZ es probablemente el grupo más comúnmente utilizado. Éste

puede ser subdividido en los siguientes subgrupos:

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NRZ-L (L de nivel) NRZ-L se utiliza extensivamente en la lógica digital.

Un binario uno se representa con un nivel alto de voltaje y un binario

cero con un nivel bajo de voltaje.

NRZ-M (M de marca) NRZ-M es utilizado principalmente en grabación

sobre cinta magnética. Un binario uno se representa con un cambio en

nivel de voltaje y un cero es representado sin cambio de nivel.

NRZ-S (S de espacio) NRZ es el complemento de NRZ-M, es decir, un

binario uno se representa sin cambio en nivel de voltaje y un cero se

representa mediante un cambio de nivel.

Retorno a cero (RZ).El formato RZ encuentra aplicación en la grabación magnética de datos. La

subdivisión de RZ es la siguiente:

RZ unipolar En RZ unipolar, un binario uno se representa mediante un

pulso de ancho la mitad del intervalo del bit, y un cero es representado

por la ausencia de pulso.

RZ bipolar En RZ bipolar los unos y ceros binarios se representan con

niveles de polaridad opuestos.

RZ-AMI En RZ-AMI los unos se representan con niveles de polaridad

alternados, y los ceros se representan por la ausencia de pulso.

Codificados en fase.La aplicación principal de tal subgrupo es en comunicaciones fibra óptica. El grupo

de códigos codificados en fase se subclasifican de la siguiente forma:

Bi-φ-L (Bifásico Nivel) Un binario uno se codifica con un nivel alto en la

primera mitad del intervalo del bit y un nivel bajo en la segunda mitad del

intervalo del bit. Un binario cero se codifica con un nivel bajo en la

primera mitad del intervalo del bit y un nivel alto en la segunda mitad del

intervalo del bit.

Bi-φ-M (Bifásico Marca) Con éste código siempre existe una transición

al principio de cada intervalo del bit. Un binario uno se codifica con una

segunda transición una mitad de intervalo del bit después. Un binario

cero se codifica con ausencia de segunda transición.

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Bi-φ-S (Bifásico Espacio) También con éste código siempre existe una

transición al principio de cada intervalo del bit. Un uno binario, se

codifica con ausencia de segunda transición. Un cero binario se codifica

con una segunda transición a mitad del intervalo después del bit.

Multinivel.En lugar de transmitir una forma de onda para cada bit, primero se particionan los

datos en grupos de k bits. Entonces se utilizan M=2k niveles de pulsos para la

transmisión. Pueden ser utilizadas para reducir el número de símbolos

transmitidos por segundo, y por lo tanto para reducir los requerimientos de ancho

de banda del canal.

Figura 1.13: Formas de onda PCM

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Control de Errores.Cuando los datos se transmiten entre dos nodos es muy común que se

introduzcan interferencias, para asegurar que la información recibida tenga alta

probabilidad de ser la misma que la transmitida, se ha desarrollado varios

métodos.

Método de Bit de Paridad (Parity Bit Metod).

Revisión de Suma de Bloques (Block Sum Check).

Revisión de Redundancia Cíclica (Cyclic Redundancy Check, CRC).

Método de Bit de Paridad.Es el método más común usado para detectar errores de bit en transmisiones

asíncronas como síncronas. Con este esquema el transmisor agrega un bit

adicional “el bit de paridad” a cada carácter transmitido. Así el receptor realiza una

función similar sobre la recepción de caracteres para determinar si esta libre de

errores o no.

Revisión de Suma de Bloques.Con este método a cada carácter (byte) en la trama, se asigna un bit de paridad

en renglón y un bit de paridad en columna. Se puede deducir que aún cuando dos

errores de bit escapen a la revisión de paridad de renglón, serán detectados por la

comprobación de columna.

Revisión de Redundancia Cíclica.Los códigos polinomiales son utilizados en esquemas de transmisión de tramas,

un conjunto es generado por cada trama transmitida basado en el contenido de la

propia trama. Entonces el receptor hace cálculos similares sobre la trama

completa y comprueba los dígitos, si ningún error ha ocurrido siempre se obtendrá

un resultado conocido, si hay una respuesta diferente esto indica un error. El

número de dígitos de comprobación por trama es seleccionado para satisfacer el

tipo de transmisión, aunque 16 y 32 son los bits más comunes. El cálculo de bits

es referido como Revisión de Secuencia de Trama (Frame Check Sequense,

FCS) o Revisión de Redundancia Cíclica (Cyclic Redundancy Check, CRC). La

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operación CRC puede pensarse como un operador con la trama transmitida por

una entrada y la cadena polinomial como segunda entrada. En realidad la

operación realizada es una división matemática equivalente a una operación XOR

entre la trama y el valor del polinomio.

Figura 1.14: CRC Como una operación matemática.

Compresión de Datos.La compresión es un proceso que reduce el número de bits transmitidos haciendo

más eficiente el uso de la capacidad de un enlace. Hay varios métodos para

desarrollar esta funcionalidad:

Compresión digital (Packed Decimal).

Codificación Relativa (Relative Encoding).

Character Suppression.

Huffman Coding.

Compresión digital.Este es un método que utiliza el hecho de que si los números decimales son

transmitidos, todos ellos tienen “011” en la posición más significativa. Esto

significa que la estación transmisora puede enviar el patrón “011” una y otra vez

solamente completando los bits para cada carácter transmitido

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Codificación Relativa.Este método se aplica cuando los patrones de datos tienen una muy pequeña

variación entre valores sucesivos, en este caso solamente la magnitud es

transmitida.

Supresión de Carácter.Esta es una variación del método anterior cuando se transmiten tramas

comprendidas como caracteres de impresión, que contienen caracteres que se

repiten, como el carácter espacio, la estación transmisora entonces remplaza

todos esos caracteres con una conveniente puntero de posición, reduciendo el

número de caracteres a transmitir.

Codificación Huffman.Utiliza el hecho de que no todos los símbolos en una trama transmitida ocurren

con la misma frecuencia. Se puede suponer que es una aproximación estadística

que involucra más matemáticas. Popularmente los programas empaquetadores de

datos como el pkzip son un ejemplo de la implementación de este sistema.

Comparación entre Telefonía y Comunicación de Datos.

Las demandas que los usuarios ponen sobre el teléfono y la comunicación de

datos son diferente de muchas formas, la telefonía puede manejar calidad de

transmisión relativamente pobre a causa de la redundancia dentro del lenguaje

natural y el habla, porque la gente supera en una conversación telefónica los

disturbios y las interrupciones repitiendo lo que dice, en otras palabras podemos

encontrar aceptable los retardos en la conexión telefónica. Los retardos pueden

conservarse en un cierto valor tal que no son experiencias irritantes incluso si el

total del retardo es moderado.

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El tráfico de datos es relativamente insensible al retardo (con límites razonables),

mientras que una pobre calidad de transmisión puede causar errores de bit y un

mensaje alterado. La información debe arribar al receptor exactamente de la

misma forma en que fue transmitido. Algunas veces grandes archivos o el

contenido completo debe ser retransmitido cuando ha ocurrido una falla, porque la

transmisión confiable es importante.

Las redes telefónicas son redes de circuitos conmutados que establecen una

conexión entre los abonados, el enlace permanece durante la llamada sin

considerar si el usuario habla o no. Una técnica especial llamada conmutación de

paquetes se ha desarrollado para expandir el grado de utilización en la red de

datos cuando el tráfico está en curso enviándose solamente información dispersa,

cada paquete te tiene una dirección que controla el proceso de conmutación en las

centrales.

Figura 1.15: Redes de telefonía y Comunicación de Datos

Adicionalmente las redes de circuitos conmutados en ciertos casos también se

ajustan para el tráfico de datos, especialmente para la transmisión de grandes

cantidades de datos con buena calidad de transmisión.

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Resumen.Las tecnologías presentes y futuras relacionadas con las telecomunicaciones nos

inducen a pensar de una manera diferente a como lo hemos hecho en el pasado.

Los avances en tecnologías digitales y en transmisiones, permiten hablar ahora de

velocidades de transmisión y de conmutación menores a una milmillonésima de

segundo; con ello existe una tendencia cada vez mayor a la conectividad entre

usuarios de telecomunicaciones, formando redes y habiendo posibilidad de que

las diferentes redes sean interconectadas.

Las redes de telecomunicaciones tienden a ser "autopistas" de información digital

de muy alta capacidad. Para una red no hay diferencia entre el transporte de

datos, voz, imágenes o texto, siendo así, las redes transportarán inteligentemente

bits, a grandes velocidades y al ser digital todo el transporte de información, la

calidad que podrá ser disfrutada en cada uno de los servicios será muy alta; sin

embargo, actualmente existe un número relativamente grande de tecnologías de

red diferente, como se verá a continuación.

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CAPITULO 2

REDES

Objetivos del Capítulo

Al término del capítulo se comprenderá que es:

Redes de computadoras.

Componentes de hardware de una red.

Topología de redes.

El modelo de referencia OSI.

Concepto de LAN.

Concepto de WAN.

Tecnología para switcheo de datos.

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Las redes están formadas por nodos e infraestructura de transporte y tienen

mecanismos y técnicas que permiten compartir una serie de recursos entre los

distintos usuarios; para esto se han desarrollado tecnologías y protocolos de

comunicación que han dado lugar a diversos tipos de redes.

Las redes han tenido un auge extraordinario en los últimos años, también han

permitido intercambiar y compartir información entre diferentes usuarios a través

del correo electrónico, crear grupos de discusión a distancia sobre diversos temas;

tener acceso a bibliotecas electrónicas en lugares distantes, utilizar facilidades de

cómputo en áreas geográficas diferentes y crear sistemas de procesamiento

distribuido, por mencionar algunas de las aplicaciones que actualmente se tienen.

Redes de computadoras.Las redes computacionales que operan en la actualidad están formadas por una

jerarquía de redes de área amplia, redes metropolitanas y redes locales

interconectadas entre sí. Las redes que operan en áreas geográficas reducidas

tales como un departamento, un edificio o una corporación son redes de área

local. Algunas de estas redes están interconectadas entre sí formando redes

metropolitanas y estas a su vez se interconectan a las redes de área amplia para

permitir la comunicación entre puntos muy distantes geográficamente hablando.

También se tienen redes de área local conectadas directamente a redes de área

amplia.

Una red local aislada proporciona algunos beneficios; sin embargo, para poder

explotar el potencial que proporcionan las redes computacionales, será necesario

que esta red se interconecte con otras redes locales y con redes de área amplia.

Las redes de computadoras están hechas con enlaces de comunicaciones que

transportan datos (sistema de comunicación), entre dispositivos conectados a la

red. Los enlaces (canales de comunicación) se pueden realizar con cables, fibras

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ópticas o cualquier otro medio de comunicación. Luego entonces, existen tres

tipos principales de redes de computadoras:

Redes locales: Conocidas como LAN (Local Area Networks), son

usados para comunicar un conjunto de computadoras en un área

geográfica pequeña, generalmente un edificio o un conjunto de edificios

cercanos o en un campus. Sobre esta red se puede conectar todo tipo

de Host, tales como Workstations, Servers, impresoras y otros recursos

compartidos. Si se quiere conectar diferentes LAN’s se debe utilizar un

Router o un Switch. Las técnicas LAN más comunes son Ethernet y

Token Ring. Características típicas de esta red son:

Área geográfica limitada a 2.5 Km.

El número de Hosts es menor a 300.

El ancho de banda normal es de 10 Mbits/s.

El retardo de transmisión es menor a 10 ms.

Redes metropolitanas: También conocidas como MAN (Metropolitan

Area Networks), cubren por lo general un área geográfica restringida a

las dimensiones de una ciudad. Usualmente se componen de la

interconexión de varias redes locales y utilizan alguna facilidad pública

de comunicación de datos. Características típicas de esta red son:

Área geográfica limitada a 100Km.

El número de Hosts es menor que 1000.

El ancho de banda normal es de 100Mbit/s.

El retardo de transmisión es menor a 100ms.

Redes de área amplia: Las redes de área amplia, también denominadas

WAN (Wide Area Networks), son las primeras redes de comunicación de

datos que se utilizaron. Estas redes cubren áreas geográficas muy

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grandes, del tamaño de un país o incluso del mundo entero, como es el

caso de la red Internet. Características típicas de esta red son:

Área geográfica ilimitada.

El ancho de banda normal es de 2 Mbit/s.

Retardo de transmisión mayor a 100 ms.

Topologías de redes locales.La forma como se construye la red que soporte la comunicación entre los

dispositivos de comunicación de datos esta representada por la topología de la red

local. Las topologías comúnmente usadas en la construcción de redes de área

local son:

Topología de anillo.

Topología de bus.

Topología de árbol.

Topología de estrella.

Topología de anillo.En esta topología la red consiste en un conjunto de repetidores unidos por líneas

de comunicación punto a punto, que forman un ciclo cerrado (Figura 2.1). Cada

repetidor participa en dos enlaces, recibe datos de uno y los transmite al otro; su

capacidad de almacenamiento, si tiene, es de sólo unos cuantos bits y la velocidad

de recepción y de transmisión es igual en todos los repetidores. Los enlaces

(líneas de comunicación) son simplex, por lo tanto la información fluye en un solo

sentido en el anillo. Las estaciones se conectan a la red por medio de los

repetidores.

Una red con topología de anillo se organiza conectando nodos de la red en un

ciclo cerrado, con cada nodo enlazado a los nodos contiguos a la derecha y a la

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izquierda. La ventaja de esta red es que se puede operar a grandes velocidades, y

los mecanismos para evitar colisiones son sencillos.

Una trama que circula por el anillo pasa por las demás estaciones, de modo que la

estación destino reconoce su dirección y copia la trama, mientras esta la atraviesa,

en una memoria temporal local. La trama continua circulando hasta que alcanza

de nuevo la estación origen donde es eliminada del nodo.

Figura 2.1: Topología de anillo

Topología de bus.En esta topología (Figura 2.2), las estaciones comparten una misma línea de

comunicación (medio). Cuando una estación quiere transmitir, simplemente envía

sus tramas al bus (medio de comunicación). Cuando una señal atraviesa el bus

(normalmente un cable coaxial), todas y cada una de las estaciones escuchan la

señal que lleva consigo una designación de dirección. Los sistemas de bus, como

Ethernet o la mayoría de los sistemas de banda ancha, emplean un cable

bidireccional (full-duplex) con trayectorias de avance y regreso sobre el mismo

medio, o bien emplean un sistema de cable doble o dual para lograr la

bidireccionalidad.

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Figura 2.2: Topología de bus

Topología de árbol.La topología en árbol es una generalización de la topología en bus. Esta topología

comienza en un punto denominado cabezal o raíz (headend). Uno ó más cables

pueden salir de este punto y cada uno de ellos puede tener ramificaciones en

cualquier otro punto (Figura 2.3). Una ramificación puede volver a ramificarse. En

una topología en árbol no se deben formar ciclos. Una red como ésta representa

una red completamente distribuida en la que computadoras alimentan de

información a otras computadoras, que a su vez alimentan a otras. Las

computadoras que se utilizan como dispositivos remotos pueden tener recursos de

procesamientos independientes y recurren a los recursos en niveles superiores o

inferiores conforme se requiera. Nuevamente la transmisión de una estación se

propaga a través del medio y puede alcanzar el resto de las estaciones.

Figura 2.3: Topología de árbol

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Topología de estrella.En redes LAN con topología en estrella (Figura 2.4) cada estación esta

directamente conectada a un nodo central, generalmente a través de dos enlaces

punto a punto, uno para transmisión y otro para recepción. En general existen dos

alternativas para el funcionamiento del nodo central. Una es el funcionamiento en

modo de difusión, en el que la transmisión de la trama por parte de una estación

se transmite sobre todos los enlaces de salida del nodo central. En este caso

aunque la disposición física es una estrella, lógicamente funciona como un bus;

una transmisión desde cualquier estación es recibida por el resto de las estaciones

y solo puede transmitir una estación en un instante de tiempo dado. Otra

aproximación es el funcionamiento del nodo central como dispositivo de

conmutación de tramas. Una trama entrante se almacena en el nodo y se

retransmite sobre un enlace de salida hacia la estación de destino.

Figura 2.4: Topología de estrella

Componentes de hardware de una red.Una red en general puede constar de algunos o todos de los siguientes elementos

básicos:

Placa de red o NIC (Network interface Connector): proporcionan la

interfaz entre la PC o terminal y el medio físico. Trabaja en la capa 2.

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Repetidores: son elementos activos que se utilizan como "refuerzo" de

la señal. Permiten incorporar nuevos segmentos de cableado.

Pertenecen a la capa física del modelo OSI.

Concentradores o hubs: se utilizan como punto de partida del cableado

UTP. De allí salen los cables a cada una de los terminales. Su

funcionamiento se basa en "repetir" la señal que llega por un puerto a

los demás. Pueden conectarse en cascada constituyendo una estructura

tipo árbol. Pertenece a la capa 1.

Switches: cumplen la misma función que los hubs pero poseen una

cierta inteligencia que los hace más eficientes. En vez de repetir la señal

a todos los puertos sólo la envía a la salida correspondiente. Esto

permite reducir el tráfico en la red. Trabaja en la capa 2.

Puentes: interconectan 2 redes iguales. Trabaja en la capa 2.

Ruteadores: encaminan la información hacia otras redes. Son la piedra

fundamental de Internet. Usan la capa de red.

Gateways: igual que los ruteadores pero permiten conectar redes de

diferentes tipos. Trabajan en la capa de red.

El Modelo de Referencia OSI.Tomó a la Organización Internacional para Regulación (International Organization

for Standardization, ISO), alrededor de 10 años, desde 1977 hasta 1986, hacer del

modelo de Interconexión para Sistemas Abiertos (Open System Interconnection,

OSI), una regla para describir las funciones que cualquier sistema de redes debe

ofrecer en términos de capas o niveles, donde cada capa se construye sobre la

base de la inmediata inferior. El modelo de referencia OSI es en realidad una

especificación de servicios de comunicación; cada nivel ofrece una clase particular

de servicios al nivel inmediato superior y espera un servicio de la capa inferior. Las

funciones han sido divididas en niveles basados en el principio "Divide y

Vencerás", el cual concluye que dividir una tarea en tareas más pequeñas, más

manejables ayudara a conquistarlas. El modelo OSI consiste de 7 niveles:

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Nivel 1. Llamado capa Física, especifica la transferencia de bits sobre

el medio físico. Este se divide en tres áreas.

Mecánico, el cual especifica conectores y cables.

Eléctrico, el cual especifica voltajes y niveles de referencia.

Funcional, el cual especifica señales de enlace.

Nivel 2. Llamado Capa de Enlace de datos, esta especifica tramas y

direcciones físicas. Tiene funciones importantes como: Detección de

errores, reenvio y control de secuencia. Contiene dos subcapas:

Subcapa de Control de Acceso al Medio (Media Access Control,

MAC).

Subcapa de Control de Enlace Lógico (Logical Link Control,

LLC).

Nivel 3. Es llamado Capa de Red, esta especifica enrutamientos,

direcciones lógicas y fragmentación.

Nivel 4. Es llamado Capa de Transporte, especifica protocolos en

sesiones de fin a fin (punto a punto) y verifica errores.

Nivel 5. Llamado Capa de Sesión, establece y termina la comunicación

entre procesos. Maneja mensajes especiales para recuperar sesiones

truncadas.

Nivel 6. Es llamado Capa de presentación, especifica la codificación y

transformación para la representación común de los datos.

Nivel 7. Llamado Capa de Aplicación, especifica servicios de

comunicación. Es con esta capa con la que el usuario tiene contacto

final.

Nivel Nombre Especificaciones Ejemplo de Protocolo

7 Aplicación ComunicacionesServicios

Telnet, FTPSMTP, X400, http

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6 Presentación Codificación HTML, ASCII

5 Sesión Manejo deSesión

NetbiosWinsock

4 Transporte Fin a finFlujo de paquetes UDP, TCP, SPX

3 Red EnrutamientoDirecciones Lógicas IP, IPX

2 Enlacede Datos

TramaDirecciones Físicas

Ethernet, Token RingDIC, PPP

1 Físico Cableado V.24, V.34, V.35G 703

Tabla 2.1: El Modelo OSI.

Asociación del Modelo de Referencia OSI con el Modelo TCP/IP.

En la actualidad no todos los niveles de acuerdo al modelo OSI son considerados

y muchos vendedores normalmente implementan sus servicios en las tres capas

más altas del protocolo. Puesto que todos los protocolos de comunicación de

datos tienen el mismo objetivo: mover datos entre aplicaciones sobre diferentes

dispositivos, cada protocolo debe proveer la funcionalidad marcada en las capas

del modelo de referencia OSI. Así IP se encargara de la función de interconexión

entre redes y TCP proporcionara los circuitos virtuales confiables. En la siguiente

figura podemos observar el modelo de referencia OSI versus la familia de

protocolos TCP/IP.

Aplicación

HTTPPresentación

Sesión

Transporte TCP

Red IP

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Enlacede datos Ethernet

Físico

Figura 2.5: Modelo OSI versus Modelo TCP/IP.

TCP/IP es un protocolo definido principalmente por las siguientes capas:

Capa de Acceso a Red.

Capa de Internetwork.

Capa de Transporte.

Capa de Aplicación.

La Capa de Acceso a Red es la capa más baja en el modelo de referencia. Los

servicios de los dos principales protocolos (TCP e IP) son aumentados por las

aplicaciones de los niveles superiores. TCP/IP se refiere a una gran familia de

servicios y protocolos, estos protocolos aparecen en la siguiente figura, la cual

muestra que IP y los protocolos de los niveles superiores se pueden implantar en

diversos tipos de redes.

Figura 2.6: Protocolos de TCP/IP.

A continuación se muestra una lista con los nombres de los protocolos cuyos

acrónimos aparecen en la figura 2.6 y el servicio que ofrece.

Capa de Red: Nivel 3.

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IP (Internet Protocol).Entrega de datagramas sin conexión.

ICMP (Internet Control Message Protocol). Usado por lo gateways y

hosts para evaluar las condiciones de funcionamiento de los servicios

IP.

ARP (Address Resolution Protocol). Mapea una dirección IP a su

dirección Ethernet asociada.

RARP (Reverse ARP). Mapea una dirección Ethernet a su dirección IP

asociada.

Capa de Transporte: Nivel 4.

TCP (Transmission Control Protocol). Protocolo orientado a la Conexión

con acuse de recibo.

UDP (User Datagram Protocol). Protocolo sin conexión no confiable.

Capas de Sesión, Presentación y Aplicación: Niveles 5 A 7.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Envío y recepción de correo.

FTP (File Transfer Protocol). Intercambio de archivos completos.

TELNET (Telecommunications Network). Terminal virtual para acceso

interactivo a servidores remotos.

NFS (Network File System). Sistemas de Archivos Distribuidos.

SNMP (Simple Network Management Protocol). Servicios de

Administración Centralizada de Sistemas Remotos.

Tecnología LAN.Todas las LAN constan de un conjunto de dispositivos que deben compartir la

capacidad de transmisión de la red, de manera que se requiere algún método de

control de acceso al medio con objeto de hacer un uso eficiente de esta

capacidad. Esta es la función del protocolo de control de acceso al medio. Los

parámetros clave en cualquier técnica de control de acceso al medio son donde y

como.

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Donde se refiere a si el control se realiza en forma centralizada o distribuida. En

un esquema centralizado se diseña un controlador con la autoridad para conceder

el acceso a la red. En una red descentralizada, las estaciones realizan

conjuntamente la función de control de acceso al medio para determinar

dinámicamente el orden en que transmitirán. El segundo parámetro: Como viene

impuesto por la topología y es un compromiso entre factores tales como el costo,

prestaciones y complejidad.

En general se pueden clasificar a las técnicas de control de acceso como

síncronas o asíncronas. Con las técnicas síncronas se dedica una capacidad dada

a la conexión, estas técnicas no son optimas para redes LAN dado que las

necesidades de las estaciones son imprescindibles. Es preferible por lo tanto tener

la posibilidad de reservar capacidad de forma asíncrona (dinámica) más o menos

en respuesta a solicitudes inmediatas. La aproximación asíncrona se puede

subdividir en dos categorías:

Control Distribuido. En este control solamente un host a la vez tiene el

derecho de transmitir y el permiso se transfiere de host a host,

usualmente se hace pasando una parte pequeña de datos llamada

Token, el host que tiene el Token es quien puede transmitir.

Control Aleatorio. Con este control cualquier Host puede transmitir sin

necesidad de permiso, el host revisa el medio para “ver” si esta libre

antes de iniciar la transmisión; esta es una técnica apropiada para el

tráfico a ráfagas.

CSMA/CD.La técnica de control de acceso al medio mas ampliamente usada en la topologías

de bus y en estrella es la de Acceso Múltiple Sensible a la Portadora con

Detección de Colisiones (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect,

CSMA/CD). La versión original en banda base de esta técnica fue desarrollada por

Xerox para redes LAN Ethernet, este desarrollo fue la base para la posterior

especificación del estándar IEEE 802.3.

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Ethernet e IEEE 802.3 especifican tecnologías similares; ambas son LAN del tipo

CSMA/CD y también son redes broadcast . Existen diferencias sutiles entre las

LAN Ethernet e IEEE 802.3. Ethernet proporciona servicios correspondientes a la

capa 1 y a la capa 2 del modelo OSI, mientras que IEE 802.3 especifica la capa

física, o sea la capa 1 y la porción de acceso al canal de la capa 2 (de enlace),

pero no define ningún protocolo de control de enlace lógico. Tanto Ethernet como

IEEE 802.3 se implementan a través de hardware. Con CSMA/CD una estación

que desee transmitir, primero escuchara el medio para determinar si existe alguna

otra transmisión en curso (sensible a portadora). Si el medio se esta usando, la

estación deberá esperar.

En cambio si este se encuentra libre la estación podrá transmitir, pero tiene el

mismo derecho que cualquiera para transmitir, por tal motivo puede suceder que

dos o más estaciones intenten transmitir aproximadamente al mismo tiempo, en

cuyo caso se producirá una colisión: los datos de ambas transmisiones se

interferirán y no se recibirán con éxito. De esta manera cuando colisionan dos

tramas, el medio estará inutilizado mientras dure la transmisión de ambas. La

capacidad desaprovechada, en comparación con el tiempo de propagación puede

ser considerable para tramas largas.

Este desaprovechamiento puede reducirse si una estación continua escuchando el

medio mientras dura la transmisión, lo que conduce a las siguientes reglas para la

técnica CSMA/CD:

La estación transmite si el medio esta libre, sino se aplica el siguiente

punto.

Si el medio se encuentra ocupado, la estación continua escuchando

hasta que encuentra libre el canal, en cuyo caso transmite

inmediatamente.

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Si se detecta una colisión durante la transmisión, las estaciones

transmiten una señal de alerta para asegurarse de que todas las

estaciones constatan la colisión y cesan de transmitir

Después de transmitir la señal de alerta se espera un intervalo de

tiempo de duración aleatoria, tras el cual se intenta transmitir de nuevo

(volviendo al primer punto.)

La eficiencia para Ethernet es cercana al 65%, esto significa que el ancho de

banda efectivo para 10 Mbit/s es alrededor de 6.5 Mbit/s, el resto es pérdida

principalmente debido a colisiones. Considerando que el retardo es TP, y que el

tiempo que toma una trama transmitida es Tt, entonces tendremos:

donde:

D Separación entre transmisión y recepción (m).

V Velocidad de propagación (m/s)

Bf Número de bits en la trama

R Relación de bits (b/s)

TC Máximo tiempo que toma la detección de una colisión (s)

Es necesario que el factor A sea pequeño en orden a detectar colisiones durante

la transmisión, el tiempo involucrado en detectar una colisión no es mayor que dos

veces el retardo extremo a extremo, es decir: TC = 2TP, así vemos que 2A es la

fracción de trama que deberá transmitirse antes de que una colisión sea

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detectada. Entonces si TP es mucho menor que Tt no hay mucho tiempo perdido

cuando una colisión se detecta. Esto es aplicado en la mayor parte de los

sistemas CSMA/CD, incluyendo a las normalizaciones IEEE.

Token Ring.Fue introducido por IBM en 1987 y fue su principal arquitectura, reglamentándose

por IEEE en 1989. Token Ring tiene una topología física de estrella y su lógica es

de anillo, esto significa que se puede conectar una computadora físicamente en

configuración estrella pero accede con ayuda de un token en el anillo. El Ancho de

banda utilizado es de 4 Mbit/s ó 16 Mbit/s.

Token Ring tiene un método de acceso llamado Token Passing. Con Token

Passing un mensaje pequeño, llamado token constantemente circula por el anillo,

si el token es marcado como libre, la terminal que recibe el “libre” puede transmitir

sus datos y marcar el token de ocupado. Todas las terminales a lo largo del anillo

reciben el dato de token ocupado, hasta que se libera la terminal en cuestión

marcando de libre el token.

Redes Ethernet.La red Ethernet es una tecnología de capa 2 cuyo diseñador original fue Xerox.

Después la IEEE creo la norma 802.3. Ethernet trabaja en topología lógica como

bus lineal o estrella con ancho de banda de 10 Mbit/s y 100 Mbit/s, es actualmente

la técnica más común usada en redes de área local. Esta red trabaja con el

protocolo CSMA/CD. El formato de la trama Ethernet es la siguiente:

Figura 2.7: Trama Ethernet

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Preámbulo: Secuencia de 7 bytes, cada uno de los cuales tiene el

formato 10101010, cuyo fin es permitir al receptor sincronizarse con el

transmisor.

SDF: un byte que indica el inicio de la trama, su formato es 10101011.

DA: Indica dirección de la PC destino. Destination Address.

SA: Indica la dirección de la PC fuente.

Longitud: Tamaño de la cantidad de datos.

Datos: datos de las capas superiores.

PAD: campo de relleno, va de 0 a 46 bytes y se usa para rellenar una

trama con objetos si el campo de datos es menor que 46 bytes. Esto se

debe a que una trama válida de Ethernet debe tener una longitud

mínima de 64 bytes.

CRC: Secuencia de 4 bytes para verificar error en la trama. Esa

secuencia se genera con el algoritmo CRC.

Con Ethernet se dispone de varias topologías distintas y normas de cableado,

como se indica a continuación:

Nombre Cable Máxima Longitud Nodos

10Base5 Coaxial Grueso 500 mts. 100

10Base2 Coaxial Delgado 185 mts. 30

10BaseT Par trenzado 100 mts. 1024

10BaseF Fibra Optica 4 kmts. 1024

Tabla 2.2: Tabla comparativa.

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Cada norma tiene sus propias ventajas y limitaciones. 10Base-5 y 10Base-2

proporcionan distancias superiores que 10Base-T, pero deben conectarse en una

topología en bus, que es víctima de los mismos problemas de fallos en el cable

que la red en anillo con paso de testigo. 10Base-T proporciona altas tasas de

transferencia de datos por una topología tolerante a fallos; no obstante, se

presenta limitaciones de distancia. 10Base-5 puede realizarse en distancias

mayores utilizando cable barato de par trenzado, sin embargo su tasa de

transferencia de dato está limitada a 1Mbps. 10Base-F es una elección excelente

para cubrir distancias largas a alta velocidad, como en los esquemas de cableado

de campus, pero es cara en comparación con sus competidores.

VLAN. Red Virtual de Area Local (Virtual Local Area Network, VLAN), es una LAN lógica

consistente de un grupo de terminales (host). Una LAN física puede ser dividida en

varias VLAN, que pueden estar conectadas a uno o algunos “Switches”, los cuales

hacen posible estar distribuidos geográficamente pero teniendo una presencia

lógica, es decir, las redes virtuales nos permiten que la ubicación geográfica no se

limite a diferentes concentradores o plantas de un mismo edificio, sino a diferentes

oficinas intercomunicadas mediante redes MAN o WAN, a lo largo de países y

continentes, sin limitación ninguna más que la impuesta por el administrador de

dichas redes.

Todo ello manteniendo la seguridad deseada en cada configuración. Se puede

permitir o no que el tráfico de una VLAN entre y salga desde o hacia otras redes.

Al distribuir a los usuarios de un mismo grupo lógico, logramos como

consecuencia directa, el incremento del ancho de banda en dicho grupo de

usuarios. Además, al estar los usuarios en diferentes segmentos de la red,

podemos situar Bridges y Routers entre ellos, separando segmentos con

diferentes topologías y protocolos. Así por ejemplo, podemos mantener diferentes

usuarios del mismo grupo, unos con FDDI y otros con Ethernet, en función tanto

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de las instalaciones existentes como del ancho de banda que cada uno precise,

por su función específica dentro del grupo.

Existen diferentes propuestas para comunicación entre VLAN, pero el camino más

común es el uso de Routers, que en ocasiones se integra en el Switch.

VLAN basado en puerto significa que las terminales (host) están en una

VLAN particular sobre la cual los puertos físicos están conectados. Por

ejemplo, la terminal P en la figura siguiente está conectada al puerto 4

del Switch A, esto indica que la terminal P pertenece a VLAN 1.

Figura 2.8: VLAN basado en puerto.

VLAN basado en MAC indica que una terminal está en una VLAN base

particular basada con una dirección MAC que la propia terminal tiene,

por lo que es independiente del puerto físico del Switch al que está

conectada. Por ejemplo, la terminal P en la siguiente figura tiene una

dirección MAC: 00-10-4B-62-1E-A4, esto significa que la terminal P

pertenece a la VLAN 1, sin embargo, puede verse en la tabla que la

misma dirección MAC también está en el Switch B, esto indica que si

nos conectamos con nuestra terminal P en cualquier puerto del Switch

B, todavía pertenecerá a la VLAN 1.

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Figura 2.9: VLAN basado en MAC.

VLAN basada en protocolo indica que una terminal pertenece a una

VLAN base sobre la cual se utiliza un protocolo para comunicación. Por

ejemplo, la terminal P en la figura es un cliente que normalmente utiliza

protocolo IPX, con lo que pertenece a la VLAN IPX.

Figura 2.10: VLAN basada en protocolo.

VLAN basado en usuario, es una solución prometedora que utiliza

contraseñas sobre una terminal particular, la identidad del usuario es

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analizada por el Switch, hasta entonces la terminal forma parte de la

VLAN particular. Por Ejemplo el usuario de la siguiente figura se activa

en la terminal P con su propia identificación y clave, entonces el Switch

A decide que el usuario pertenece a la VLAN 1.

Figura 2.11: VLAN basado en usuario.

Wireless LAN.Una red Inalámbrica de Área Local (Wireless Local Area Network, WLAN), es un

sistema flexible de comunicación de datos implementada con tecnología de radio

frecuencia, WLAN transmite y recibe datos a través del aire minimizando la

necesidad de conexiones alámbricas, así WLAN combina la conectividad de datos

con la movilidad del usuario. WLAN ha ganado gran popularidad en mercados,

industria, almacenes y academias. Las industrias han ganado en productividad al

usar terminales y computadoras personales para transmitir información en tiempo

real para centralizar procesos, actualmente WLAN viene a ser reconocida

ampliamente como una alternativa de conectividad para propósito general en los

negocios de los usuarios.

WLAN puede desplegarse para transmisión de datos, voz y video dentro de

edificios a través de computadoras y sobre áreas metropolitanas, con WLAN los

usuarios pueden acceder a información compartida sin necesidad de un contacto

fijo y los administradores pueden aumentar la red sin instalar o mover cables.

WLAN ofrece lo siguiente: productividad, conveniencia y ventajas de costo sobre

P

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la tradicional red alambrada, acceso de los usuarios en tiempo real o información

donde sea dentro de su organización.

Usualmente WLAN tiene dos tipos de realización: Varios nodos móviles que

pueden estar juntos en una pequeña área y conexiones terminal a terminal. Los

puntos de contacto con el Backbone son llamados puntos de acceso que pueden

ser estaciones base para infraestructura alambrada o puentes inalámbricos para

infraestructura inalámbrica, los repetidores pueden usarse para agrandar la

cobertura del área de comunicación.

En la realidad, debido al limitado ancho de banda de WLAN, un canal común es

usado para comunicación entre un punto de acceso y nodos móviles, accesos

múltiples no son fáciles al medio inalámbrico a causa de las siguientes razones:

Características físicas del canal.

Implementación práctica.

Movilidad y topología de red.

Disponibilidad de comportamiento espacial.

WLAN opera con fuertes desvanecimientos de canal, por ejemplo la recepción de

señal desaparece o reaparece repentinamente, también efectos de captura que

ocurren cuando hay transmisiones en la misma frecuencia, la estática del canal

puede cambiar significativamente con 10 ó 20 milisegundos o cualquier

movimiento de 1 pie de distancia. Por estas razones se ha adoptado una

estructura celular para incrementar la efectividad del ancho de banda, usando

diferentes frecuencias en diferentes celdas, este concepto es conocido como

“reuso de frecuencia”, como resultado, la disponibilidad del ancho de banda de

comunicación para todos los usuarios, es mayor que la velocidad de transmisión,

además se reduce la potencia de transmisión disminuyéndose el tamaño de la

celda; una función que permite a un nodo móvil comunicarse con el punto de

acceso de una celda y cambiar de punto de acceso en otra celda, es llamada

intercambio (Handoff o Handover).

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El propósito de este intercambio es conservar continuamente un servicio sin

interrupciones para nodos móviles a través de la cobertura de diferentes celdas.

En síntesis, las redes LAN sin cables o más conocidas como WLAN, no son algo

realmente novedoso ni revolucionario dentro del mundo de la informática. Desde

hace algunos años, el potencial de esta clase de redes hizo que aparecieran los

primeros sistemas que utilizaban ondas de radio para interconectar computadoras.

Estos primeros sistemas sin cables eran dependientes totalmente de su fabricante

en cuanto a implantación y conectividad y lentos, con velocidades de 1,5 Mbit/s,

concebidos para cubrir un reducido grupo de aplicaciones y escenarios concretos.

Pero con el desarrollo tecnológico alcanzado en el transcurso de estos últimos

años, esos productos tan especializados han ido dando paso a nuevas soluciones

ampliamente estandarizas y funcionales. Y su desarrollo es imparable. Tanto que

en la actualidad, una de las tecnologías más prometedoras de esta década, es la

de poder comunicar sistemas informáticos y dispositivos de diversa naturaleza y

capacidades mediante la tecnología inalámbrica basados en la emisión de ondas

de radio o de luz infrarroja.

Concepto de Wide Area Network (WAN).Una WAN constituye un sistema de comunicación que interconecta sistemas de

computadoras geográficamente remotas. Enlaza las computadoras situadas fuera

de las propiedades de una organización (edificios o campus) y atraviesa áreas

públicas que están reguladas por autoridades locales, nacionales e

internacionales. Generalmente, el enlace entre lugares remotos se realiza a través

de la red pública de teléfono, pero una organización podría crear sus propios

enlaces WAN mediante satélites, microondas u otras tecnologías de

comunicación. Una WAN (Wide Area Network), es una red con proporciones

potencialmente globales. Si se emplean facilidades públicas, una WAN involucrará

compañías de telecomunicaciones para el intercambio local (Local Exchange

Carriers, LEC), para el intercambio de larga distancia (Interexchange Carriers,

IXC) y para lugares remotos. Las tecnologías WAN funcionan en las tres primeras

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capas del modelo de referencia OSI: capa física, capa de enlace a datos y capa de

red.

WAN punto a punto.Un enlace punto a punto provee una ruta de comunicación entre una red local y

una red remota a través de una WAN preestablecida de alguna compañía. Este

tipo de enlace también es conocido como línea contratada porque establece una

ruta permanente y ajustada a las necesidades de cada red remota a través de

facilidades de transporte. Estos enlaces manejan dos tipos de transmisión:

Transmisión de datagramas, los cuales están compuestos por tramas

direccionadas individualmente.

Transmisión de flujo de datos, el cual solo lleva una dirección inicial para

todo el flujo.

Figura 2.12: Enlace punto a punto

Circuitos virtuales WAN.Un circuito virtual es un circuito lógico para asegurar la comunicación entre dos

dispositivos de red. Existen dos tipos de circuitos virtuales: circuitos virtuales

switcheados (SVC’s) y circuitos virtuales permanentes (PVC’s). Los SVC’s son

circuitos virtuales dinámicamente establecidos sobre demanda y se terminan

cuando la transmisión se completa. La conexión se lleva a cabo en tres etapas:

Establecimiento del circuito. La fase de establecimiento involucra la

creación del circuito virtual entre los dispositivos de origen y destino.

Transferencia de datos. Involucra la transferencia de datos entre los

dispositivos del circuito virtual.

Terminación del circuito. La fase de terminación del circuito echa abajo

el circuito virtual entre los dispositivos.

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Los SVC’s son usados en situaciones en la cual la transmisión de datos es

esporádica, en gran parte porque se aumenta el ancho de banda usado por el

establecimiento y terminación del circuito pero disminuye el costo asociado con

circuitos virtuales constantes. Un PVC es un circuito virtual establecido

permanentemente que es usado en situaciones en el cual la transferencia de

datos entre dispositivos es constante. PVC disminuye el ancho de banda asociado

en el establecimiento y terminación del circuito virtual pero aumenta el costo

debido a la disponibilidad del circuito virtual constante.

Servicios de conexión WAN.Los servicios de marcación ofrecen métodos costo-eficiencia para conectarse a

través de WAN’s. Dos implementaciones populares son dial-on-demand routing

(DDR) y dial backup. DDR es una técnica en donde un ruteador puede

dinámicamente iniciar y cerrar una sesión de circuito switcheado. Un ruteador es

configurado para considerar cierto tipo de tráfico importante (como el tráfico de

cierto protocolo en particular) y no importante. Cuando el ruteador recibe tráfico

importante destinado para una red remota, un circuito es establecido y el tráfico es

transmitido normalmente.

Si el ruteador recibe tráfico no importante y un circuito ya está establecido, ese

tráfico también es transmitido normalmente. El ruteador mantiene un tiempo de

ocio que es reseteado solamente cuando se recibe tráfico importante. Sin

embargo, si el ruteador recibe tráfico no importante antes de que el tiempo de ocio

termine el circuito es terminado. Del mismo modo si recibe tráfico no interesante y

el circuito no existe el ruteador desecha el tráfico. Hasta que se reciba

nuevamente tráfico interesante se inicia un nuevo circuito. DDR puede ser usado

para reemplazar enlaces punto a punto.

Dial backup es un servicio que activa una línea serial de respaldo bajo ciertas

condiciones. La segunda línea serial puede actuar como línea redundante cuando

falla el enlace primario o como ancho de banda adicional cuando el enlace

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primario es lento. Dial backup provee una protección al desempeño de la WAN a

fallas y retardos.

Dispositivos WAN.Las redes WAN usan varios tipos de dispositivos que son específicos para su

entorno como son los switches, servidores de acceso, módems, CSU/DSU, y

terminales adaptadoras ISDN, enseguida se explican cada uno de estos:

Switch WAN es un dispositivo multipuerto usado en redes, que

normalmente switchean tráfico de Frame Realay, X.25, y SMDS y opera

en la capa de enlace a datos del modelo OSI. La figura 2.13 muestra

dos ruteadores remotos en una WAN que son conectados por switches.

Figura 2.13: WAN Switches

Servidor de acceso. Actúa como punto de concentración para

conexiones de entrada y de salida de la red. La figura 2.14 muestra un

servidor de acceso que concentra conexiones de salida a una WAN.

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Figura 2.14: Servidor de acceso de salida

Modem. Es un dispositivo que interpreta señales digitales y analógicas

habilitando los datos para poder ser transmitidos sobre líneas

telefónicas. La señal digital origen es convertida a una forma analógica

conveniente para facilitar la comunicación, en el destino esta señal es

regresada a su forma digital.

CSU/DSU. Es un dispositivo con interfase digital ( o a veces dos

dispositivos separados) que adapta la interfaz física en un equipo

terminal de datos (DTE) a la interfaz del DCE en una red switcheada.

También proporciona una señal de tiempo para la comunicación entre

dispositivos.

Adaptador Terminal ISDN. Es un dispositivo para conectar la interfaz de

tasa de base (BRI) del ISDN con otras interfaces como la EIA/TIA 232.

Este adaptador es esencialmente un módem de ISDN.

Tecnologías para Switcheo de Datos.La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con

otro, a través de una infraestructura de comunicaciones común, para la transferencia

de información. Los tres servicios fundamentales que emplean técnicas de

conmutación son el telefónico, el telegráfico y el de datos. En las redes de área

amplia hay dos tecnologías de switcheo de datos:

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El switcheo de circuitos TDM (Time Division Multiplexing), o multiplexaje

por división de tiempo.

El Switcheo de paquetes, que puede ser de los siguientes tipos:

Switcheo de paquetes X.25

Switcheo de tramas (Frame Relay)

Switcheo de celdas (ATM)

En la tecnología de Switcheo de circuitos de multiplexaje por división de tiempo

(TDM) se crea una conexión o circuito entre dos estaciones enlazadas y,

dependiendo de la velocidad de la estación, se le puede asignar una o más

ranuras de tiempo (Figura 2.15). Cuando la estación transmite datos, los bits se

envían en la ranura de tiempo sin procesamiento ni traducción; es decir, esta

tecnología es transparente al protocolo de comunicación usado, ya que opera al

nivel de capa física del modelo OSI. Cuando la estación no transmite datos, las

ranuras de tiempo están vacías, por lo que el ancho de banda se desperdicia; esto

se traduce en poca eficiencia, ya que el recurso (ranura de tiempo) es dedicado.

Figura 2.15: Sistema TDM

El sistema de Switcheo TDM es apropiado para aplicaciones de alta velocidad que

requieren alto rendimiento, como señales de voz y video digital; sin embargo, es

inapropiado para la conexión de redes donde el tráfico ocurre en ráfagas y las

aplicaciones son menos sensibles a retardos. En los sistemas de switcheo de

paquetes X.25 y Frame Relay la secuencia de datos del usuario se divide en

paquetes, a los cuales se les agrega un encabezado que contiene información de

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control y dirección. La gran diferencia de un sistema de switcheo de paquetes con

respecto a uno de switcheo de circuitos es que en este último el canal o ranura de

tiempo se dedica a una estación, lo use o no, mientras que en el switcheo de

paquetes el canal de comunicación se comparte en forma dinámica entre varios

usuarios. En los sistemas de switcheo de paquetes X.25 y Frame Relay los

paquetes tienen una longitud variable y ocupan el canal hasta que termina su

transmisión como se ve en la figura 2.16.

Figura 2.16. Sistemas X.25 y Frame Relay.

No obstante los rasgos comunes antes señalados entre un sistema X.25 y uno de

Frame Relay, hay diferencias muy importantes. El sistema ATM es una tecnología

de switcheo de paquetes en la cual, como se dijo antes, el canal no se asigna

permanentemente a un solo usuario, sino que se comparte, como en X.25 y Frame

Relay. Sin embargo, a diferencia de estos últimos, los paquetes en ATM tienen

una longitud fija de 53 bytes (Figura 2.17).

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Figura 2.17: Sistema ATM

Redes X.25.X.25 es un protocolo estandarizado por la ITU-T para la comunicación WAN que

define como son establecidas las conexiones entre dispositivos de usuario y

dispositivos de red. Su desarrollo se inició en los años setenta ya que existía la

necesidad de un protocolo WAN capaz de proporcionar conectividad a través de

redes de datos públicas, y fue diseñado para operar eficazmente sin tener en

cuenta el tipo de sistema que está conectado a la red, es usado típicamente en

redes de switcheo de paquetes (PSN’s) como las compañías de teléfonos. El

cobro a los suscriptores está basado en el uso de la red. Trabaja con medios de

transmisión analógicos propensos a errores, su sistema de corrección y

recuperación de errores mediante almacenamiento y reenvío es excesivo para los

enlaces digitales y ópticos actuales, más inmunes a los errores. La mayoría de las

redes X.25 están configuradas típicamente con tamaños de ventana pequeños.

El tamaño de la ventana limita la cantidad de datos que pueden estar en tránsito,

añadiendo tiempo a la latencia y con más complicaciones en el software, como la

división de tráfico entre varios circuitos lógicos para obtener un rendimiento

razonable.Los dispositivos de red X.25 entran el tres categorías generales:

Equipo terminal de datos (DTE).

Equipos terminadores de circuitos de datos (DCE).

Intercambio de switcheo de paquetes (PSE).

DTE. Los DTE son sistemas terminales que se comunican por la red X.25, son

usualmente terminales, computadoras personales o hosts de red y se localizan

con cada suscriptor individual.

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DCE.Los DCE son dispositivos de comunicación como módems y switches que

proporcionan la interfaz entre DCE y PSE.

PSE.Los PSE son switches que componen el tamaño de la red, transfieren los datos de

un dispositivo DTE a otro a través de la red X.25. La figura 2.18 ilustra la relación

entre los tres tipos de dispositivos.

Figura 2.18: DTE, DCE y PSE forman la red X.25

Ensamblador / Desamblador de paquetes.El Ensamblador / Desamblador de paquetes (packet assembler / disassembler,

PAD) es un dispositivo comúnmente encontrado en redes X.25, es usado cuando

un dispositivo DTE es demasiado simple para llevar a cabo completamente la

funcionalidad de X.25, se localiza entre un dispositivo DTE y un DCE realizando

tres funciones primarias: buffering (guarda datos hasta que un dispositivo esté listo

para procesarlos), ensamblador de paquetes y desamblador de paquetes. Los

datos del buffer se mandan de o para un dispositivo DTE, también ensambla los

datos salientes en los paquetes y los remite al DCE (adiciona encabezado X.25).

Finalmente el PAD desambla los paquetes entrantes antes de remitir los datos al

DTE (y remueve el encabezado X.25). La figura 2.19 muestra el funcionamiento

del PAD.

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Figura 2.19: Funcionamiento del PAD.

Establecimiento de la sesión X.25.La sesión es establecida cuando un DTE avisa a otro para pedir una sesión de

comunicación, el DTE que recibe el requerimiento puede aceptar o negar la

comunicación, si se acepta los dos sistemas inician la transferencia de información

full-duplex. El DTE puede terminar la conexión, después de que la conexión se

termina cualquier otra comunicación requiere del establecimiento de una nueva

sesión.

Circuitos Virtuales.Un circuito virtual es una conexión lógica creada para asegurar la comunicación

fiable entre dos dispositivos de la red. Un circuito virtual denota la existencia de un

camino lógico bidireccional de un dispositivo DTE a otro por una red X.25.

Físicamente la conexión puede cruzar cualquier número de nodos intermedios

como dispositivos DCE y PSE. Múltiples circuitos virtuales (conexiones lógicas)

pueden ser multiplexados hacia un solo circuito físico (conexión física). Los

circuitos virtuales son demultiplexados al final y los datos se envían a los destinos

apropiados. La figura 2.20 ilustra cuatro circuitos virtuales separados que son

multiplexados hacia un solo circuito físico.

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Figura 2.20: Circuitos virtuales.

Existen dos tipos de circuitos virtuales en X.25:

Circuitos virtuales switcheados (SVC). Son conexiones temporadas

usadas para traslados de datos esporádicos, requieren que dos

dispositivos DTE establezcan, mantengan y terminen una sesión cada

vez que se necesiten comunicar.

Circuitos virtuales permanentes (PVC). Son conexiones establecidas

permanentemente usadas para el traslado de datos frecuentes y

consistentes, no requieren que se establezcan y terminen las sesiones.

Por consiguiente, los DTE pueden transferir información en cualquier

momento porque la sesión siempre está activa.

Un DTE puede establecer hasta 4095 circuitos virtuales simultáneamente con

otros DTE sobre el mismo enlace físico DTE-DCE. El DTE puede asignar

internamente estos circuitos como le plazca. Cada uno de los circuitos virtuales

corresponde, por ejemplo, a una aplicación, a un proceso o a un terminal.

El funcionamiento de un circuito virtual X.25 comienza cuando el DTE origen

especifica el circuito virtual a ser usado (en el encabezado del paquete) y

entonces envía los paquetes al DCE localmente conectado, en este punto, el DCE

local examina los encabezados del paquete para determinar qué circuito virtual

usar y entonces enviar los paquetes al PSE más cercano a la ruta de ese circuito

virtual. El PSE pasa el tráfico al siguiente nodo intermedio, el cual puede ser otro

switch o el DCE remoto. Cuando el tráfico llega al DCE remoto, los encabezados

del paquete son examinados y se determina la dirección destino. Los paquetes se

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envían entonces al DTE destino. Si la comunicación ocurre sobre un SVC y

ningún dispositivo tiene datos adicionales para transferir, el circuito virtual se

termina.

El suite de protocolo X.25.El suite de protocolo asigna las tres capas inferiores del modelo de referencia OSI.

Los siguientes protocolos se usan típicamente en aplicaciones X.25:

Protocolo de capa de paquete (Packet Layer Protocol).

Procedimiento de acceso de enlace balanceado (Link Access Procedure

Balanced).

Aquellos entre otras interfaces seriales de capa física como EIA/TIA-

232, EIA/TIA-449, EIA-530 y G703.

La figura 2.21 relaciona los protocolos X.25 con el modelo OSI.

Fig. 2.21 Protocolos X.25

PLP.PLP es el protocolo de capa de red de X.25, maneja el intercambio de paquetes

entre dispositivos DTE por medio de circuitos virtuales. PLP también puede correr

sobre la capa LLC2 de las LAN’s, y sobre la capa LAPD de la red digitad de

servicios integrados.

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PLP opera en cinco modos distintos: configuración de llamada, transferencia de

datos, inactivo, limpiador de llamada y reinicio. La configuración de llamada es

usada para establecer SVC entre dispositivos DTE. Un PLP usa el esquema de

direccionamiento X.121 para preparar el circuito virtual. El modo de configuración

de llamada es ejecutado sobre la base de un circuito virtual, lo cual quiere decir

que un circuito virtual puede estar en modo de configuración de llamada mientras

otro está en modo de transferencia de datos. Este modo se usa solo con SVC no

con PVC.

El modo de transferencia de datos es usado para transferir datos entre dos

dispositivos DTE a través de un circuito virtual, en este modo PLP maneja

segmentación y reensamblaje, bit de relleno, y error de flujo y control. Este modo

se ejecuta sobre la base de un circuito virtual y es usado con PVC’s y SVC’s.

El modo inactivo se usa cuando un circuito virtual se establece pero no hay

traslado de datos. Se ejecuta en la base de un circuito virtual y solo se usa con

SVC’s.

El modo limpiador de llamadas se usa al acabar la sesión de comunicación entre

DTE’s y al terminar el SVC.

El modo de reinicio se usa para sincronizar la transmisión entre un DTE y un

dispositivo DCE localmente conectado, este modo no se ejecuta en la base del

circuito virtual, afectando los circuitos virtuales establecidos de todos los DTE.

Existen cuatro tipos de campos del paquete PLP:

Formato de identificador general (GFI). Identifica los parámetros del

paquete, es decir, si lleva datos de usuario o información de control, qué

tipo de ventana está usándose, y si se requiere entrega de confirmación.

Identificador de canal lógico (LCI). Identifica el circuito virtual a través

del DTE / DCE local.

Identificador de tipo de paquete (PTI). Identifica el paquete como uno de

17 tipos de PLP diferentes.

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Datos de usuario. Contiene información encapsulada de la capa

superior. Este campo solo está presente en los paquetes de datos. Por

otra parte se agregan campos adicionales que contienen información de

control

LAPB.LAPB es un protocolo de enlace de datos que maneja la comunicación y paquetes

entre DTE y DCE, es un protocolo orientado a bits que se asegura que los

paquetes sean correctamente ordenados y libres de error. Existen tres tipos de

paquetes LAPB: información, supervisión y sin enumerar. El paquete de

información (I-frame) lleva información de la capa superior y algo de información

de control, sus funciones incluyen secuenciamiento, control de flujo, detección de

error y recuperación. I-frame transporta, manda y recibe secuencias de

numeración. El paquete de supervisión (S-frame) lleva información de control. Sus

funciones incluyen el requerimiento y suspensión de la transmisión, reporte de

estado y reconocimiento.

Los paquetes S-frame llevan solamente secuencias de recibos. Los paquetes sin

enumerar (U-frame) llevan información de control, sus funciones incluyen enlace y

desconexión así como el reporte de errores, U-frame no lleva secuencia de

numeración. Los paquetes LAPB se forman por:

Bandera: Delimita el inicio y final del paquete. El bit de relleno se usa

para asegurar que la bandera no se genere dentro del cuerpo del

paquete.

Dirección: Indica si el paquete lleva una instrucción o una respuesta.

Control: Califica la instrucción y la respuesta indicando si el paquete es

un I-frame, un S-frame o un U-frame, además este campo contiene la

secuencia de numeración y su función (por ejemplo si el destino está

listo o se desconecta). La longitud del paquete de control varía

dependiendo del tipo.

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Datos: Contiene los datos de la capa superior en forma de un paquete

PLP encapsulado.

FCS: maneja la verificación de error y asegura la integridad de los datos

transmitidos.

Interfases seriales.X.21 es un protocolo de capa física usado en X.25 que define los procedimientos

mecánicos y eléctricos, se ocupa de la activación y desactivación del medio físico

que conecta a los dispositivos DTE y DCE. Soporta las conexiones punto a punto,

velocidades arriba de 19.2 kbps, y síncrono, transmisión full-duplex en medios de

cuatro alambres. Las direcciones de X.121 son usadas por X.25 PLP en modo de

configuración de llamada para establecer el SVC.

El campo de dirección X.121 incluye el número de dato internacional (IDN), el cual

consiste de dos campos: clave de identificación de red de datos (DNIC) y el

número terminal nacional (NTN). DNIC es un campo optativo que identifica el PSN

exacto en el cual el dispositivo DTE se localiza. Este campo a veces se omite en

llamadas dentro del mismo PSN. El DNIC tiene dos subcampos: País y PSN. El

subcampo país especifica el país en el que el PSN destino se localiza. El campo

PSN especifica el PSN exacto en el cual el DTE destino se localiza.

El NTN identifica el DTE exacto en el PSN para que un paquete sea destinado.

Este campo varía en longitud.

X.25 Pros y Contras.X25 fue declarado muerto cuando aparecieron las redes Frame Relay en los

inicios de los 90´s, pero esto no tuvo fundamento porque en realidad mostró que

X.25 aún es fuerte debido a sus principales factores como son: X25 brinda

conexión entre redes privadas y LAN’s, Acceso en líneas a servicios de cajeros

automáticos o accesos directos a LAN´s.

Pros Contras

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Servicios internacionales

ofrecidos por varios

proveedores.

Variedad de equipo que

soportan X.25.

Soporta accesos síncronos y

asíncronos con diferentes

anchos de banda.

Es caro para grandes

volúmenes de tráfico.

Debido a la gran cantidad de

datos de control, el rendimiento

es bajo.

Velocidad de 56 kbps a 64 kbps.

Tabla 2.3: Ventajas y Desventajas de X.25

Redes Frame Relay.Frame Relay es un protocolo WAN de alto desempeño que opera en la capa física

y enlace a datos del modelo de referencia OSI. Fue diseñado originalmente para el

uso de la red digital de servicios integrados (ISDN), hoy se usa sobre una gran

variedad de interfaces de red. Frame Relay es un ejemplo de tecnología de

paquetes switcheados que permite compartir el medio y el ancho de banda

disponibles dinámicamente. Se usan paquetes de longitud variable para una

transferencia más flexible y eficiente.

Los paquetes se switchean entre varios segmentos de red hasta que se logre

alcanzar el destino. Las técnicas de multiplexaje estadístico controlan el acceso a

la red, esta da la ventaja de aprovechar eficientemente el ancho de banda. Con

frecuencia Frame Relay se describe como una versión mejorada de X.25

ofreciendo capacidades robustas como ventaneo y retransmisión de tramas

ofrecidas en X.25. Esto es debido a que Frame Relay típicamente opera sobre

medios WAN que ofrecen una conexión fiable que los medios disponibles hasta

los años 70s. Como se mencionó antes Frame Relay es estrictamente un suite de

protocolo de capa 2, mientras que X.25 provee servicios de capa 3, esto permite a

Frame Relay mayor desempeño y eficacia en la transmisión haciéndolo más

conveniente para las aplicaciones WAN actuales.

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Se presentaron propuestas iniciales para la estandarización de Frame Relay al

Comité Consultivo Internacional de Teléfonos y Telégrafos (CCITT) en 1984, pero

debido a la falta de interoperatividad y a la ausencia de estandarización completa,

Frame Relay no experimento un desarrollo significativo en los 80s. Su desarrollo

llegó en 1990 cuando Cisco System, Digital Equipment, Northern Telecom y

StrataCom formaron un consorcio para desarrollar esta tecnología, formando así

el protocolo básico de Frame Relay y más tarde se extendió con características de

entorno complejos llamado Interface de Administración Local (LMI).

Internacionalmente se estandarizo por la ITU-T. En Estados Unidos es un

estándar ANSI.

Dispositivos Frame Relay.Los dispositivos adjuntos a Frame Relay caen en dos categorías generales:

equipo terminador de datos (DTE) y equipo terminador de circuitos de datos

(DCE). Los DTE son equipos terminadores localizados con el cliente, de hecho,

pueden ser ellos los propietarios, pueden ser terminales, computadoras

personales, ruteadores y puentes. Los DCE son dispositivos dentro de la red,

proporcionan los servicios de cronometraje y switcheo, y son los que transmiten

los datos realmente en la red. La figura 2.22 muestra la relación entre estos

dispositivos.

Figura 2.22 DTE y DCE en Frame Relay

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La conexión entre un DTE y un DCE consiste de un componente de capa física y

otro componente de capa de enlace. El componente físico define las

especificaciones mecánicas, eléctricas, funcionales y especificaciones de

procedimiento para la conexión entre dispositivos. Una de las especificaciones

comúnmente usadas es el estándar RS-232. El componente de capa de enlace

define el protocolo que establece la conexión entre un DTE como un ruteador y el

dispositivo DCE como un Switch.

Circuitos virtuales Frame Relay.Frame Relay proporciona comunicación de capa de enlace de datos orientado a

conexión, es decir la comunicación entre cada par de dispositivos asocian la

conexión con un identificador. Este servicio se lleva a cabo usando circuitos

virtuales, el cual es una conexión lógica creada entre dos DTE’s a través de una

red switcheada Frame Relay (PSN). Los circuitos virtuales proporcionan una

comunicación bidireccional de un DTE a otro, y se identifican singularmente por un

identificador de conexión de enlace de datos (DLCI). Varios circuitos virtuales

pueden ser multiplexados sobre un único circuito físico para la transmisión por la

red. Esta capacidad reduce la complejidad del equipo y de la red para conectar

varios DTE’s.

Un circuito virtual puede atravesar cualquier numero de DCE’s intermedios

(switches) localizados dentro del PSN. Existen dos categorías de circuitos

virtuales:

Circuitos virtuales switcheados (SVC)

Circuitos virtuales permanentes (PVC)

Circuitos Virtuales Switcheados.SVC’s son conexiones temporales usadas en situaciones que requieren la

transferencia de solamente datos esporádicos entre DTE’s. Una sesión de

comunicación por SVC consiste de cuatro estados operacionales:

Configuración de llamada: Se establece el circuito virtual entre dos

dispositivos DTE.

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Transferencia de datos: Los datos se transmiten entre DTE’s sobre el

circuito virtual.

Inactivo: La conexión aún es activa pero no hay transferencia de datos.

Si permanece inactivo por un periodo de tiempo la llamada se puede

terminar.

Terminación de llamada: Se termina el circuito virtual.

Después de que el circuito virtual se termina los DTE deben establecer un nuevo

SVC si existen más datos a intercambiar. Los SVC se establecen, mantienen y

terminan usando el mismo protocolo de señales usado en ISDN

Circuitos Virtuales Permanentes (PVC).Los PVC’s establecen conexiones permanentes para la transmisión de datos

frecuentes y consistentes entre dispositivos DTE sobre la red Frame Relay. La

comunicación por PVC no requiere los estados de configuración y terminación de

llamada que se usan en SVC. PVC siempre funciona en dos estados

operacionales:

Transferencia de datos: Se transmiten datos entre DTE sobre el circuito

virtual.

Inactivo: La conexión esta activa pero no hay transferencia de datos. A

diferencia de SVC la comunicación no se terminará.

Los dispositivos DTE pueden transmitir información cuando se requiera ya que la

conexión siempre estará activa.

Identificador de Conexión de Enlace de Datos (DLCI).Los circuitos virtuales Frame Relay se identifican por DLCI, los valores se asignan

generalmente por el proveedor del servicio (por ejemplo, una compañía de

teléfono); este tiene un comportamiento local, lo que significa que el valor no es

único en la red, por ejemplo dos dispositivos DTE conectados por un circuito

virtual pueden usar un DLCI diferente para referirse a la misma conexión.

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Mecanismo de Control de Congestión.Frame Relay reduce la sobrecarga de la red usando el mecanismo simple de

congestión-notificación en lugar del control de flujo:

La notificación de congestión hacia adelante-explícita (FECN)

La notificación de congestión hacia atrás-explícita (BECN)

Cada uno se controla por un único bit contenido en el encabezado Frame Relay.

El encabezado también contiene un bit de Desecho de Elegibilidad (DE) el cual se

usa para identificar el tráfico de menor importancia y desecharse en periodos de

congestión.

El bit de FECN es parte del campo de dirección en el encabezado de Frame

Relay. El mecanismo de FECN empieza cuando un DTE envía paquetes a la red,

si la red está congestionada los DCE (switches) asignan el valor de uno al bit

FECN. Cuando el paquete llega al DTE destino el campo de dirección (con el

FECN establecido) indica que el paquete experimentó congestión en su trayecto.

El DTE puede mandar esta información a la capa superior para ser procesada y

dependiendo de la aplicación el control de flujo puede iniciarse o ignorarse.

El bit BECN también es parte del campo de dirección del encabezado del paquete

Frame Relay, los DCE establecen este bit a 1 en paquetes que viajan en dirección

opuesta a los paquetes con el bit FECN en 1. Esto informa al DTE que una ruta en

particular está congestionada, y envía esta información a la capa superior la cual

puede dependiendo de la aplicación iniciar el control de flujo o pasarlo por alto.

Frame Relay usa un mecanismo de comprobación de error conocido como

Chequeo de Redundancia Cíclico (CRC) el cual compara dos valores calculados

para determinar si los errores ocurrieron durante la transmisión. Frame Relay

reduce la sobrecarga de la red haciendo el chequeo de error en lugar de la

corrección del error. Frame Relay se usa generalmente sobre una red fiable, por lo

tanto, la integridad de los datos no se sacrifica porque la corrección del error se

deja para protocolos de capas superiores.

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Interface de Administración Local (LMI).LMI es un conjunto de mejoras a la especificación básica de Frame Relay, se

desarrolló en 1990 y ofrece varias características para la administración de redes

complejas como el direccionamiento global, estados de mensajes del circuito

virtual y multicats.

LMI da a Frame Relay un identificador de conexión (DLCI) global en lugar de un

local, siendo único en la WAN. La dirección global agrega funcionalidad y

manejabilidad a la red Frame Relay debido a que también se consideran las

interfaces de redes individuales y nodos finales, de esta manera pueden ser

identificados por resolución de dirección y técnicas de descubrimiento, además la

red Frame Relay se parece a una típica LAN con ruteadores en la periferia.

El mensaje de estado de circuito virtual LMI proporciona comunicación y

sincronización entre dispositivos DTE y DCE, estos mensajes se usan

periódicamente para informar el estado de los PVC evitando que los datos sean

enviados a agujeros negros (un PVC no existente). Multicast permite crear grupos

preservando el ancho de bada para actualizar los ruteadores, y manda mensajes

de resolución de direcciones a solamente a un grupo. También se puede transmitir

reportes de estado de grupos de multicast.

Implementación de la red Frame Relay.Una aplicación de una red Frame Relay privada es equipar un multiplexor T1 con

una interface Frame Relay y otra interface sin Frame Relay. El tráfico Frame Relay

se remite fuera de la interfaz sobre la red de datos, y el tráfico sin Frame Relay se

manda a la aplicación o servicio apropiado como un PBX para servicio telefónico o

una aplicación de videoconferencia. En una red Frame Relay pública el switch se

localiza en una central de comunicaciones y se le cobra a los suscriptores de

acuerdo al uso pero son liberados de mantener y administrar el equipo.

Generalmente el DCE pertenece al proveedor de telecomunicaciones. Las redes

privadas también se están desarrollando, en estas la administración,

mantenimiento y los equipos le competen al cliente.

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Frame Relay Pros y Contras.Los servicios de Frame Relay surgieron en 1991 y desde entonces las compañías

telefónicas locales, de larga distancia y también los vendedores han ofrecido

Frame Relay . Los ingresos se han duplicado cada año de acuerdo a algunos

estimados, los usuarios finales, quienes de otra manera elegirían redes privadas,

ahora pagan Frame Relay. Una de las cuestiones que promueve Frame Relay es

la competencia con la tecnología ATM. Frame Relay es más madura que ATM y

mucho más barata, esto todavía tomará algún tiempo antes de que ATM sea una

alternativa para la mayoría de los usuarios.

Pros Contras

Gran ancho de banda.

Velocidad de 56 kbps a 2 Mbps.

Maneja mucho más transferencia

de datos por una menor cantidad

de encabezados.

Una conexión física pero muchas

conexiones lógicas.

Un error se detecta más tarde

que X.25.

No es más rápido que X.25.

Tabla 2.4 Frame Relay ventajas y desventaja.

Resumen.La función principal de una red digital es ofrecer servicios de transporte para

diferentes tipos de tráfico a diferentes velocidades, usando como soporte enlaces

de comunicación. Existe variedad de protocolos para conseguir control en las

comunicaciones, así también hay varias tecnologías al nivel de red de área amplia,

pero entre las tecnologías más utilizadas actualmente están: X.25 y Frame

Relay.

Pero también se menciona con más frecuencia la tecnología llamada: Modo de

Transferencia Asíncrona (ATM), que es el corazón de los servicios digitales de

banda ancha. ATM es capaz de soportar cualquier tipo de tráfico a las más altas

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velocidades dentro de una red, usando un método de intercambio de celdas

llamado “Cell Relay”, lo cual se tratará en las siguientes páginas.

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CAPITULO 3

TECNOLOGÍA ATM

Objetivos del Capítulo

Al término del capítulo se comprenderá que es:

La celda ATM.

Una red ATM.

Conexiones Virtuales.

Modelo referencial de ATM.

Capas de ATM.

Tipos de AAL.

Protocolos de Señalización.

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ATM o Modo de Transferencia Asíncrono, es un estándar que mejora

notablemente la calidad y eficiencia de la transmisión respecto a las tecnologías

vistas en el capítulo precedente. Supera ampliamente la velocidad de transmisión

alcanzada por las anteriores tecnologías o redes y, por tanto, ATM es el medio de

comunicación ideal para las aplicaciones que precisan de respuesta en tiempo

real. La calidad de servicio es mayor, gracias a la posibilidad de especificar los

requerimientos para cada transmisión y de este modo, evitar interrupciones o

retardos provocados por otras posibles transmisiones.

ATM e ISDN.En 1984 la CCITT definía a la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) como una red;

en general, evolucionada de una red telefónica digital integrada, que proporciona de un

extremo a otro conectividad digital, soportando un amplio abanico de servicios, ya sean

vocales u otros, a la que los usuarios pueden tener acceso mediante dispositivos o

interfaces multi-propósito. La RDSI fue diseñada, como sucesor de las actuales redes

telefónicas públicas, respecto de las que ofrecía:

Audio de 7 KHz, frente a los 3,1 KHz de la telefonía básica, mejorando

sensiblemente la calidad.

Comunicaciones digitales a 64 Kbits por segundo, frente a los 14,4 Kbps.

teóricamente alcanzables por las redes telefónicas.

Gran funcionalidad frente a las redes telefónicas, como resultado del uso de un

canal de señalización normalizado.

Un único medio de acceso para transferencia de voz, imagen, datos y textos, por

medio de conmutación de circuitos o de paquetes.

Rapidez en las llamadas (menos de 800 ms.) y virtualmente sin errores.

El término original es ISDN (Integrated Service Digital Network), y fue en realidad una

tecnología que llegó en una época equivocada, ya que el mercado estaba compuesto

principalmente por sistemas analógicos que impidieron su desarrollo. Finalmente este

concepto fue denominado Red Digital de Servicios Integrados de banda angosta (N-

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ISDN). En los 1980’s se preveía el surgimiento de servicios que usarían mayor ancho de

banda que aquellos soportados por N-ISDN, como resultado se introdujo el concepto ATM

seleccionado por ITU-T como la base para servicios de Banda Ancha en ISDN (B-ISDN).

Normatividad.Hay dos tipos de organizaciones encargadas de las especificaciones y

reglamentaciones de ATM: Cuerpos de reglamentación formal y organizaciones

industriales. Las organizaciones de reglamentación más notables son:

International Telecommunication Union (ITU-T), The European Telecomunications

Standardisation Institute (ETSI) y The American National Standards Institute

(ANSI), siendo su principal esfuerzo en áreas que tratan con ATM para redes

públicas.

Las organizaciones industriales más notables son: ATM Forum, Frame Relay Forum,

SMDS Interes Group, Internet Engineering Task Force (IETF) y Digital Audio Council

(DAVIC). Estas organizaciones constan de usuarios, vendedores, operadores y expertos,

quienes representan universidades y colegios de avanzada tecnología. Ellos están

encargados del desarrollo de reglas para asegurar interoperatividad entre equipos

suministrados por diferentes vendedores.

No obstante, el enfoque que ha tomado una y otra organización en la normalización de la

tecnología ATM es diferente; es decir, el ITU-T considera a las redes públicas su objeto de

normalización y el ATM Forum nació con el objeto de normalizar los equipos que

integrarían las redes corporativas ATM. Así para dar una idea de la magnitud de cobertura

de ITU-T se muestra las siguientes series de especificaciones:

Serie E. Operación global de red, servicio telefónico, operación y

factores humanos.

Serie F. Servicios de telecomunicaciones no telefónicas.

Serie G. Sistemas de transmisión y medios, sistemas digitales y redes.

Serie H. Sistemas audiovisuales y multimedia.

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Serie I. Servicios integrados y redes digitales.

Serie J. Transmisión de televisión, programas de sonido y otras

señales multimedia.

Serie M. Mantenimiento: sistemas de transmisión, circuitos telefónicos,

telegrafía, facsímil, circuitos rentados.

Serie Q. Conmutación y señalización.

Serie Y. Infraestructura de información global y aspectos de

protocolos de internet.

B-ISDN y ATM son especificaciones de las recomendaciones ITU-T, sin embargo son las

recomendaciones de ATM Forum las que se implementaron primero en equipo ATM.

Los siguientes grupos de trabajo han sido organizados bajo el ATM Forum:

Broadband Intercarrier Interface (B-ICI).

LAN Emulation (LANE).

Multiprotocol Over ATM (MPOA).

Network Management (NM).

Physical Layer (PHY).

Private Network to Network Interface (PNNI).

Residencial Broadband (RBB).

Service Ascpect and Application (SAA).

Security (SEC).

Signalling (SIG).

Testing (TEST).

Traffic Management (TM).

Voice and Telephony Over ATM (VoATM).

Wireless ATM (WATM).

A pesar de todo las normas de ambos organismos están alineadas, o sea, el ITU-T

libera las recomendaciones y ATM Forum las completa.

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Descripción general de ATM.ATM es una tecnología de conmutación de banda ancha orientada a conexión y con

capacidad de multiplexaje, ATM también conocida como conmutación de celdas, es de

alguna manera similar a la conmutación de paquetes que emplea X.25 y Frame Relay. Al

igual que estas dos tecnologías, ATM implica la transferencia de datos en porciones

discretas, además, como X.25 y Frame Relay, ATM permite que muchas conexiones

lógicas se multiplexen sobre una sola interfaz física.

En el caso de ATM, el flujo de información en cada conexión lógica se organiza en

paquetes de tamaño fijo llamados celdas. ATM es una tecnología de multiplexaje que

permite la transmisión de aplicaciones síncronas y asíncronas de voz, video y datos, a

diversas velocidades, en direcciones múltiples, con diferentes grados de calidad y servicios.

Mediante el multiplexaje por distribución de tiempo asíncrono (multiplexaje estadístico),

ATM puede manejar el ancho de banda de manera flexible e inteligente asignándolo sólo

cuando las aplicaciones lo demandan.

ATM es un protocolo modernizado con capacidades mínimas de control de error y flujo,

esto reduce el excedente de procesamiento de celdas ATM y reduce el número de bits de

excedente que se requiere en cada celda, capacitando así a ATM para operar a altas tasas de

datos. Además, el empleo de celdas de tamaño fijo simplifica el procesamiento que se

requiere en cada nodo ATM.

Redes ATM. El Modo de Transferencia Asíncrono (Asynchronous Transfer Mode, ATM) se diseñó con

el propósito de soportar todo tipo de tráfico: voz, datos e imagen, mediante LAN’s y

WAN’s privadas y públicas, por esa razón soporta servicios de conexión con ancho de

banda fijo ó variable, y debido a ello y a su capacidad de escalonamiento está siendo

adoptada como tecnología de transporte por los operadores públicos de telefonía y datos,

como paso previo a la incorporación de ISDN.

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ATM funciona en un modo orientado a conexión, por lo que necesita que se establezca un

circuito virtual entre los nodos origen y destino antes de transmitir los datos; el utilizar este

mecanismo aporta las siguientes ventajas:

Garantía de un mínimo nivel de servicio, ya que si no hay suficiente

ancho de banda para un servicio, la red rechazara la apertura del

circuito virtual.

Una vez establecido un circuito entre nodos, esté se mantiene mientras dura

dicha conexión y el retardo de la conmutación prácticamente se elimina.

Posibilita establecer enlaces entre dispositivos que trabajan a velocidades

distintas.

Entre sus características más representativas podemos reflejar las siguientes:

Tecnología de conmutación de paquetes, de tamaño fijo y corto (celdas),

orientada a conexión.

Hardware de conmutación sencillo y con retardo mínimo debido al

tamaño fijo de las celdas.

Protocolos de control sencillos, no hay control de errores en las capas bajas del

protocolo, por lo que éstos deben aportarse en capas superiores de usuario.

Ancho de banda bajo demanda mediante reserva fija o variable, y concepto QoS

(Quality of Service).

ATM se basa en paquetes de longitud fija (53 bytes), así en cualquier tipo de

tráfico se elimina la necesidad de analizar las tramas en su totalidad, facilitando

las tareas de análisis y control.

La celda ATM.Una de las tendencias importantes dentro de las redes actuales es un interés

creciente en una tecnología conocida como: Cell Networking, Cell Switching o Cell

Relay. Su premisa es que todos los datos pueden ser transmitidos en paquetes

pequeños de tamaño fijo llamados celdas. El número total fijo en una celda ATM

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es de 53 bytes, 48 octetos para carga útil (payload) y 5 octetos para el

encabezado. Para llegar a esto hubo una controversia por el tamaño de la carga

útil; quienes usaban E1’s favorecían un número mayor (64 bytes) y aquellos que

utilizaban T1’s optaban por un número pequeño (32 bytes).

Fue el Comité Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía (Consultative

Committee on International Telegraphy and Telephony, CCITT), que actualmente

se conoce como Unión Internacional de Telecomunicaciones (International

Telecommunications Union, ITU), quien reglamentó la celda ATM, al promediar

ambos valores obteniendo el resultado de 48 bytes de payload o información del

cliente más 5 bytes de encabezado con información de “quién soy” y “dónde voy”.

Figura 3.1: Estructura de la Celda ATM.

El tamaño de las celdas en ATM se escogió considerando que:

Si las celdas son muy pequeñas, la eficiencia de la red es baja.

Si las celdas son grandes, el retardo de propagación en la red aumenta.

Para facilitar el manejo de las celdas en los conmutadores, el tamaño de

la carga útil debe ser una potencia de 2 ó, por lo menos múltiplo de 4.

El encabezado debe ser capaz de identificar a qué canal pertenece cada celda

para propósitos de enrutamiento y contener, información de control.

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Encabezado de Celda ATM.El encabezado de celda de la Interfaz Usuario-Red difiere del encabezado de la Interfaz

Red-Red en el uso de los bits 5 a 8 del byte 1. En esta última, estos bits son parte del

identificador de Ruta Virtual (Virtual Path Identifier, VPI), mientras que en la primera

constituyen una unidad independiente, el Control de Flujo Genérico (Generic Flow Control,

GFC). La figura siguiente muestra los encabezados de UNI y NNI respectivamente.

Figura 3.2: Estructura de la celda ATM.

Control de Flujo Genérico (GFC).El campo GFC es usado únicamente en el encabezado de celda de la UNI y consta de

cuatro bits. Su valor por omisión es 0000. La descripción funcional del Control de Flujo

Genérico está incluida en la recomendación I.150 del CCITT y su mecanismo ayuda en el

control del flujo de tráfico desde las conexiones ATM en la UNI. Es usado para aligerar las

condiciones de sobrecarga a corto plazo que pueden ocurrir en la red del cliente. El

mecanismo GFC soporta configuraciones tanto punto-a-punto como punto-a-multipunto y

se utiliza para el control de acceso.

Identificadores de Ruta Virtual y Canal Virtual (VPI/VCI).VPI y VCI son identificadores lógicos para una conexión ATM. El VPI y VCI (ID lógico)

sólo tienen significado para el vinculo local. VPI identifica la ruta virtual de la conexión.

VCI identifica el canal virtual de la conexión. Cada switch ATM es responsable de cambiar

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(traducir) el ID lógico de un vínculo a un ID lógico diferente de otro vínculo, conforme la

celda pasa a través del switch. La traducción de los ID lógico se cumple por dos métodos:

Predefiniendo los lD’s lógicos de la conexión de estación final a estación final,

usando procedimientos de Operación Administración y Mantenimiento

(Operator, Administrator and Maintenance, OAM).

Por procedimientos de instalación de llamadas dinámicas, utilizando la

señalización UNI Q.2931.

Cada switch ATM mantiene dos tablas de consulta:

La tabla de ruta virtual entrante, que mantiene los VP’s en cada vínculo.

La tabla del canal virtual para cada VP, con el VP y VC de la celda que sale.

El switch ATM cambia los campos VPI y VCI del encabezado de la celda para reflejar los

nuevos VPI y VCI de la celda que sale.

Figura 3.3: Tabla de VP’s y VC’s.

Tipo de Carga Útil (PT).El Campo Identificador de Tipo de Carga Útil (Payload Type, PT), tiene una longitud de 3

bits, tanto en la Interfaz Usuario-Red (UNI) como en la Red-Red (NNI). El propósito

principal de este campo es el de distinguir entre tráfico del usuario y el de varias formas de

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Operación, Administración y Mantenimiento (Operations, Administration and

Maintenance, OAM).

Si el primer bit del campo es cero, entonces la celda es de datos del usuario (una celda

enviada de un usuario de la red a otro). La organización del PT se muestra en la figura

siguiente. En las celdas de datos de usuario, el segundo bit es utilizado para indicar si la

celda encontró congestión en la red, y el tercer bit es de señalización disponible para el

usuario. Si el primer bit es 1, entonces la celda pertenece a alguna forma de administración,

a menos que el patrón de bits sea 111, lo cual significa que está reservado para uso futuro.

Figura 3.4: Formato de campo Payload, para usuario.

Prioridad de Pérdida de Celda (CLP).El campo de Prioridad de Pérdida de Celda (Cell Loss Priority, CLP), consta de un bit y es

usado para indicaciones explícitas de celda, por ejemplo si el valor del bit CLP es 1, la

celda puede ser descartada, dependiendo de las condiciones de la red. En otro caso (CLP =

0), la celda tiene prioridad alta y, por lo tanto, se le asignan suficientes recursos. Este bit

puede ser modificado por el usuario o el proveedor del servicio. El CLP tiene dos papeles:

Es usado para proveer la flexibilidad más modesta en la transmisión de celdas con dos

niveles de prioridad de tráfico. Así como protección contra usuarios abusivos.

Control de Error de Encabezado (HEC).Este campo es parte del encabezado de celda, pero no es usado por la capa ATM.

Contiene la secuencia de Control de Error de Encabezado (Header Error Check,

HEC), la cual es procesada por la capa física. El mecanismo HEC está

especificado en la recomendación I.432 del CCITT. El error se calcula basándose

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en los restantes 32 bits de la cabecera. El polinomio usado para generar el código

es x8 + x2 +x +1.

En la mayor parte de los protocolos existentes que incluyen un campo de control

de errores, como DIC, la cantidad de datos de entrada para el cálculo del código

de error es generalmente mayor que el tamaño del código de error resultante, lo

que permite la detección de errores. En el caso de ATM la entrada para el cálculo

es sólo 32 bits, comparados con los 8 bits de código. El hecho de que la entrada

sea relativamente pequeña permite el uso del código no solo para detección de

errores, sino que, en algunos casos, es posible la corrección de éstos. Esto se

debe a que hay suficiente redundancia en el código para recuperar ciertos

patrones de error. En la figura 3.5 se muestra el funcionamiento del algoritmo HEC

en el receptor.

Figura 3.5: Operación HEC en el receptor

Inicialmente el algoritmo de corrección de errores del receptor corrige

implícitamente errores simples. Para cada celda recibida se calcula y compara el

HEC. Si no se detectan errores el receptor permanece en el modo de corrección

de errores. En cambio, si se detecta un error, el receptor lo corrige si se trata de

un error simple o, en caso contrario, detectará la ocurrencia de un error múltiple.

En cualquier caso, el receptor pasa a modo de detección, no tratando de corregir

errores.

La razón de este cambio es que un ruido de tipo ráfaga u otro suceso podrían

causar una secuencia de errores, situación para la que el HEC resulta insuficiente

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para su corrección. El receptor permanece en el modo de detección mientras se

reciban celdas erróneas, pasando al modo de corrección cuando se examina una

cabecera y no se encuentra error alguno. La función de protección de errores

permite la recuperación de los errores de cabecera simples y la existencia de una

baja probabilidad de envío de celdas con errores de cabecera provocados por

condiciones de error a ráfagas.

Conexiones Virtuales.Puede decirse que ATM opera igual que la telefonía normal, dónde las llamadas

son fijas. Los circuitos ATM pueden operar en plataforma permanente o

conmutada como se requiriera. La señalización de los sistemas de dirección

reserva un canal virtual que consiste en una cantidad apropiada de ancho de

banda a partir de un ancho de banda muy superior. En una conexión permanente

el ancho de banda se asigna permanentemente, considerando que en una

conexión conmutada, el ancho de banda lo asigna el sistema de señalización, este

se libera después de que la llamada se completa y se restablece el sistema de

señalización.

Las conexiones lógicas en ATM se denominan conexiones de canal virtual y son

similares a un circuito virtual en X.25, constituyendo la unidad básica de

conmutación en una red ATM. Una VCC se establece entre dos usuarios finales,

intercambiándose sobre la conexión celdas de tamaño fijo en un flujo full-duplex

de velocidad variable. Las VCC se utilizan también para intercambios usuario-red

(señalización de control) y red-red (gestión de red y enrutamiento). En ATM se ha

introducido una segunda subcapa de procesamiento para abordar el concepto de

ruta o camino virtual; el cual es un conjunto de VCC con los mismos extremos, de

manera que todas las celdas transmitidas a través de todas las VCC de un mismo

camino virtual se conmutan conjuntamente. Así tenemos los siguientes conceptos:

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Ruta virtual (Virtual Path, VP); contiene uno o mas canales virtuales y tiene un

identificador de ruta virtual (Virtual Path Identifier,VPI) que está en el

encabezado ATM. Es una conexión bidireccional punto a punto entre

conmutadores ATM y tiene solo importancia local. La suma de enlaces “VP”

entre dos puntos finales, es llamada Conexión de Ruta Virtual (Virtual Path

connection, VPC).

Canal Virtual (Virtual Channel, VC); todo el tráfico es llevado por el nivel de canales

virtuales. Cada “VC” tiene un identificador conocido como Identificador de

Canal Virtual (Virtual Channel Identifier, VCI), el cual es integrado en el

encabezado ATM. Es una conexión unidireccional punto a punto entre

conmutadores ATM y tiene solo importancia local. La suma de enlaces “VC”

entre dos puntos finales es llamada Conexión de Canal Virtual (Virtual Channel

connection, VCC).

Figura 3.6: Matriz de Rutas y Canales Virtuales.

Conexión Virtual Permanente (Permanent Virtual Connection, PVC): Es una conexión

establecida por procesos de control de la red, en el cual un conjunto de

“switches” entre una fuente y un destino ATM, son programados con los

valores apropiados de VPI y VCI, siempre requieren una configuración

manual, por lo que su uso puede ser complejo.

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Conexión Virtual Conmutada (Switched Virtual Connection, SVC): Es una conexión

establecida automáticamente por el sistema de señalización, por lo que no

requiere intervención manual. Un mejor término sería “conexión virtual de

señalización.

El concepto de ruta virtual se desarrolla en respuesta a una tendencia en redes de alta

velocidad en la que el coste del control está alcanzado una proporción cada vez mayor del

coste total de la red. La técnica de VP ayuda a contener el coste asociado al control

mediante la agrupación en una sola unidad de aquellas conexiones que comparten rutas a

través de la red. Las acciones de la gestión de red se pueden aplicar a un reducido número

de grupos, en lugar de, a un número de conexiones individuales elevado. El uso de VP’s

representa varias ventajas:

Arquitectura de red simplificada: las funciones de transporte de red se pueden

separar en dos grupos: aquellas relacionadas con una conexión lógica individual

VC y las relativas a un grupo de conexiones lógicas VP.

Incremento en eficiencia y fiabilidad: La red maneja entidades totales menores.

Reducción en el procesamiento y tiempo de establecimiento de conexión

pequeño: Gran parte del trabajo se realiza cuando se establece el VP, de modo

que la reserva de capacidad en la VPC antes de la llegada de nuevas llamadas

permite establecer nuevos canales virtuales mediante la ejecución de funciones

de control sencillas en los extremos del VP. No se necesita procesamiento de

llamadas en los nodos de tránsito, por lo que la incorporación de nuevos canales

virtuales a un VP ya existente conlleva un procesamiento mínimo.

Servicios de red mejorados: El VP se usa internamente a la red, aunque también

es visible para el usuario final. Así el usuario puede definir grupos de usuarios

fijos o redes fijas de haces de canales virtuales.

En la figura 3.7 se muestra una forma general para el establecimiento de llamada haciendo

uso de canales y rutas virtuales.

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Figura 3.7: Establecimiento de llamadas mediante rutas virtuales.

El proceso de establecimiento de un VP se encuentra desvinculado del proceso de

establecimiento de un VC individual:

Entre los mecanismos de control de una ruta virtual se encuentra la obtención de

las rutas, la reserva de capacidad y el almacenamiento de información de estado

de la conexión.

El establecimiento de un canal virtual precisa la existencia previa de una ruta

virtual hacia el nodo de destino deseado con suficiente capacidad disponible

para soportar dicho canal virtual y con la calidad de servicio adecuada. El

establecimiento se lleva a cabo mediante el almacenamiento de la información

de estado necesaria (asociación de VC y VP).

Transmisión de celdas ATMEl documento I.432 especifica que las celdas ATM se pueden transmitir a distintas

velocidades: 622.08 Mbps, 155.52 Mbps, 51.84 Mbps o 25.6 Mbps, siendo

necesario especificar la estructura de transmisión a usar para el transporte de la

carga útil. En el documento referido se definen dos enfoques: una capa física

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basada en celdas y una capa física basada en SDH. A continuación se estudia

cada una de ellas.

Capa física basada en celdasPara la capa física basa en celdas no se impone fragmentación o delimitación, consistiendo

la estructura de la interfaz en una secuencia continua de celdas de 53 octetos. Dado que no

existe imposición externa de tramas en esta aproximación, es necesaria alguna forma de

llevar a cabo la sincronización. Esta se consigue con el campo de control de errores de

cabecera (HEC) incluido en la cabecera de la celda, siendo el procedimiento como sigue

(Figura 3.8):

Figura 3.8: Diagrama de estados del procedimiento de delimitación de celdas

1. En el estado localizar se ejecuta bit a bit un algoritmo de delimitación de celdas para

determinar el cumplimiento de la regla de codificación HEC (es decir, coincidencia

entre el HEC recibido y calculado). Una vez conseguida una coincidencia, se

supone que se ha encontrado una cabecera, pasando el método al estado PRESINC.

2. En el estado PRESINC se supone una estructura de celda. El algoritmo de

delimitación de celdas se lleva a cabo celda a celda hasta que la regla de

codificación se confirme veces consecutivas.

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3. En el estado SINC se usa el HEC para la detección y corrección de errores. La

delimitación de la celda se supone perdida si la regla de codificación HEC resulta

incorrecta veces consecutivas.

Los valores de y son parámetros de diseño. Valores de elevados provocan

grandes retardos en la sincronización, pero mayor robustez contra falsas

delimitaciones. Por su parte, valores grandes de incrementan los retardos en la

detección de desalineamientos, aunque también lo hace la robustez contra falsos

desalineamientos.

La ventaja de usar el esquema de transmisión basado en celdas es la sencillez de

la interfaz que resulta cuando tanto las funciones en modo de transferencia como

las de en modo de transmisión se basan en una estructura común.

Capa física basada en SDHLa capa física basada en SDH impone una estructura sobre la secuencia de

celdas ATM. Aquí veremos la especificación I.432 para 155.52 Mbps, usándose

estructuras similares para otras velocidades. En la capa física basada en SDH se

impone la delimitación o fragmentación haciendo uso de la trama STM-1 (STS-3).

En la figura 3.9 se muestra la porción de carga útil de una trama STM-1.

Esta carga útil puede estar desplazada respecto del principio de la trama. Como

puede verse, la carga útil consta de 9 octetos suplementarios de camino y el resto

que contiene las celdas ATM. Dado que la capacidad de la carga útil (2340

octetos) no es un múltiplo entero del tamaño de la celda (53 octetos), ésta puede

superar un límite de carga útil.

El octeto suplementario de camino H4 que se utiliza en el extremo del emisor para

indicar la próxima ocurrencia de una frontera de celda; es decir, el valor del campo

H4 indica el número de octetos hasta la primera frontera de celda que sigue al

octeto H4. El rango posible de valores es de 0 a 52.

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Figura 3.9: Carga útil STM1 para transmisión de celdas ATM basada en SDH

Entre las ventajas del enfoque basado en SDH se encuentran las siguientes:

Se puede usar para transportar cargas útiles, basadas en ATM o en STM (modo

de transferencia síncrono); haciendo posible el despliegue inicial de una

infraestructura de transmisión de fibra óptica de alta capacidad, para un gran

número de aplicaciones basadas en conmutación de circuitos y dedicadas y de

fácil migración para el soporte de ATM.

Algunas conexiones específicas pueden ser de conmutación de circuitos usando

un canal SDH. Por ejemplo, el tráfico de una conexión de video a velocidad

constante puede llevarse a cabo segmentando éste en cargas útiles de la señal

STM-1, que puede ser conmutada por circuitos. Esto puede resultar más

eficiente que la conmutación ATM. Haciendo uso de las técnicas de

multiplexión síncrona SDH se pueden combinar varias secuencias ATM para

construir interfaces de velocidad superior a las ofrecidas por la capa ATM en un

lugar específico. Por ejemplo, se pueden combinar cuatro secuencias ATM

distintas, cada una a 155 Mbps (STM-1), para dar lugar a una interfaz de 622

Mbps (STM-4). Esta técnica puede ser más efectiva desde el punto de vista del

coste que el uso de una única secuencia ATM a 622 Mbps.

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ATM y el Modelo OSI.El modelo de interconexión para sistemas abiertos (Open Systems Interconnection, OSI), es

un modelo muy usado en sistemas de comunicación. La tecnología ATM también se rige

con la misma arquitectura jerárquica pero solamente las capas más bajas son utilizadas.

Específicamente en este caso las capas ATM substituye a la capa física en una parte de la

capa de enlace de datos (Data Link), de esa manera los servicios ofrecidos en la capa de red

son los mismos solo que con una velocidad mayor.

Figura 3.10: Modelo ATM

Modelo de Referencia ATM.El modelo de OSI es utilizado en todos los tipos de sistemas de comunicación. La misma

arquitectura lógica de tipo jerárquico que se utiliza en dicho modelo, es aplicada para las

redes ATM en la recomendación I.321 del CCITT. El modelo también utiliza el concepto

de planos separados para diferenciar entre las funciones del usuario, de control y de

administración. El modelo de referencia para ATM se muestra en la siguiente figura.

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Figura 3.11: Modelo Referencial de ATM.

La Capa Física de ATM.La capa física es el nivel más bajo de ATM. Esta toma celdas completas desde la

capa media y las transmite sobre el medio físico controlando la transmisión y

recepción de bits. Originalmente se definen sólo dos velocidades que deben ser

soportadas por ATM: 155.52 Mbit/s y 622,08 Mbit/s. Sin embargo, un número

adicional de velocidades se han agregado, tan bajo como E1 y tan alto como el

rango Gbit/s. Esta capa define las propiedades eléctricas de las señales

portadoras y las propiedades físicas del medio de transmisión incluyendo

conectores.

La capa física se subdivide en dos subcapas:

Dependiente del Medio Físico (Physical Medium Dependent, PMD).

Convergencia de Transmisión (Transmisión Convergence, TC).

Dependiente del Medio Físico (PMD).Esta capa es responsable de la correcta transmisión y recepción de bits en el medio físico

apropiado. Es realmente dependiente del medio (óptico, eléctrico, etc.). Además debe

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garantizar una reconstrucción adecuada de la sincronización de bits en el receptor, De esta

forma la entidad transmisora será responsable de la información de sincronía de bits

requerida y de la codificación en tiempo.

Convergencia de Transmisión (TC).En esta subcapa, los bits son reconocidos conforme llegan de la subcapa del medio físico,

una de las funciones después de la reconstrucción de bits, es la adaptación al sistema de

transmisión utilizado. Las celdas son ajustadas dentro de éste de acuerdo a un mapeo

estandarizado. Esta capa es también responsable de la generación y verificación de los

errores en el encabezado (Header Error Check, HEC), de cada celda en el transmisor y su

verificación en el receptor. Esto permite el reconocimiento del límite de las celdas (correcta

delimitación de la celda en el receptor).

Una vez que dicho límite ha sido encontrado, un mecanismo de adaptación utiliza el HEC

para la corrección o detección de errores en el encabezado de la celdas, dependiendo de la

situación. Los errores de bits aislados son corregidos, pero tan pronto como múltiples

celdas consecutivas muestren errores de encabezado, la corrección se cambia por la

detección más precisa y la eliminación de celdas con fallas. Finalmente, esta subcapa debe

asegurar la inserción y supresión de celdas no asignadas para adaptar la tasa utilizable a la

carga útil disponible del sistema de transmisión. Esta función es llamada división de tasa de

celdas (Cell Rate Decoupling).

Capa ATM.La capa ATM es totalmente independiente del medio físico utilizado para transportar las

celdas y lo es por lo tanto de la capa física, sus funciones principales son:

Control de Flujo Genérico (Generic Flow Control, GFC), en la interface de

usuario de red (User Network Interface, UNI).

Generación y extracción de encabezado de celda, antes o después de que sea

enviada a, o desde la capa de adaptación.

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Traducción de VPI / VCI de la celda, esta es requerida en la mayoría de los

casos, durante la conmutación de una celda desde una cadena física a otra en un

“switch” ATM o a través de un conector.

Multiplexión y demultiplexión de celdas de diferentes conexiones, en una

cadena sencilla sobre una capa física.

Capa de adaptación ATM.Esta capa, conocida como AAL (ATM Adaptation Layer), es la clave de la habilidad de

ATM para adaptar varios tipos de datos. Mejora el servicio de la capa ATM a un nivel

requerido por la capa inmediata superior; desempeña funciones para los planos del usuario,

de control y de administración, y soporta el mapeo entre la capa ATM y la superior. La

AAL está subdividida en dos subcapas:

La subcapa de Convergencia (Convergence Sublayer, CS).

La subcapa de Segmentación y Reensamble (Segmentation and Reassembly,

SAR).

Subcapa de Convergencia (CS).Desempeña funciones como identificación de mensajes, recuperación de tiempo de reloj,

etc. Para algunos tipos de AAL, la CS ha sido subdividida en una subcapa de Convergencia

de Parte Común (Common Part Convergence Sublayer, CPCS) y una subcapa de

Convergencia de Servicio Específica (Service Specific Convergence Sublayer, SSCS).

Subcapa de Segmentación y Reensamble (SAR).Su principal propósito es la segmentación de información de las capas superiores, en un

tamaño adecuado a la carga útil de las celdas ATM consecutivas en una conexión virtual; y

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la operación inversa, reensamblar el contenido de las celdas en unidades de datos que serán

enviadas hacia arriba.

Los protocolos de AAL son definidos para realizar las tareas que son requeridas por

cualquier tipo particular de servicio. Estos protocolos representan una razón importante

para la flexibilidad de ATM. El concepto básico de los protocolos de AAL es que un tipo

particular desempeñe funciones necesarias para aplicaciones particulares de los datos.

ITU-T ha definido cuatro clases de servicio que son determinadas por los requerimientos de

tiempo entre fuente y destino, los de la tasa de transmisión y el modo de conexión. Son

conocidos como Clase A, B, C y D y se muestran en la siguiente tabla:

Clase A Clase B Clase C Clase D

Señal de relojfin a fin Requerida Requerida No

RequeridaNo

Requerida

Tasa de Transmisión Constante Variable Variable Variable

Modo de Conexión

OrientadoA

Conexión

Orientado a

Conexión

Orientado a

Conexión

Sin Conexión

Tipo de AAL AAL 1 AAL 2AAL 3 AAL4

AAL 5

Tabla 3.1: Clases de Servicios en ATM.

Las clases de tráfico están basadas en parámetros tales como: si es requerida

temporización entre la fuente y el destino, si el tráfico es CBR o VBR o si el tráfico

está orientado a conexión o es sin conexión:

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Clase A. Servicios de tasa constante (CBR), Define emulación de circuitos y

video.

Clase B. Servicios de tasa variable (VBR), por ejemplo audio y video.

Clase C. Define ráfagas de datos tales como Frame Relay, X.25 o

transferencia de grandes archivos.

Clase D. Incluye transmisión de datos tales como mensajes SAP en Netware o

paquetes ARP en TCP/IP.

Los cuatro tipos o clases de servicios utilizan los 48 bytes del campo de carga útil en cada

celda de forma diferente, pudiendo opcionalmente contener un campo de hasta 4 bytes para

adaptación ATM.

Tipos de AAL.ATM es una tecnología que puede transportar cualquier tipo de información y por lo tanto,

cuenta con mecanismos que le permiten manejar de manera diferente a cada tipo de

comunicación que viaja por la red. Para apoyar las cuatro clases de servicios ITU-T

recomendó los siguientes cinco tipos de protocolos:

AAL 0

AAL 1 (I.363.1)

AAL 2 (I.363.2)

AAL 3 y 4 (I.363.3)

AAL 5 (I.363.5)

AAL tipo 0.AAL 0 no se basa en características técnicas o acuerdos, es simplemente un

término que denota la entrada al AAL de una celda. ALL 0 requiere que el usuario

proporcione sus propias normas de funcionalidad. El uso principal de AAL 0 es

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para equipo y aplicaciones que requieren un AAL que no es dócil con

características técnicas, así ofrece una entrada a ATM para procesos de datos

que no necesita adaptarse a la red ATM.

AAL tipo 1.AAL 1 es un servicio Clase A, para cadenas de datos con tasa de transmisión

constante y orientados a la conexión, tales como video de alta calidad y voz. Para

voz, AAL 1 puede ser usado para cualquier servicio que requiera sincronización

específica y características de retraso bajo y constante, como la emulación de un

circuito de voz T1.

CS Tipo 1.Las funciones que pueden ser desempeñadas son las siguientes:

Manejo de variaciones de retardos de celda.

Manejo de celdas perdidas o no insertadas

Recuperación de la frecuencia de reloj del transmisor en el receptor.

Monitoreo y manejo de los errores de bits de la información de control

del protocolo.

Monitoreo del campo de información de usuario para detectar errores de

bits y tomar una posible acción correctiva.

SAR Tipo1.En este tipo de servicio, el protocolo de AAL1 mantiene un flujo con tasa de bit

constante entre origen y destino (entrega sincronizada). La velocidad binaria está

en el rango de pocos kilobits por segundo, por ejemplo para voz comprimida, a

decenas de megabits por segundo, por ejemplo en vídeo no comprimido. Sin

embargo, la velocidad binaria acordada debe ser mantenida, incluso con perdidas

ocasionales de celdas, o variaciones en el tiempo de transferencia de las mismas.

Este servicio garantiza un número fijo de celdas por unidad de tiempo para la

aplicación. El formato del campo de información de la celda, conocido como

“segmento”, incluye un Número de Secuencia de 4 bits (SN), compuesto por un

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Indicador de Subcapa de Convergencia (CSI) y un contador de secuencia (SC);

además hay un campo asociado de 4 bits utilizado para Proteger el Número de

Secuencia (SNP), formado por el campo de Chequeo de Redundancia Cíclica

(CRC) y un bit de paridad (P).

De esta forma es posible detectar perdidas de segmentos. Las pérdidas de celdas

se superan de forma acordada; por ejemplo, insertando segmentos ficticios en el

flujo entregado. Variaciones en el retardo de transferencia de celdas, son

compensadas mediante buffereado en el destino; la salida de segmentos

correspondiente a una llamada, únicamente se comienza después de que se

hayan recibido un número predeterminado de segmentos, este número viene

determinado por la velocidad binaria del usuario. Valores típicos son 2 segmentos

a velocidades de kilobits y 100 segmentos a velocidades de megabits por

segundo.

Figura 3.12: Formato SAR AAL 1

AAL tipo 2.AAL 2 es un servicio Clase B para tráfico orientado a la conexión; se aplica a video

y voz que no requieren una tasa de transmisión constante, tales como video

comprimido, intercomunicaciones o transmisiones de fotografías fijas.

CS Tipo 2.Provee servicios a la capa inmediata superior, entre los cuales se encuentran los

siguientes:

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Entre la AAL y la capa superior, se intercambian las Unidades de Datos

de Servicio (Service Data Unit, SDU) que se originan con tasa de

transmisión variable.

La información de sincronización es transferida entre origen y destino.

A la capa superior se le informa acerca de los errores que no pueden

ser corregidos por la AAL.

SAR Tipo 2.En este tipo de servicio, aunque exista una temporización relacionada entre fuente y el

destino, la velocidad de transferencia real de información, puede variar durante la conexión.

Como con el tipo 1, el segmento contiene un Número de Secuencia de 4 bits para la

recuperación de celdas perdidas.

El campo de Tipo de Información (IT) indica, o bien la posición relativa del segmento con

relación al mensaje remitido, por ejemplo, una trama comprimida procedente de un video-

codec, o si el segmento contiene información de temporización, o de otro tipo. Los tipos de

segmento con relación a la información posicional son:

Comienzo de mensaje (beginning of message, BOM)

Continuación de mensaje (continuation of message, COM)

Fin de mensaje (end of message, EOM)

Mensaje de segmento sencillo (single segment message, SSM)

Debido al tamaño variable de las unidades de mensaje remitidas, un Indicador de Longitud

(LI) en la cola del segmento indica el número de bytes útiles en el último segmento.

Finalmente, el campo CRC habilita la detección y corrección de errores.

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Figura 3.13: Formato SAR AAL 2

AAL tipo 3 y 4.Las líneas de datos de AAL 3 y 4 de Clase C y D se pueden dividir en dos modos

de operación:

Orientadas a la conexión (Clase C), utilizan transmisión VBR, pero no

tienen los estrictos requerimientos de sincronización de AAL 1 y 2.

Puede ser utilizada para servicios o aplicaciones típicas de LAN con

tráfico de ráfagas.

Orientada a la no-conexión (Clase D), su uso está enfocado a

protocolos del mismo tipo como SMDS (Switched Multimegabit Digital

Service -Servicio Digital Conmutado de Multimegabits) para tráfico de

datos en una red de área amplia.

AAL 3 estaba pensado para proveer servicios a protocolos de datos orientados a

la conexión (como X.25); AAL 4 estaba diseñado para proveer los mismos

servicios que AAL 3 a protocolos sin conexión (como IP). En la práctica, hay muy

poca, o nula, diferencia entre protocolos orientados a la conexión y aquellos sin

conexión, así que se combinaron ambas AAL’s. Otro importante desarrollo ha sido

la conclusión de la industria de la comunicación de datos, la cual menciona que

AAL 3 y 4 no es apropiado para comunicaciones generales computadora a

computadora, de aquí el desarrollo de AAL 5.

CS Tipo 3 y 4.Define el tamaño de los paquetes que serán enviados al SAR. PAD tiene 3 bytes para ajustar datos a 32 bits en el límite; el indicador de parte común (CPI) permite que se redefina el encabezado de CS por conexión. Basize indica el número de bytes requeridos para almacenar paquetes en el receptor. Los campos de marca inicial Btag y marca final Etag son datos de comparación para el usuario para saber que una celda CS pertenece al

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mismo paquete. El campo de alineación AL asegura que el límite tenga una longitud de 32 bits y LI es el número de bytes que fueron enviados.

Figura 3.14: Formato CS de AAL 3 y 4

SAR Tipo 3 y 4.El protocolo AAL3 y 4 proporciona dos tipos de servicios para la transferencia de

datos: uno Orientado a Conexión (CO) y otro Sin Conexión (CLS). La diferencia

entre los dos es que con el primero, antes de que cualquier dato pueda ser

transmitido, debe establecerse una Conexión Virtual. El servicio orientado a

conexión tiene dos modos operacionales: asegurado y no asegurado, cada uno

soportando envíos de Unidades de Datos del Servicio (SDU’s) o mensajes de

usuario, de tamaño fijo o variable. El modo asegurado proporciona un servicio

fiable que garantiza que todas las SDU’s son entregadas sin errores y en la misma

secuencia con que fueron remitidas.

Para proporcionar este servicio, todos los segmentos generados por la subcapa de

convergencia CS están sujetos a procedimientos de control de flujo y recuperación

de errores. Para el modo no asegurado, los segmentos son transmitidos sobre la

base del menor esfuerzo; esto es, cualquier segmento corrompido es simplemente

descartado y se deja a los niveles de protocolo de usuario superar esta

eventualidad.

El Tipo de Segmento (ST) indica si es el primero (BOM), continuación (COM),

último (EOM), o el único (SSM) de una SDU remitida.

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Figura 3.15: Formato SAR AAL 3 y 4

El Número de Secuencia (SN) se emplea para detectar segmentos perdidos o

duplicados y también para control de flujo. Un único bit de Prioridad (P) permite

que los segmentos tengan uno de dos niveles de prioridad. En la cola, el Indicador

de Longitud (LI) indica el número de bytes útiles en el segmento y el CRC está

presente para la detección y eventual corrección de errores. Claramente LI

solamente tiene significado en el último segmento de una SDU o si es el único

segmento. Los segmentos generados por el sub-nivel SAR del protocolo AAL3 y 4,

son compatibles con la especificación IEEE 802.6 utilizada en el servicio SMDS.

El servicio de datos sin conexión es probablemente el primero que va a ser

soportado. Está pensado, por ejemplo, para la interconexión de LAN’s de alta

velocidad. A diferencia del tipo 3 no hay señalización de llamada ni terminación, en

su lugar conexiones permanentes o semi-permanentes están siempre establecidas

entre cada par de SAPs origen y destino. Aparte de esto, los dos servicios utilizan

los mismos formatos en el Subnivel de Convergencia CS y segmento.

Figura 3.16: Formato SAR AAL 3 y 4

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Sin embargo, con los servicios sin conexión, el campo RES (reservado) está

sustituido por el IDentificador del Mensaje (MID). Normalmente celdas

relacionadas con diferentes tramas estarán en tránsito en cualquier instante, el

campo MID se utiliza para habilitar al subnivel SAR de destino relacionar cada

celda recibida a su SDU específica. La utilización del MID permite la

multiplexación de múltiples sesiones en una misma conexión virtual VPI/VCI.

AAL tipo 5.AAL 5 será aplicado a transmisiones de tipo VBR sin una relación de

sincronización entre fuente y destino. Proporciona servicios similares a los de AAL

3 y 4 y será utilizado para aplicaciones de datos. Los diseñadores de AAL 5 tenían

tres metas principales:

Deseaban un paquete AAL con menos sobrecarga que el de AAL 3 y 4; de ahí

que a AAL 5 se le conozca también como SEAL (Simple and Efficient AAL -

AAL Simple y Eficiente).

La AAL serviría para minimizar los costos de computadora en manejo de

celdas.

De ser posible, la AAL se comportaría como las interfaces de comunicación de

datos existentes (como aquéllas para Ethernet y FDDI), así que el Software para

dichas comunicaciones podría ser portable para soportar ATM.

Una diferencia esencial de AAL 5 con AAL 3 y 4 es que no soporta una función de

multiplexión; debido a esto, no existe un campo MID.

CS Tipo 5El subnivel de convergencia CS, para realizar sus funciones añade 8 bytes por trama: Un CRC-

32 para detectar errores de trama y celdas perdidas, 2 bytes de para especificar la longitud de la

trama (0-65.535 bytes), 2 bytes de control reservados. Hay un campo de relleno (PAD)

conteniendo de 0 a 47 bytes con el fin de que el número total de bytes sea múltiplo de 48. La

unidad de datos del protocolo así generada (CS-PDU), es transportada al subnivel SAR para su

segmentación.

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Figura 3.17: Formato CS de AAL 5.

SAR Tipo 5.El subnivel SAR utiliza un bit del campo de carga útil de la celda ATM, para indicar que es

la última celda (EOM) perteneciente a la trama. No consume ninguna parte de la carga útil

de la celda para realizar esta función, obteniéndose una mejora de 4 bytes por celda frente a

AAL3/4. AAL5, a diferencia de AAL3/4, no permite la multiplexación de mensajes de

diferentes usuarios (diferentes SDU’s) dentro de un mismo VPI / VCI ya que no contiene el

MID, así que requiere un VPI / VCI dedicado.

Figura 3.18: Formato SAR de AAL5

Calidad de Servicio.La calidad de servicio (Quality of Service, QoS), que proporciona la capa ATM se

mide en términos de una serie de parámetros que caracterizan las prestaciones de

una conexión ATM. El ITU-T y el ATM Forum han normalizado seis parámetros de

Qos. De estos seis parámetros, tres no son susceptibles de ser negociados para

cada conexión ATM que se establece, tales parámetros son:

Tasa de celda errónea ( Cell Error Ratio, CER), definida como la fracción de

celdas recibidas erróneamente sobre el total de celdas transferidas.

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Tasa de Bloques severamente dañados (Severely Errored Cell Block Ratio,

SECBR), siendo un bloque de celdas una secuencia de N celdas

transmitidas consecutivamente y un bloque severamente dañado, un

bloque con más de M celdas erróneas, perdidas o mal insertadas.

Tasa de celdas mal insertadas (Cell Misinsertion Rate, CMR), siendo una celda

mal insertada aquella que, normalmente debido aun error no detectado

en la cabecera, ha sido erróneamente conmutada.

Los parámetros QoS que pueden ser negociables son:

Tasa de Células Perdidas ( Cell Loss Ratio,CLR), definida como la fracción de

células perdidas durante la vida de una conexión sobre el total de

celdas transferidas.

El Retardo Máximo de Transferencia (maximum Cell Transfer Delay, maxCTD),

definido como el cuantil 1- de los retardos experimentados por las

celdas transferidas durante la vida de la conexión. El valor lo toma la

red como parámetro a la hora de reservar los recursos necesarios para

garantizar la QoS.

La Variabilidad Máxima de Retardo (peak-to-peak Cell Delay Variation, peak-to-

peak CDV), definida como la diferencia entre el maxCTD y el retardo

fijo.

La siguiente figura, representa la función de densidad del retardo de transferencia

(Cell Transfer Delay, CTD); típicamente es el tiempo total transcurrido para que

una celda de conexión ATM atraviese la red, desde el nodo fuente hasta el nodo

destino, el cual incluye el retardo de la transmisión entre los nodos ATM.

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Figura 3.19: Definición de los parámetros QoS.

En este retardo aparecen contribuciones diversas: algunas de ellas son constantes

para todas las celdas de la conexión, como son el retardo de propagación, el de

transmisión y la parte fija de conmutación, mientras que el retardo de espera en la

cola de los conmutadores contribuye de una manera variable. Por lo tanto el

retardo de transferencia de una celda nunca será menor que la suma de los

retardos fijos, como se indica en la figura de arriba. De este modo, si se

especifican valores de maxCTD y peak to peak CDV; se está exigiendo a la red,

que una fracción igual a 1- del total de las celdas transmitidas, no se demore

más que maxCTD, y no difiera en retardo de transferencia más que peak to peak

CDV.

Categorías de Servicio.Uno de los principales beneficios de las redes ATM es que pueden proporcionar a los

usuarios Calidad de Servicio garantizada (QoS -Quality of Service). Para lograr esto, el

usuario debe informar a la red, tanto la naturaleza esperada de tráfico que será enviado a

través de la conexión, como del tipo de la calidad de servicio que ésta requiere. El primero

se describe mediante un conjunto de parámetros de tráfico, mientras que el segundo se

especifica por un conjunto de parámetros QoS deseados. El nodo fuente debe informar a la

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red acerca de estos parámetros hacia cada dirección de la conexión requerida, los cuales

pueden ser diferentes en cada punto.

Las redes ATM ofrecen un conjunto especifico de clases de servicio y al

establecer la conexión, el usuario puede solicitar una clase de servicio específica

de la red. Estas clases de servicio son utilizadas por las redes ATM para

diferenciar entre tipos específicos de conexiones, cada uno con una mezcla

particular de parámetros de tráfico y de QoS; esto es debido a que cada tipo de

tráfico necesita ser diferenciado dentro de la red, por ejemplo, utilizando

prioridades para permitir el comportamiento requerido. El conjunto actual de

categorías QoS, las cuales el ATM Forum está definiendo para UNI 4.0 son las

siguientes:

Tasa Continua de Bit (Continuous Bit Rate, CBR). Los sistemas finales utilizan este tipo de

conexión para llevar tráfico a tasas de transmisión constantes, con una relación

de tiempo fija entre muestras de datos, para emulación de circuito. Las

aplicaciones típicas para CBR son videoconferencia, telefonía y video en

demanda.

Tasa Variable de Bit en Tiempo Real (Variable Bit Rate-Real Time,VBR-rt). Esta clase de

servicios es utilizada por conexiones que llevan tráfico a tasas de transmisión

variables, en las cuales existe una relación de tiempo fija entre muestras; se

puede utilizar para aplicaciones como compresión de video de tasa variable. Se

utiliza para algunos tipos de comunicaciones de multimedia.

Tasa Variable de Bit en Tiempo no Real (Variable Bit Rate –Non Real Time, VBR-nrt).

Esta clase de servicio es utilizada para conexiones que llevan tráfico a tasas

variables y en el cual no existe una relación de tiempo entre muestras, pero

todavía se requiere una garantía de QoS en ancho de banda o latencia. Dichos

servicios pueden ser utilizados para Internetworking con Frame Relay, en cuyo

caso el CIR (Committed Information Rate) de la conexión Frame Relay es

asociada a una garantía de ancho de banda dentro de la red ATM. Esta categoría

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de servicios no fue definida en la UNI 3.1. Las aplicaciones típicas de este

servicio son transferencia de datos para aplicaciones de procesamiento de

transacciones como reservaciones en líneas aéreas, transacciones bancarias y

monitoreo de procesos.

Tasa de Bit Disponible (Available Bit Rate, ABR). Esta categoría es utilizada por

aplicaciones que pueden tolerar una tasa mínima de celdas (Minimum Cell

Rate, MCR), pero son capaces de adaptarse a la retroalimentación de la red para

tomar ventaja del ancho de banda disponible. Cuando se establece una conexión

ABR, el sistema final especifica tanto una tasa pico de celdas (Peak Cell Rate,

PCR) como un MCR. Un mecanismo de control de flujo, el cual soporta

retroalimentación, asigna el ancho de banda disponible dentro de las conexiones

ABR. Puede ser utilizado para transferencias de texto, datos e imágenes,

terminal remota, correo electrónico, redes almacenar y enviar, interconexión de

LAN, emulación de LAN, entre otras.

Tasa de Bit no Especificada (Unspecified Bit Rate, UBR). Está diseñado para aplicaciones

de ráfaga en tiempo no real, que son tolerantes a retardos y pérdidas. Esta

categoría no especifica garantías de servicio y algunas veces se le conoce como

el servicio de "El Menor Esfuerzo". Las aplicaciones son muy similares a las

utilizadas en ABR.

Tasa de Trama Garantizada (guaranteed frame rate, GFR). Es una nueva categoría de

servicio, se piensa que proporcione un mecanismo que entregará tramas, lo que

garantiza una tasa de trama en lugar de una tasa de celdas.

La figura 3.20 muestra cómo una red lleva a cabo la reserva de recursos durante un periodo

de tiempo estable (no se añaden ni se eliminan canales virtuales).

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Figura 3.20: Servicios ATM a distintas velocidades

Parámetros de Tráfico.Los parámetros de tráfico describen las características inherentes de un

dispositivo fuente, es decir, son requeridos por la parte llamante a través del

mensaje Setup Call en el establecimiento de un SVC (Switched Virtual Channel), y

está abierto para negociación. Si ambas partes no pueden llegar a una mutua

aceptación en valores para cada parámetro, la conexión es rechazada.

Tasa de Celda Pico (Peak Cell Rate, PCR). El PCR es la máxima tasa de celdas

que el usuario solicita, negocia, y se restringe finalmente a el. Lo

inverso de PCR (el 1/PCR) es el tiempo mínimo de llegada de celda (T)

entre dos eventos básicos consecutivo. Los eventos también son

conocidos como el intervalo de emisión pico de la conexión de ATM, por

debajo de este parámetro no se permite espaciar las celdas. PCR aplica

a la velocidad de bit constante (CBR) y la velocidad de bit variable

(VBR).

Tasa Sostenida de Celda (Sustained Cell Rate, SCR). El SCR es el número total

de celdas transmitidas dividido por el tiempo que toma transmitir esas

celdas, normalmente la duración de la conexión. Es usado junto con el

máximo tamaño de ráfaga (MBS), SCR puede usarse para vigilar la

conformación de celdas. No es raro ver SCR como figura contractual en

la venta de un servicio, con un PCR mayor que el SCR usándose para

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configurar el equipo, para que los recursos de la red sean reservados

adecuadamente y las garantías sean concebibles.

Máximo Tamaño de Ráfaga (Maximum Burst Size, MBS) y Tolerancia de Ráfaga

( Burst Tolerance (BT). MBS está definido como la duración máxima

que las celdas pueden ser transmitidas desde el origen al PCR o el

número máximo de celdas consecutivas que pueden transmitirse desde

el origen al PCR. MBS está proporcionalmente relacionado a una

medida conocida como tolerancia de ráfaga que se usa para verificar el

SCR. El BT junto con SCR y la opción de policía determina el MBS.

También puede decirse que la opción policía define la relación entre BT

y SCR. De estas definiciones, está claro que las medidas son entre si

completamente interdependientes una de la otra. La especificación

durante la configuración de la llamada de medidas como SCR y BT,

permite una predicción mayor de qué características exhibirá la

conexión que hace el PCR, esto permite a los conmutadores y otros

dispositivos de la red asignar los recursos más adecuados.

Mínima Relación de Celda (Minimum Cell Rate, MCR). Es el ancho de banda

mínimo que el usuario considera utilizable.

Máximo Tamaño de Trama (Maximum Frame Size, MFS). Especifica el número de

celdas que comprenden la trama aceptable más grande en la clase de

servicio Tasa de Trama Garantizada (guaranteed frame rate, GFR).

Adicionalmente, MFS es un parámetro obligatorio en cualquier

descriptor del origen de tráfico de una conexión establecida usando la

clase de servicio GFR.

Tolerancia a Variación en Retrazo de Celdas (Cell Delay Variation Tolerance,

CDVT). Puede pensarse de CDVT, en condiciones simples, como la

medida de cuánta fluctuación (variación del retraso) se generó por un

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conmutador entre su propio ingreso y las interfaz de salida tolerables

por una conexión. Como resultado, el CAC puede rechazar la conexión

si determina que el CDVT tiene un nivel de perdida en el Qos de la

conexión existente. De hecho, la mayoría de las redes no admite las

conexiones con un valor alto de CDVT. CDVT no tiene que ser uniforme

a lo largo de la conexión.

Categoría deServicio PCR SCR MCR CDVT

CBR

VBR-RT

VBR-NRT

ABR

GFR

UBR

Tabla 3.2: Parámetros requeridos para cada categoría de servicio.

Control de admisión.El Control de Admisión ( Connection Admission Control, CAC) es el mecanismo

responsable de aceptar o rechazar una petición de establecimiento de conexión

ATM que llega a la red. La función de CAC debe, a partir de la información del

Contrato de Tráfico determinando si acepta la petición de establecimiento, sujeta a

las siguientes consideraciones:

Debe satisfacerse la QoS que se solicita para la conexión en establecimiento.

No debe quedar afectada la QoS de las conexiones ya establecidas.

Los mecanismos CAC son responsables indirectamente de reservar recursos en la red para

garantizar la QoS de las conexiones establecidas. Intuitivamente, para garantizar un

maxCTD a una conexión, es necesario reservar una fracción de la capacidad de los enlaces

que va a atravesar la conexión. O en otras palabras, es necesario limitar el número de

conexiones que confluyen en los mismos enlaces que va a atravesar esta conexión. Los

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mecanismos CAC son mecanismos de gestión de tráfico que toman decisiones en los

instantes de petición de establecimiento de las conexiones.

Control de flujo.Se trata de un mecanismo de gestión de tráfico cuya normalización fue impulsada por el

ATM Forum. El control de flujo en redes ATM comprende el conjunto de mecanismos

coordinados que permiten que, ante la inminencia o constatación de una sobrecarga de la

red, los terminales responsables de tal situación ajusten de forma acorde y consecuente sus

tasas de emisión de celdas.

El control de flujo normalizado por el ATM Forum se consigue ajustando en origen

periódicamente el intervalo temporal de emisión de las células de cada conexión.

Para ello, el terminal emisor deberá insertar células denominadas de gestión de

recursos (Resource Management, RM) en el flujo de: células de datos; las células

RM serán devueltas por el destino de la conexión y serán empleadas por la red,

para informar sobre el ajuste deseado para cada conexión, en función del estado

de la red en cada momento. Este tipo de control de flujo se denomina

realimentación de tasa, para distinguirlo de otros esquemas que se basan en

realimentar el tamaño de ventana (como en TCP), que son del tipo por

realimentación de créditos.

La operación eficaz del control de flujo requiere, la coordinación de comportamientos entre

el terminal origen, el terminal destino y los conmutadores de la red. Es por ello que tales

comportamientos han sido normalizados con detalle. De este modo se garantiza la

interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes. El control de flujo es un

mecanismo de gestión de tráfico con una escala temporal de actuación intermedia, pues

toma decisiones que tardan en tener efecto varios retardos de ida y vuelta (Round-Trip

Time, RTT). Un RTT es el tiempo que tarda una celda RM en llegar al destino de la

conexión y volver al origen, momento en el que entrega la información de realimentación

que contiene

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.

Función Policía.La función policía denominada por los organismos de normalización, Control de

Parámetros de Usuario (Usage Parameter Control, UPC), comprende los

mecanismos encargados de verificar que el perfil de tráfico declarado por el

usuario se cumple durante toda la conexión; no hay normalizados mecanismos de

policía, sino que se ha detallado las funciones que debe desempeñar todo

mecanismo de policía. Éstas son:

Comprobar la validez del campo VPI/VCI de cada celda.

Monitorizar el flujo de celdas de cada conexión, en el punto de entrada a

la red para determinar si son conformes o no con el descriptor de tráfico

de la conexión.

Descartar o marcar las células no conformes.

La monitorización de las células de una conexión puede realizarse mediante

cualquier procedimiento que se diseñe. Sólo se exige que tal procedimiento

cumpla las siguientes restricciones:

Que no modifique el perfil de las células monitorizadas.

Que no sea más restrictivo que la aplicación de la definición de conformidad

según el Algoritmo Genérico de Tasa de Celda (Generic Cell Rate Algorithm,

GCRA), es decir, que no determine que una célula es no conforme cuando sí lo

sería según el algoritmo GCRA..

Es decisión del diseño de la función de policía descartar o no antes de ingresar en

la red, aquellas celdas de conexión que no son conformes con el contrato de

tráfico. Se permite no descartarlas, en cuyo caso se prescribe que tales celdas no

conformes, sean marcadas en el campo CLP=1. Esto las distingue del resto de las

celdas de la conexión como más indicadas para el descarte dentro de la red; dado

que estas celdas

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no entran en el perfil de la conexión, no son susceptibles de ser respetada la QoS

establecida para la conexión. Los mecanismos de policía son mecanismos de

gestión de tráfico con una escala temporal de actuación reducida, pues toman

decisiones en cada instante de ingreso de una célula en la red.

Gestión de memoria.Cuando una celda llega al conmutador ATM para ser conmutada, debe ser almacenada

temporalmente. Esta decisión no sería crítica si el espacio de almacenamiento en los

conmutadores ATM no fuese un recurso crítico, pero sí lo es. De modo que es necesario

determinar un criterio para decidir qué celda descartar cuando una celda llega al

conmutador ATM y no hay buffers disponibles.

El algoritmo de gestión de memoria más sencillo y, a la vez, más comúnmente empleado es

el FCFU (First-Come First-Used), consistente en descartar, en caso de ser necesario,

aquella celda que llegó en último lugar, es decir, la célula que se encuentra con la situación

de no disponibilidad de memoria en el conmutador. Otros algoritmos de gestión de

memoria más complejos pero con mejores prestaciones tienen en cuenta, a la hora de

descartar una celda, qué fracción del espacio de almacenamiento está ocupando cada

conexión de las que atraviesan el conmutador. Este tipo de algoritmos se conoce con el

nombre de per- VC accounting.

Los algoritmos de gestión de memoria son efectivamente mecanismos de gestión de tráfico,

en cuanto determinan la tasa de pérdida de celdas que experimenta cada conexión. Son,

además mecanismos de gestión de tráfico con una escala temporal de actuación muy

reducida, al igual que los mecanismos de policía, pero con un efecto a muy corto plazo, a

diferencia de éstos.

Téngase en cuenta que la decisión tomada por un mecanismo de gestión de memoria se

traduce instantáneamente en la QoS que percibe la conexión, mientras que la decisión

tomada por un mecanismo de policía, que marque las celdas no conformes, no es tan

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inmediata ni tan determinista. Por otro lado, desde el momento en que la escala temporal de

los mecanismos de gestión de memoria es tan reducida, son asimismo incapaces de realizar

una gestión efectiva cuando la situación de sobrecarga tiene una escala temporal mayor de

aparición.

Planificación de celdas.Los mecanismos de "Planificación de células (cell scheduling), también denominados de

forma genérica disciplinas de servicio, son los encargados de decidir el orden de

transmisión de las celdas, a través de los puertos de salida de los conmutadores. El

algoritmo de planificación más sencillo y, por ende, más extendido es el FCFS (First-Come

First-Served), también conocido como FIFO, en el que se transmite la célula que antes llega

al sistema. Este algoritmo es el algoritmo dual del algoritmo FCFU empleado en la gestión

de memoria.

La razón de la importancia de los mecanismos de planificación de celdas es la dual de la

expuesta para la gestión de memoria. Es un hecho que el recurso ancho de banda es un

recurso escaso en las redes ATM. Por tanto, se da la situación en que celdas de más de una

conexión deseen ser transmitidas en el siguiente intervalo disponible en el enlace de salida

de un puerto del conmutador. Los algoritmos de planificación son mecanismos de gestión

de tráfico, en cuanto que al decidir el instante de transmisión de las células de cada

conexión, están asignando distintos retardos de espera en el conmutador a las diferentes

conexiones, lo cual se traduce en una determinada QoS percibida.

Aparte del algoritmo FCFS, existen algoritmos de planificación más complejos pero que

gestionan de forma más eficaz el ancho de banda. Algunos de ellos permiten repartir el

recurso de forma más equitativa entre las conexiones que el algoritmo FCFS, pues téngase

en cuenta que el reparto en este caso es proporcional a la tasa de llegada de cada conexión,

tales como los algoritmos englobados dentro de la denominación Fair Queueing. Otros

permiten garantizar tiempos de tránsito máximos en el conmutador para cada conexión.

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Finalmente, otros permiten garantizar una variabilidad máxima de retardo. Nótese que estos

algoritmos precisan una monitorización del uso relativo que está haciendo cada conexión

que atraviesa el puerto bajo consideración. La escala temporal de actuación de los

mecanismos de planificación es del mismo orden que la de los mecanismos de gestión de

tráfico. Además, al igual que ellos, no son susceptibles de normalización sino que se dejan

sujetos a diferenciación por parte de los fabricantes.

Planos M, C, U.Las funciones han sido divididas en tres grupos conocidos como planos:

El plano C, de control y señalización. Los protocolos del plano C se encargan de la

señalización, es decir, del establecimiento, mantenimiento y cancelación

de conexiones virtuales.

El plano U de usuario. Los protocolos del plano U dependen de la aplicación y en

general operan extremo a extremo (usuario a usuario).

El plano M de gestión. Los protocolos del plano M se encargan de la Operación,

Administración y Mantenimiento (OAM).

Los protocolos de los tres planos hacen uso de los servicios ofrecidos por los tres

niveles ATM.

Operación y Mantenimiento.La recomendación ITU-T I.610 describe la función de operación y mantenimiento de la

capa Física de ATM y la capa ATM, esto es, supervisión de bit y niveles de celdas. Las

celdas de operación y mantenimiento (OAM), son usadas para vigilancia de alarmas,

monitoreo y resolución de problemas. Cinco niveles (F1–F5) separados jerárquicamente

son utilizados para las funciones de OAM en una red ATM.

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F1 a F3 están en el Nivel Físico de ATM y sistemas de transmisión (como SDH),

específicamente F1 se refiere al flujo sobre la sección regeneradora; F2 se refiere

al flujo sobre la sección digital entre dos líneas terminales; F3 se refiere al flujo

sobre rutas de transmisión, se extiende entre sistemas que

ensamblan/desensamblan el Payload del sistema. Aquí se reconoce las fronteras

celulares y se hacen verificación HEC.

F4 y F5 están en el Nivel ATM. F4 representa el nivel de ruta virtual (se encarga de

VPC’s) y F5 representa el nivel de canales virtuales (es para VCC’s). Un principio básico

es que las funciones OAM relativas a un nivel particular, son independientes de la

operación y mantenimiento de otros niveles, cada nivel es capaz de manejar su propia

información. Las celdas de operación y mantenimiento son transmitidas entre mezcladas

con las celdas de usuario sobre los mismos canales; es a través del campo PT en el

encabezado, que esas celdas son reconocidas como celdas OAM.

Figura 3.21: Formato de Celda OAM.

El material es montado sobre VCI’s reservadas (VCI:3 y 4), sin importar el valor que tenga

sus respectivos VPI’s, después que el valor 3 ó 4 es observado la estación receptora

interpreta el significado del campo PT.

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Tipo deCelda OAM Valor Tipo de Función Significado Valor

Administración de Falla 0001

AIS Indica falla hacia adelante 0000

RDI Indica falla hacia atrás 0001Verificación de

continuidadMonitoreo continuo

de conexión 0100

Celda de retorno

Verificación de continuidad/conexión.

Localización de errores.Prueba de conexiones antes

de puesta en servicio.

1000

Administración de rendimiento 0010

Monitoreo hacia delante Valoración de calidad de línea 0000

Monitoreo hacia atrás Indica rendimiento de la valoración hacia atrás 0001

Monitoreo e informes 0010

Activación desactivación 1000

Desempeño de monitoreo Activación y desactivación

Desempeño de monitoreoVerificación de continuidad

0000

Verificación de continuidad 0001

Tabla 3.3 Usos de la celda OAM.

Enrutamiento.El enrutamiento en las redes ATM engloba aquellos procedimientos que

determinan cuál es la secuencia de conmutadores ATM que atravesará el circuito

o circuitos virtuales que darán soporte a la conexión que se desea establecer. La

secuencia de conmutadores se determina durante el establecimiento de la

conexión ATM y se plasma en la información contenida en la tabla de ruteos, que

se emplea durante la conmutación de las celdas en la conexión.

El funcionamiento de los protocolos de enrutamiento en las redes ATM es similar

al de los protocolos de enrutamiento de Internet:

Los protocolos de ruteo buscan determinar los caminos óptimos entre una

estación origen y una estación destino.

Las entidades intercambian información cuantitativa sobre caminos, nodos,

enlaces y aplicando algoritmos apropiados determinan los caminos óptimos.

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Ahora bien, existen diferencias en cuanto al empleo de la información de ruteo:

En la Internet, la información de ruteo se emplea en la comunicación de cada

uno de los datagramas que atraviesa un nodo.

En una red ATM, la información de ruteo se emplea únicamente en el

establecimiento de la conexión, de modo que cualquier novedad reportada

posteriormente por los protocolos de ruteo no es tenida en cuenta para la

conmutación de las celdas pertenecientes a una conexión ya establecida.

El protocolo de enrutamiento especificado por el ATM Forum está contenido en la

especificación P-NNI 1.0, que también contiene los aspectos de señalización

nodo-red.

P-NNI 1.0 es una evolución del protocolo OSPF (Open Shortest Path Firts), que es uno de

los protocolos más utilizados en Internet, además es del tipo link-state, esto es, que

determina el camino óptimo a partir de la información topológica y métrica de toda la red.

Direccionamiento.El direccionamiento ATM permite identificar dispositivo tales como: Switch, bridge,

router o estación final y ayuda al protocolo de señalización a identificar la fuente y

el destino de una conexión, dentro de una red ATM.

ATM Forum definió el esquema para direccionamiento de conmutadores en una red ATM

particular. Después fue redefinido por la OSI como Punto de Acceso a Servicios de Red

(Network Service Access Point, NSAP), especificándose como ISO-8348 ó CCITT X.213.

ATM completa puede ser escrita de la siguiente forma:

47.0091.8100.0000.0800.200c.1001.0800.200c.1001.01.

El direccionamiento tiene la siguiente estructura:

La dirección ATM es una dirección jerárquica de 20 bytes de largo.

Los 20 bytes se dividen en dos campos jerárquicos: Prefijo de Red, Network

Prefix de 13 bytes y End System Part, o Parte de Usuario de 7 bytes.

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Cada estación final ATM registrará su dirección ATM con el Switch local de estaciones

finales, de la siguiente forma:

La dirección ATM solo se usa durante la petición de instalación de llamada en

SVC.

El tratamiento de los 20 bytes de la dirección ATM sólo se ejecuta una vez

durante este proceso de instalación de llamada.

Una vez que la petición de instalación de la llamada ha sido aceptada, un

VPI/VCI será asignado a la conexión.

Todas las celdas para la conexión usarán el VPI/VCI asignado, localizado

dentro del encabezado de la celda (no en los 20 bytes de la dirección ATM),

este se usará para enviar las celdas al destino.

La dirección ATM está dividida en dos secciones básicas: Red y Usuario. La

sección de prefijo de red son todos los campos previos al ESI y están

especificados por el lado de red de la UNI. La sección del usuario la forman los

campos ESI y SEL y están especificadas por el lado del usuario de la UNI.

Figura 3.22: Formato de la dirección ATM.

El Prefijo de red está compuesto por los siguientes campos:

Identificador de Autoridad y Formato (Authority and Format Identifier, AFI), el

cual identifica el tipo y formato de IDI.

Identificador Inicial de Dominio (Initial Domain Identifier, IDI), el cual

identifica la localización de la dirección y administra la autoridad.

Parte específica de dominio (Domain Specific Part, DSP), la cual contiene la

información del actual ruteo. Esta compuesta de Dominio de Ruteo (Routing

Domain, RD), y el Identificador de Area (Area Identifier, AREA).

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AFI – Authoruty Format Identififer, Identifica uno de los tres formatos (campos ) de los 20

bytes de la dirección ATM usados para diferenciar la naturaleza de AFI e IDI. Los tres

valores AFI soportados (con su primer byte en hexadecimal) son:

39 – Formato DCC (Data Country Code).

45 – Formato E.164

47 – Formato ICD (international Code Designator).

Campos específicos de AFI – Campo dentro del prefijo de red que son únicos para

cada autoridad soportando la dirección. Sin embargo, ATM Forum combino varios

campos en un solo campo de orden alto en DSP (High-Order DSP, HO-DSP).

La sección del usuario está compuesta por los siguientes campos:

Identificador de Sistema Final (End System Identifier, ESI). Identifica a

dispositivos únicos dentro de la red especificada. Este puede ser la dirección de

6 bytes encontrada en una tarjeta de adaptación de estaciones finales (algunos

consideran a esta como la dirección MAC de las redes tradicionales).

SEL – Selector , Este campo se usa con estaciones finales y no tiene significado

hacia la red.

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Figura 3.23 Formatos de direccionamiento ATM.

Para facilitar la administración y configuración de direcciones ATM a través de UNI, el

ATM Forum definió un mecanismo de registro de direcciones que usa el Administrador

Integrador Local de Interface (Integrated Local Management Interface, ILMI); esto permite

a un sistema final de ATM informar a un conmutador su única dirección MAC, y recibir el

resto de las direcciones completas de los nodos ATM. Cuando una estación final se conecta

a la red ATM, debe registrarse su número ESI en el nodo ATM que le sea adjudicado.

Cada Switch debe proporcionar a la estación final el prefijo de la red ATM. La

combinación de ESI y el prefijo de la red es llamada la dirección NSAP. El registro de la

dirección ILMI usará VPI=0/VCI=6. Es también un protocolo de administración de

comunicación abierta que proporciona los parámetros de las capas de enlace y física en la

UNI, para operaciones de Protocolo Simple de Administración de Red (Simple Network

Management Protocol, SNMP). Los atributos de ILMI UNI están bajo una Base de

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Administración de Información (Management Information Base, MIB), mientras que los

atributos MIB son recolectados por SNMP.

Protocolos de Señalización.La señalización es un conjunto de procedimientos presentes en la red que permiten el

establecimiento, seguimiento y liberación automáticos de conexiones conmutadas. Al

procedimiento que gobierna este intercambio se le denomina Protocolo de Señalización, los

mensajes de señalización deberán ser transportados mediante celdas ATM a través de

conexiones virtuales predeterminadas: VPI=0, VCI=5. Los protocolos de señalización se

especifican en dos puntos:

UNI. La interface usuario-a-red (user-to-network interface, UNI), es la interface

entre el usuario final y el switch ATM.

NNI. El interface red-a-red (network-to-network interface, NNI),es el enlace entre las

redes de los prestadores de servicio ATM.

La clasificación anterior puede aplicarse a una red pública o a una red privada;

mientras que la normalización de los protocolos de señalización públicos ha

corrido por cuenta del ITU-T, las reglamentaciones privadas han sido por cuenta

de ATM Forum, así tenemos la siguiente tabla comparativa.

Organismo UNI NNI

ITU-T Q.2931(DSS2) B-ISUP

ATM ForumUNI 3.0UNI 3.1UNI 4.0

P-NNI 1.0B-ICIAINIIISP

Tabla 3.4: Protocolos de señalización.

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Interface Interportador de Banda Ancha (Broadband InterCarrier Interface, B-ICI).El

protocolo B-ICI especifica señalización y enrutamiento que manejan

conexiones entre redes públicas. Esta basado en señalización número 7, la cual

es dividida en parte de usuario y en parte de transferencia de mensaje (MTP), y

es responsable de la transferencia de señalización entre nodos.

ATM Interface de inter red (ATM Inter-Network Interface, AINI), proporciona funciones

de conexión entre redes PNNI o interconexión entre redes PNNI y B-ISUP. Esta

basada en la especificación ATM Forum PNNI versión 1.0.

Protocolo de señalización interswitch interino (Interim Inter-switch Signalling Protocol,

IISP). Es una solución dinámica para la puesta en marcha de redes privadas, ya

que IISP define como crear tablas de enrutamiento.

Servicios integrados de Banda Ancha parte de usuario (Broadband Integrated Services User

Part, B-ISUP). Igual que B-ICI pero para señalización de ITU-T.

En la siguiente figura se muestra una distribución ficticia de las interfaces de red.

Figura 3.24: Ubicación de las interfaces en una red ATM.

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Señalización AAL.La señalización AAL (Signaling AAL, SAAL), proporciona un servicio confiable de

transferencia de datos y contiene una parte común y una parte de servicio específico. La

parte común AAL (CP-AAL) es AAL5.

La parte de servicios específicos está compuesta por los siguientes protocolos:

SSCF. (Service Specific Convergence Function)

SSCOP. (Service Specific Connection Oriented Protocol)

El SSCF proporciona los siguientes servicios al usuario SAAL:

Independencia de las capas inferiores.

Modo de transferencia de datos sin reconocimiento.

Modo de transferencia de datos asegurados.

Establecimiento de conexiones para el modo de transferencia de datos.

El SSCF provee estas capacidades, principalmente por medio del mapeo entre

una Máquina de estado simple y una máquina de estado complejo, empleada por

el protocolo SSCOP.

El SSCOP es un protocolo peer to peer que ejecuta las siguientes funciones:

Integridad de secuencia o entrega ordenada garantizada.

Correción de errores a través de la detección de errores y transmisión.

Control de flujo del transmisor basado en el receptor.

Reporte de errores a la capa de administración.

Mantenimiento de mensajes cuando otros datos no estén siendo

transmitidos.

Recuperación local de mensajes no reconocidos o en cola.

Capacidad de establecer, desconectar y sincronizar una conexión

SSCOP.

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Transferencia de datos ya sea en modo no asegurado o asegurado.

Detección de errores a nivel protocolo.

Reporte de estado entre las entidades peer.

Los protocolos de señalización SSCF, SSCOP y CP-AAL, son administrados

como capas separadas de acuerdo a las funciones de la capa de administración,

dicha capa establece los parámetros en las capas individuales de los protocolos,

tales como relojes y monitorea su estado y desarrollo. El plano de administración

coordina por medio de las funciones de la capa de administración, proporcionando

así la capacidad de señalización total.

Mensajes de Señalización.El estandat Q.2931 de ITU-T para el protocolo de señalización UNI y especificado

como UNI 4.0 del ATM Forum usan los siguientes tipos de mensajes para la

conexión punto a punto y punto a multipunto:

Control de conexión punto a punto:

Llamada para mensajes de establecimiento

CALL PROCEEDING

CONNETC ACKNOWLEDGE

SETUP

Llamada para mensajes de limpieza

RELEASE

RELEASE COMPLETE

Mensajes de estado

STATUS ENQUIRY

STATUS

Control de conexión punto a multipunto

ADD PARTY

ADD PARTY ACKNOWLEDGE

ADD PARTY REJECT

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DROP PARTY

DROP PARTY ACKNOWLEDGE

LEAF SETUP REQUEST

LEAF SETU FAILURE

Cada mensaje de señalización tiene un número de elementos de información (IE’s), algunos

de los cuales son obligatorios (M, mandatory) y otros opcionales(O, optional). Todos los

mensajes relacionados con un intento de llamada contienen elemento de información

obligatoria, la referencia de llamada, que es único en la interface de señalización.

Los elementos de información clave obligatorios que se usan en el protocolo de

señalización UNI son:

Tasa requerida de celda de usuario ATM.

Número del grupo llamado.

Identificador de conexión (valor VPI/VCI asignado).

Capacidad del portador.

Clase de QoS requerida.

Conexión punto a punto.Un Mensaje de establecimiento de llamada (SETUP), es enviado por la parte llamante (A),

sobre la red para iniciar una conexión, esto es llevado por la red a la parte llamada (B),

para iniciar la conexión, indicando el VPI/VCI. Asumiendo que la conexión es establecida

con éxito la parte llamada deberá responder con un mensaje de conexión (CONNETC), y la

red responde con un mensaje CALL PROCCEDING identificando VPI/VCI asignados a la

parte llamante.

Un mensaje de enterado (CONNETC ACKNOWLEDGE), es usado desde la parte llamante

hacia la red y desde la red a la parte llamada, estableciéndose de esta forma la conexión

deseada por el tiempo que los usuarios del servicio decidan permanecer, al final se realizará

otro procedimiento para liberar la conexión.

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Figura 3.25: Ejemplo de conexión punto a punto.

Liberación de la conexión.Para liberar una conexión punto a punto, cualquiera de las entidades pueden iniciar el

proceso, en el ejemplo de figura siguiente, la parte llamante es quien inicia la liberación

enviando el mensaje RELEASE. La red envía el mensaje hasta la parte llamada (B), quien

reconoce la petición de liberación regresando el mensaje RELEASE COMPLETE, mismo

que se propaga por la red hasta la parte que origino el RELEASE, esta comunicación en dos

sentidos completa la liberación.

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Figura 3.26: Ejemplo de liberación de una conexión punto a punto.

Conexión punto a multipunto.El procedimiento se inicia para el ejemplo, por la parte llamante (A) enviando un

mensaje SETUP a la parte llamada (B); el resto es lo mismo que un enlace punto

a punto hasta que “A” pide se incluya un usuario “C”, para esto se usa un mensaje

ADD PARTY a lo que “C” regresará el mensaje ADD PARTY ACKNOWLEDGE a

la parte llamante (A). Ahora el nodo raíz (A) pide que el usuario “D” también sea

incluido, a través de un nuevo mensaje ADD PARTY.

La red rutea hacia la UNI que contiene a “D”, emitiendo el mensaje SETUP ya que

está en otro grupo. El nodo “D” responde con el mensaje CONNECT, al cual la red

le responde con el mensaje de reconocimiento CONNECT ACKNOWLEDGE y

puesto que “D” se unió a la llamada punto multipunto, esto será comunicado a la

raíz “A” por medio del mensaje ADD PARTY ACKNOWLEDGE.

Los hijos de las llamadas punto a multipunto pueden ser removidos de las llamadas, por

medio de un mensaje DROP PARTY si uno o más quisiera permanecer en el enlace o por el

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mensaje RELEASE si es el último hijo presente en el enlace. El nodo “A” esta al tanto de

todos los grupos de conexión ya que fue quien inicia todo el proceso.

Figura 3.27: Ejemplo de enlace punto a multipunto.

Seguridad en redes ATM.Al igual que otras redes, las redes ATM son vulnerables a un gran número de amenazas.

Las más usuales son:

Escuchas clandestinas. En este tipo de amenazas el atacante conecta o pincha el

medio de transmisión y obtiene acceso no autorizado a los datos.

Falsificación. En este tipo de ataque el atacante intenta suplantar a otro usuario

para que pueda obtener acceso a los recursos que pertenecen a la

víctima tanto para utilizarlos como para destruirlos.

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Negación de Servicio: ATM es una técnica orientada a la conexión y una conexión

es un Circuito Virtual. El VC se establece utilizando señales SETUP y

puede ser desconectado empleando señales RELEASE o DROP

PARTY. Si un atacante envía a un conmutador ATM intermedio una

señal RELEASE o DROP PARTY entonces el VC se desconectará.

Enviando estas señales frecuentemente, se puede perturbar de forma

importante la comunicación entre usuarios, por tanto, puede

inhabilitar/degradar la calidad de servicio (o QoS, Quality of Service) de

ATM.

Robo de VC’s., un atacante puede robar un VC de otro usuario intercambiando los

datos de su propio VC por otro que posea mayor calidad de servicio

para no pagar un consto alto del servicio.

Análisis de Tráfico. Canales Encubiertos o subliminales. En esta técnica, el

atacante puede codificar la información y volumen de datos, en el VCI o

incluso en la clave de sesión de forma que puede liberar información a

otras personas sin ser monitorizado.

El primer paso a la hora de construir un sistema de seguridad ATM es identificar

las necesidades de seguridad de las comunicaciones sobre ATM:

Confidencialidad. Hace referencia a que sólo los usuarios autorizados pueden

acceder al contenido de los datos.

Integridad de los datos. Este requerimiento se relaciona con que los datos no los

pueden alteran terceras partes durante la transmisión.

Responsabilidad. Significa que cualquier entidad será responsable de las actividades que

inicie. La responsabilidad incluye tanto a la autenticación como al no repudio.

Autenticación. Se refiere a la necesidad de conocer si el usuario es el que dice ser.

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No repudio. Esta necesidad implica que un usuario no puede negar el hecho de

que ha accedido a un dato o servicio.

De acuerdo a estos objetivos el ATM Forum propone las funciones principales que

un sistema de seguridad ATM deberá proporcionar:

Verificación de Identificadores. El sistema de seguridad deberá establecer y verificar la

identidad de cualquier actor de una red ATM.

Acceso controlado y Autorización. Los actores no tendrán acceso a la información o

recursos si no se encuentran autorizados.

Protección de la Confidencialidad. Los datos almacenados y comunicados deben ser

confidenciales.

Protección de la Integridad de los Datos. El sistema de seguridad deberá garantizar la

integridad de los datos almacenados y comunicados.

Responsabilidad fuerte: Una entidad no podrá negar la responsabilidad de sus acciones

realizadas así como de sus efectos.

Registro de actividades. El sistema de seguridad deberá tener la capacidad de recuperar

información, sobre las actividades de seguridad de los elementos de red, con la

posibilidad de seguir la pista de esta información a individuos o entidades.

Reporte de Alarmas. El sistema de seguridad deberá generar notificación de alarmas acerca

de ciertos eventos ajustables y selectivos relacionados con la seguridad.

Auditoria. Cuando se produzcan transgresiones de seguridad, el sistema deberá analizar los

datos registrados relevantes a la seguridad.

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Recuperación de la seguridad. El sistema de seguridad deberá recuperarse de las intrusiones

con éxito o de los intentos de intrusión al sistema.

Gestión de la Seguridad. El sistema de seguridad deberá gestionar los servicios de

seguridad derivados de las necesidades anteriores.

Comparación entre las tecnologías de switcheo de paquetes

Aunque la tecnología de conmutación de paquetes ha evolucionado sustancialmente desde

sus inicios, es esencialmente la misma y continúa siendo una de las pocas tecnologías

efectivas para comunicaciones de datos a larga distancia. Se han presentado las técnicas de

conmutación X.25, Frame Relay y ATM, se verá que muchas de las ventajas de estas

tecnologías (flexibilidad, compartición de recursos, robustez, efectividad) conllevan un

coste. Una red de conmutación de paquetes es un conjunto distribuido de nodos los cuales,

idealmente, conocen siempre el estado de la red completa.

Desgraciadamente, dado que los nodos están distribuidos, existe un tiempo de retardo, entre

la producción de un cambio en el estado de una parte de la red, y la constatación de dicho

cambio por parte de todos los nodos. Además, existe un coste adicional asociado a la

comunicación de la información relativa al estado. En consecuencia, una red de

conmutación de paquetes nunca funcionará perfectamente, utilizándose complicados

algoritmos para solventar el retardo temporal y los costes debidos al funcionamiento de la

red. Podemos hacer una comparación entre estas tecnologías a partir de sus principales

características como se muestra en la tabla 3.5

Característica X.25 Frame Relay ATM

Orientado a bits Si Si Si

Velocidad normal (Mbps) 0.064 1.5 155

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Conmutado Si No Si

Carga útil de tamaño fijo No No No

Carga útil máxima 128 1600 Variable

Circuitos virtuales permanentes Si Si Si

Multicasting No No Si

Capa de operación 3 2 2

Tabla 3.5: Comparación entre sistemas de switcheo.

Entre las principales diferencias tenemos:

En X.25 los paquetes de control de llamada, usados para el establecimiento y liberación de

circuitos virtuales, se transmiten por el mismo canal y circuito virtual que los paquetes de

datos, empleándose, en consecuencia, una señalización en banda. La multiplexión de

circuitos virtuales tiene lugar en la capa 3. Tanto la capa 2 como la 3 incluyen mecanismos

de control de flujo y de errores.

En Frame Relay la señalización de control de llamadas se transmite a través de una

conexión lógica distinta de la de los datos de usuario. De este modo, los nodos intermedios

no necesitan mantener tablas de estado ni procesar mensajes relacionados con el control de

llamadas individuales. La multiplexión y conmutación de conexiones lógicas tienen lugar

en la capa 2 en lugar de la capa 3, eliminándose así una capa completa de procesamiento.

No existe control de flujo ni de errores al nivel de líneas individuales. Si se lleva a cabo

este control, será extremo a extremo y responsabilidad de capas superiores

ATM hace uso de celdas de tamaño fijo, dando varias ventajas. En primer, lugar las celdas

pequeñas reducen el retardo de cola para celdas de alta prioridad; ya que la espera es menor

si se reciben ligeramente, después de que una celda de baja prioridad ha conseguido acceso

a un recurso, en segundo lugar con el tamaño fijo se pueden conmutar más eficientemente.

Hace uso de rutas virtuales las cuales agrupan a los canales virtuales que siguen las mismas

rutas, conmutándose conjuntamente. ATM maneja el ancho de banda dinámicamente. ATM

garantiza el QoS al usuario.

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Finalmente la decisión de qué tecnología usar, va a depender de las necesidades de

comunicación de una determinada compañía; ATM puede verse como la mejor opción,

pero también es de las más costosas, en cambio X.25 es de las más comunes y por lo tanto

de menor costo y puede ser muy factible para las empresas que no requieren de

aplicaciones críticas en velocidad y ancho de banda.

Resumen.ATM con su núcleo de conmutación de celdas, combina los beneficios de la conmutación

de paquetes y la conmutación de circuitos, reservando ancho de banda bajo demanda y

calidad de servicio para aquellas aplicaciones sensibles a retardos. ATM constituye un

método que no solo satisface los requerimientos de las redes actuales, sino que también

tiene la capacidad y características para apoyar las nuevas aplicaciones cuya base es el

video.

ATM es una red que soporta todo tipo de tráfico (texto, voz, datos e imagen); debido a su

alta velocidad y la integración de tipos de tráfico, habilita la creación y expansión de

nuevas aplicaciones (multimedia) y puesto que no esta basado en un tipo particular de

transporte físico, es compatible con cualquier red física desarrollada hasta la fecha. En

pocas palabras, ATM tiene la capacidad de adecuarse al tipo de red que se requiera, como

se muestra en el capítulo que sigue.

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CAPITULO 4

APLICACIONES DE ATM

Objetivos del Capítulo

Al término del capítulo se comprenderá que es:

IP sobre ATM.

LAN, Emulador.

Multiprotocolo sobre ATM.

Redes Ópticas Pasivas ATM

Voz sobre ATM.

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Las redes ATM se plantearon como la tecnología de soporte del concepto de Red

Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha. La realidad más inmediata fue, en

cambio, su incorporación directa en las redes de datos, tanto en la global Internet,

como en las redes corporativas. Después las redes ATM se convirtieron en rede

troncales y adquirió entonces gran importancia el diseñar esquemas de

interconexión de las redes existentes con las redes de tecnología ATM. Con este

propósito el ATM Forum y el IETF desarrollaron varios estándares, entre los que

se pueden destacar los siguientes: IP Clásico sobre ATM, LAN Emulador y

Multiprotocolo sobre ATM.

IP Clásico sobre ATM.El IP clásico sobre ATM (Classical IP sobre ATM, CIP) es una norma IETF para internetworking IP y ATM, descrito en IETF RFC 1577. Este RFC fue actualizado como RFC 1626 y después a la última y activa versión RFC 2225, pero es común en la documentación referirse a RFC 1577 indistintamente. CIP realmente es una combinación de RFC 1577, descripciones y resolución de direcciones ATM (el IP y ARP sobre ATM) y RFC 1483 (encapsulamiento de multiprotocolos sobre AAL5). Se trata pues de una solución de interconexión exclusivamente para el transporte de datagramas IP sobre ATM.

CIP era uno de los primeros métodos de internetworking entre IP y ATM, y se desarrolló cuando la tecnología de ATM era inmadura. CIP efectivamente, ignora las propiedades de ATM tratándolo como una tecnología de transmisión, o como un portador por debajo de los alambre usados para llevar IP. La palabra “Clásico” se usa porque CIP preserva el modelo clásico de IP, esto es, el fin a fin de la arquitectura IP permanece igual, esto significa que ese tráfico que va de una subred IP a otra subred IP tiene que pasar por un Router IP.

En la figura 4.1 se muestra el diagrama de internet IP utilizado como ejemplo, en el que la subred 158.44.0.0, se concreta en una red de tecnología ATM.

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Figura 4.1: Modelo IP Clásico de interconexión ATM.

Obsérvese que los routers, y las estaciones que puede haber, pertenecientes a la subred 158.44.0.0, están conectados a una red ATM. Ello tiene tres implicaciones: en primer lugar, las estaciones y los routers se encuentran conectados a conmutadores ATM de la red; en segundo lugar, las estaciones y los routers tienen asignadas sus respectivas direcciones ATM; en tercer lugar, las estaciones y los routers emplean la red ATM para transferir únicamente datagramas IP.

En principio, el modelo clásico de interconexión IP aplicado a ATM implica que todas las estaciones y routers conectados a una misma red ATM pertenecen a la misma subred. Dado que el número de estaciones que pueden llegar a estar conectadas a una misma red ATM puede llegar a ser enorme e inmanejable, el IETF consideró conveniente no obligar a mantener la correspondencia entre red y subred. Para ello, el IETF normalizó que las estaciones y routers conectados a una misma red ATM puedan agruparse en más de una subred "lógica", que se denominó Logical IP Subnet (LIS). En la Figura 4.2 se ha tomado la subred original 158.44.0.0 y se han dividido las 8 estaciones y 3 routers conectados a la red ATM en dos subredes LIS.

Figura 4.2: Subredes LIS en una red ATM.

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Por definición de subred, sea ésta tradicional o lógica, los miembros de dos subredes LIS distintas no pueden tener el mismo net id en sus direcciones IP. Es por ello que las dos subredes LIS creadas tienen los identificadores 158.44.0.0 y 158.46.0.0. Además, cada miembro de una LIS, por estar conectado a la red ATM, tiene asignada una dirección ATM.

A partir de este planteamiento clásico de interconexión basado en subredes lógicas IP, la solución de la interconexión de una red ATM mediante routers IP pasa por: el encapsulado del datagrama, la resolución de direcciones IP, el enrutamiento y la fragmentación/reensamblado. De estos cuatro mecanismos, los dos últimos eran independientes de la tecnología de la subred que se interconectaba, por lo que no necesitan ninguna consideración específica para su aplicación en el caso de las redes ATM. Entonces se abordar las especificaciones necesarias en ATM para conseguir el encapsulado de los datagramas IP y la resolución de las direcciones IP a direcciones ATM.

Encapsulado de datagramasEl mecanismo de encapsulado de datagramas IP en redes ATM define cómo transportar un datagrama IP entre dos estaciones y/o routers de la misma LIS. El IETF ha normalizado en la RFC 1483:

Que el datagrama IP se encapsule en la Unidad de Datos de Protocolo de AAL

5.

Que se emplee el mismo encapsulado que para tramas IEEE 802, es decir, el

encapsulado LLC/SNAP.

Al respecto de la Unidad Máxima de Transferencia (MTU) de una subred LIS, en la RFC 1626 se ha normalizado el valor por defecto MTU=9180 bytes. Este valor es mucho menor que el tamaño máximo de PDU en AAL 5, que es 65535 bytes. No obstante, se trata de un valor mayor que el de cualquier subred de otra tecnología, sea ésta Ethemet, FDDI, etc. Concretamente, se trata del tamaño máximo de campo de datos de la PDU de la tecnología SMDS (Switched Multi-megabit Data Service), que precedió al despliegue de las redes ATM. De este modo, una subred ATM nunca provocará fragmentación de datagramas. Además, se permite que las estaciones y/o routers de una LIS negocien un valor mayor que el valor MTU por defecto.

Resolución de direcciones.El mecanismo de resolución de direcciones define cómo averiguar la dirección ATM (física) correspondiente a una dirección IP (lógica) conocida, que será la dirección de la estación de destino del datagrama IP o del router encargado de enrutarlo hacia el destino. El mecanismo de resolución de direcciones para IP Clásico está especificado en la RFC 1577 y consiste en una adaptación del protocolo de resolución ARP. El protocolo de resolución que se emplea en Classical lP se denomina ATMARP. El protocolo ARP se basaba para su operación, en la capacidad de difusión de la subred sobre la que se aplica; tal es el caso de las redes Ethemet.

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Las redes ATM, que son redes conmutadas sin medio compartido, no incorporan intrínsecamente la capacidad de difusión; es por ello que no tiene sentido que la estación que desea resolver una dirección IP intente difundir un mensaje de petición de resolución.

En IP Clásico, se ha concentrado en un elemento el conocimiento distribuido existente en una subred con capacidad de difusión acerca de los pares de dirección IP física. Tal elemento se denomina servidor ATMARP; cada LIS dispone de su servidor ATMARP. En la figura 4.3 se muestra, sobre el ejemplo de subredes LIS de la figura 4.2 el servidor ATMARP de la subred lógica 158.44.0.0.

Figura 4.3: Resolución de direcciones ATMARP.

En la misma figura se muestra un ejemplo de resolución de direcciones. Supóngase que la estación 158.44.2.16 desea enviar un datagrama a la estación 158.44.2.15, la cual pertenece a la misma subred LIS. Necesitará obtener la dirección ATM de la estación 158.44.2.15 para ello. La resolución de direcciones tiene lugar realizando una petición de resolución al servidor ATMARP (indicada con el dígito 1 en la figura). El servidor ATMARP tiene conocimiento de los pares de dirección IP-ATM de todos los miembros de la LIS a la que se encuentra asociado, por lo que responderá a esta petición proporcionando la dirección ATM requerida (indicado en la figura mediante el dígito 2). Los mensajes ATMARP que se intercambian la estación peticionaria y el servidor ATMARP se encapsulan en una PDU de AAL 5 mediante encapsulado LLC/SNAP, al igual que los datagramas IP. Una vez encapsulados, los mensajes se transmiten través de una conexión ATM punto a punto establecida por la estación peticionaria con el servidor ATMARP. Esta conexión sólo puede establecerse si la estación conoce la dirección ATM de su servidor ATMARP, para lo cual este parámetro ha de ser configurado manualmente en cada uno de los miembros de una LIS.

En la explicación anterior se ha supuesto que el servidor ATMARP siempre conocía la correspondencia IP física de todos los miembros de la LIS a la que esta asociada. Esto es así merced al protocolo lnATMARP, especificado también en la RFC 1577. Este protocolo establece que, cuando un miembro de una LIS arranca, éste debe establecer una conexión ATM con su servidor ATMARP y registrar sus direcciones IP y ATM mediante mensajes

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lnATMARP específicos. Además, en el servidor, las entradas caducan a los 20 minutos (en los clientes, a los 15 minutos), por lo que necesitan actualizarse. Esta actualización tiene lugar bien implícitamente cuando una estación realiza una petición ATMARP, bien explícitamente mediante petición InATMARP expresa del servidor.

Así pues, una vez resuelto el problema de la resolución de direcciones en IP Clásico, ya es posible la comunicación IP dentro de una subred LIS. En el ejemplo de la figura 59, para que la estación 158.44.2.16 pueda enviar un datagrama IP a la estación 158.44.2.15, son necesarios los siguientes pasos:

1. La estación debe obtener la dirección ATM de 158.44.2.15, mediante el protocolo

ATMARP.

2. Debe establecer una conexión ATM con el destino, utilizando los procedimientos

de señalización UNI 3.1/4.0.

3. Debe encapsular el datagrama IP en una PDU de AAL 5.

4. Debe finalmente, enviar la PDU a través de la conexión ATM establecida.

El procedimiento descrito es similar al envío de datagramas IP sobre redes Ethernet, con la salvedad de que en las redes Ethernet el servicio ofrecido es sin conexión, por lo que no es necesario establecer una conexión con el destino antes de transmitir el datagrama encapsulado.

Comunicación fuera de subred LIS.Una vez resuelto cómo enviar un datagrama IP entre dos miembros de la misma subred LIS, gracias a la normalización del encapsulado sobre AAL 5 y de la resolución mediante ATMARP, ahora se trata de enviar un datagrama IP entre dos estaciones pertenecientes a subredes LIS distintas. En realidad, este caso está ya resuelto si se remite al modelo clásico de interconexión en el que se basa Classical lP. La comunicación entre dos subredes LIS distintas es análogo a la comunicación entre dos subredes físicas distintas, sean de la tecnología que sean. Como ejemplo se tomará el de las subredes 158.44.0.0 y 158.46.0.0 de la Figura 58. Nótese en primer lugar que la comunicación entre las dos subredes LIS de la figura no es posible por dos razones:

En primer lugar, si las estaciones comunicantes se encuentran en distintas LIS,

el paradigma clásico de interconexión IP prescribe que entregue el datagrama a

un router intermedio, quien lo hará progresar hasta su destino.

En segundo lugar, no existe ningún router en el diagrama que permita la

interconexión directa entre la subred 158.44.0.0 y 158.46.0.0 (sí sería posible la

interconexión a través de las subredes 158.41.0.0 y 158.42.0.0).

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Por tanto, la comunicación entre las LIS 158.44.0.0 y 158.46.0.0 precisa de un router conectado a ambas, como se indica en el diagrama modificado que se muestra en la figura 4.4.

Figura 4.4: Comunicación entre LIS distintas.

El router tiene asignadas las direcciones 158.44.2.20 y 158.46.3.38, dado que pertenece a las dos subredes LIS, como indica el trazo discontinuo que agrupa a los miembros de cada LIS. Además, sólo tiene un puerto ATM, que está conectado a uno de los conmutadores existentes; por tanto sólo tiene una dirección ATM. Nótese que el conmutador ATM no pertenece a ninguna subred LIS, dado que, desde el punto de vista de IP, sólo es una entidad que posibilita la conectividad entre miembros de la subred, en analogía con el bus de una red Ethernet. Si, como se indica en el ejemplo, la estación 158.44.2.16 desea enviar un datagrama IP a la estación 158.46.1.1, deberá primero ser enviado al router 158.44.2.20. Para realizar este envío, la estación 158.44.2.20 deberá seguir el procedimiento apuntado en el apartado anterior, el cual incluye resolver la dirección ATM de 158.44.2.16 mediante ATMARP con el servidor de la LIS 158.44.0.0. A continuación, se determinará que el datagrama sea enviado directamente a la estación 158.46.1.1. Para ello, deberá resolver la dirección ATM de 158.46.1.1 mediante ATMARP con el servidor de la LIS 158.46.0.0.

Evaluación de IP Clásico.La alternativa de interconexión de red ATM según IP Clásico ofrece como principal ventaja la simplicidad. Al emplear el paradigma clásico de interconexión IP mediante routers, son mínimas las modificaciones a introducir en una internet IP para interconectar una nueva subred de tecnología ATM. IP Clásico tiene aplicabilidad directa en la introducción de redes ATM como redes WAN troncales que permitan la interconexión de routers distantes, desplazando a otras tecnologías como X.25, ya obsoleta, o líneas dedicadas, ineficientes.

Asimismo, IP Clásico se muestra útil para agrupar las estaciones de una red ATM en distintos grupos de trabajo, que se corresponderían con subredes LIS, de modo que la comunicación entre miembros de grupos distintos necesariamente pasaría por un router, lo que permite incorporar reglas de filtrado sofisticadas. Sin embargo, esta simplicidad, junto con la prontitud de la publicación de las especificaciones correspondientes, son los factores causantes de muchas de sus limitaciones, que se apuntan a continuación:

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Por principio, la solución IP Clásico sólo es válida para transportar datagramas

IP, lo que puede constituir una seria limitación.

La comunicación entre estaciones ATM pertenecientes a subredes LIS diferente

involucra siempre la participación de un router, lo que provoca ineficiencia. En

primer lugar, porque se emplean recursos redundantemente, al ser necesario

establecer dos conexiones ATM: entre estación de origen y router y entre router

y estación de destino. Y en segundo lugar, porque la conmutación IP es

típicamente más lenta que la conmutación ATM, lo que introduce latencias

perjudiciales en la transmisión.

Las posibilidades de garantizar QoS en una red ATM quedan anuladas al

emplear IP Clásico, pues el servicio que ofrece IP sobre la red ATM continúa

siendo sin conexión y best-effort.

La adscripción de cada estación o router a una subred LIS ha de ser configurada

manualmente por el administrador. No se ha previsto ningún procedimiento de

configuración automático.

LAN, Emulador.EI ATM Forum planteó en 1995 una alternativa de interconexión de redes ATM con redes de datos más flexible que IP Clásico, a costa de introducir más ineficiencias. El modelo IP Clásico permitió el inmediato despliegue de las redes ATM en Internet IP, en particular, en la Internet. A pesar de que IP es el protocolo más extendido actualmente en las redes corporativas de datos, la especificidad del modelo IP Clásico obligó al ATM Forum, que no estaba condicionado por una plataforma determinada, a buscar una alternativa multiprotocolo de interconexión de las redes ATM con redes de datos tradicionales para acelerar la introducción de la nueva tecnología en el mercado. El ATM Forum publicó en enero de 1995 la especificación LAN, Emulador versión 1.0. Se trató de una solución de interconexión válida para el transporte tanto de paquetes IP como IPX, NetBEUI, etc. Como primera aproximación al modelo LAN Emulador (LANE) de interconexión, se puede afirmar que, si IP Clásico asimilaba la red ATM a una subred IP, en LANE la red ATM se asimila a una red LAN IEEE 802.3/5.

Modelo LANE de Interconexión.En el modelo LANE de interconexión, es fundamental el concepto de Red de Área Local Emulada (Emulated LAN, ELAN). Una red ELAN es una red ATM que incorpora un protocolo denominado LANE, que es responsable de ofrecer a las estaciones conectadas a la red ELAN un servicio de las mismas características que una red LAN IEEE 802.3/.5.

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Este concepto se ilustra en la figura 4.5. En una red LAN tradicional, por ejemplo, una red Ethernet 802.3, las estaciones:

Se encuentran conectadas a un bus compartido.

Tienen asignadas unas direcciones únicas de 48 bits.

Emplean el mecanismo CSMA/CD de acceso al medio compartido.

Figura 4.5: Red LAN Emulada.

Una red ELAN consiste en el mismo conjunto de estaciones: Ahora conectadas a una red de conmutadores ATM.

Que tienen asignadas direcciones ATM de 20 bytes.

Emplean los mecanismos de transporte y de señalización específicas de ATM

para transmitir datos.

Sin embargo, al igual que las estaciones de la LAN tradicional: Tienen también asignadas direcciones únicas de 48 bits.

Además, a las aplicaciones residentes en las estaciones de la ELAN se les

ofrece un servicio de red de las mismas características que en la red LAN

tradicional.

El servicio que, a nivel MAC, ofrece una red LAN tradicional Ethernet 802.3 se caracteriza por:

Ser un servicio sin conexión.

Permitir la entrega unidestino (unicast) y multidestino (multicast) de datos.

Identificar los destinos mediante direcciones IEEE 802 de 48 bits.

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Por otro lado, el servicio que, a nivel AAL, ofrece una red ATM con protocolo de adaptación AAL 5, se caracteriza por:

Ser un servicio orientado a la conexión.

Permitir únicamente la entrega unidestino de datos.

Identificar los destinos mediante direcciones ATM de 20 bytes.

Por tanto, el protocolo LANE, cuya función es emular el servicio MAC Ethernet 802.3 a partir del servicio AAL 5 de una red ATM, deberá adaptar las características del segundo para ofrecer a los protocolos de capa superior un servicio de las características del primero.

El protocolo LANE.Tres son las principales tareas que debe efectuar el protocolo LANE para cumplir su función:

Definir un formato de trama LANE que permita ofrecer un servicio IEEE 802.3

a los protocolos de capa superior usuaria, tales como IP, IPX, etc.

Definir un mecanismo de encapsulado de la trama LANE sobre red ATM para

ser transportada entre dos estaciones de la misma ELAN.

Definir un mecanismo de resolución de dirección MAC a ATM, que permita

averiguar la dirección ATM propia de una estación ELAN identificada por su

dirección MAC.

El protocolo LANE emplea tramas de datos y de control para su operación. En la figura 4.6, se muestra el formato de la trama LANE de datos. Los campos están dispuestos de arriba a abajo y de izquierda a derecha en filas de 4 bytes de longitud.

Figura 4.6: Formato de trama LANE.Obsérvese las siguientes características:

Al igual que las tramas Ethernet e IEEE 802.3, la trama LANE dispone de un

primer campo de dirección de destino y un segundo campo de dirección de

origen, de 6 bytes cada uno.

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El campo typelength permite alternativamente emular el encapsulado Ethemet

DIX, siendo campo type, y el encapsulado IEEE 802.3, siendo campo length.

A diferencia de las tramas Ethernet e IEEE 802.3, la trama LANE no incluye un

campo CRC de detección de errores de la transmisión. La razón es que esta

tarea la realizará la subcapa CPCS-AAL5, por lo que se ha considerado

redundante su inclusión.

El campo LE header, específico de la trama LANE, desempeña funciones

específicas del protocolo LANE, como la identificación del tipo de trama.

Para la transmisión de tramas LANE, tanto de datos como de control, se utiliza el servicio AAL 5 orientado a la conexión. Es decir, se establecen conexiones ATM conmutadas y, a través de ellas, se envían las tramas LANE. La identificación del protocolo LANE no se realiza mediante ningún mecanismo de encapsulado, sino mediante el identificador del punto de acceso al servicio. Uno de los aspectos que el protocolo LANE debía adaptar para emular el servicio IEEE 802.3 a partir del servicio AAL es la duplicidad de direcciones en una red ELAN. El envío de tramas a través del servicio IEEE 802.3 se realiza identificando el destino mediante direcciones IEEE 802, mientras que la transmisión efectiva de la trama se realiza a través de conexiones ATM conmutadas en las que el destino se identifica mediante direcciones ATM. Se plantea un problema de correspondencia de direcciones MAC y ATM que el ATM Forum ha resuelto mediante un mecanismo de resolución de direcciones.

En la figura 4.7 se muestra un ejemplo de resolución de direcciones en una red ELAN.

Figura 4.7: Resolución de direcciones LE ARP.

Supóngase que la estación OO:60:8C:BA:3C:93 desea enviar una trama LANE de datos a la estación OO:20:AF:BC:El:19, para lo cual necesita conocer la dirección ATM de esta última. El ATM Forum ha normalizado un protocolo denominado LE_ARP , que traslada el

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esquema de funcionamiento del protocolo ATMARP de IP Clásico a la red ELAN. Efectivamente, en cada ELAN hay un elemento denominado servidor LES (LANEmulation Server), que conoce la correspondencia de todas las direcciones MAC a ATM de las estaciones de la ELAN. Cuando un miembro de la red ELAN denominado genéricamente LEC (LAN Emulation Client), desea resolver una dirección MAC, le envía una petición de resolución, en forma de trama LANE de control LE_ARP _REQUEST (paso designado por el dígito 1). El servidor LES contesta a la petición con la dirección ATM requerida, en forma de trama LANE de control LE_ARP _RESPONSE (paso designado por el dígito 2).

Para que el servidor LES tenga conocimiento de los pares MAC-ATM de las estaciones de la ELAN, se ha establecido un procedimiento de registro de direcciones. Durante la inicialización de cada cliente LEC, éste debe establecer una conexión ATM con su servidor LES, a través de ella y mediante las tramas LANE de control adecuadas, registra sus direcciones MAC y ATM. Esta conexión se denomina control directo VCC y es punto a punto. Esta conexión es la utilizada, además, durante el procedimiento de resolución LE_ARP, para el envío de las tramas LE_ARP _REQUEST y LE_ARP _RESPONSE. Evidentemente, la dirección ATM del servidor LES debe ser conocida por todos los clientes LEC de la ELAN. La configuración de este parámetro es automática. Finalmente, se establece que los pares MAC-ATM que obtienen los clientes LEC caduquen a los 5 minutos. Cómo el procedimiento LE_ARP normalizado por el ATM Forum es análogo al procedimiento ATMARP normalizado por el IETF. En la tabla siguiente se alinean los términos equivalentes entre LE_ARP y ATMARP:

LEARP ATMARPRed lógica ELAN LISServidor de direcciones LES Servidor ATMARPDirección a resolver Dirección MAC Dirección IP

Tabla 4.1: Equivalencias entre LEARP y ATMARP.

Comunicación Unicast en LANE.Una vez especificados los procedimientos de encapsulado de trama LANE y de resolución de direcciones MAC, se puede especificar el procedimiento de comunicación unidestino entre estaciones de una ELAN, como el caso mostrado en la tabla 4.1

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Figura 4.8: Funcionamiento LAN Emulation.

En el ejemplo de la figura 4.8, para que la estación OO:60:8C:BA:3C:93 pueda enviar una trama LANE de datos a la estación OO:20:AF:BC:E1:19, son necesarios los siguientes pasos:

1. La estación debe obtener la dirección ATM de OO:20:AF:BC:E1:19, mediante el

protocolo LE_ARP .

2. Deberá establecer una conexión ATM con el destino, utilizando los procedimientos

de señalización UNI 3.1/4.0. Esta conexión ATM se denomina data direct VCC.

3. Debe, finalmente, enviar la trama LANE a través de la conexión data direct VCC.

Comunicación Multicast en LANE.La tercera característica que debe ser emulada en una red ELAN es, la capacidad de entregar datos a un grupo de destinatarios determinados . En efecto, las redes LAN tradicionales permiten el envío de tramas con destino a un grupo determinado. Esta alternativa, denominada envío multidestino o simplemente multicast, es posible gracias, a la existencia de un medio físico compartido, al esquema de direccionamiento IEEE 802, que reserva el bit menos significativo del primer byte para indicar si se trata de una dirección de grupo o individual. Existe una dirección de grupo predefinida, que incluye a todas las estaciones conectadas a la red: se trata de la dirección de difusión o broadcast.

De las dos posibilidades de conectividad que permiten las redes ATM: las conexiones punto a punto bidireccionales y las conexiones punto a multipunto unidireccionales. El último caso es útil, para conseguir difusión en una red ELAN, pero no es asimilable a la capacidad multicast de una red LAN tradicional. Una conexión punto a multipunto únicamente permite el flujo de datos desde una estación (la que se constituye en nodo raíz) hacia el resto. En cambio, cuando se habla de multicast, o más propiamente de un grupo multicast, se hace referencia a la posibilidad de enviar flujos de datos entre todas las estaciones incluidas en el grupo.

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En LAN Emulation, se consigue emular la capacidad multicast mediante un elemento denominado servidor BUS (Broadcast and Unknown Server), que se encarga de recibir las tramas LANE multidestino para reenviarlas al grupo correspondiente de estaciones. Como se ve en la figura 4.9, en cada ELAN existe un servidor BUS, de igual manera que existía un servidor LES en cada ELAN .

Figura 4.9: Comunicación multicast en LAN Emulation.

Cuando un cliente LEC desea enviar una trama LANE a un grupo multicast de estaciones de su misma red ELAN , inserta la dirección de grupo correspondiente en la trama LANE y la envía al servidor BUS de su red ELAN. Para ello es necesario cumplir dos tareas previas:

Averiguar la dirección ATM del servidor BUS. Para ello, el cliente LEC deberá

resolver la dirección de grupo mediante el protocolo LE_ARP; es decir, el

servidor LES de la red ELAN es el encargado de proporcionar tal dirección.

Establecer una conexión ATM con el servidor BUS. Se trata de una conexión

punto a punto bidireccional cuyo establecimiento inicia el cliente LEC. Esta

conexión se denomina multicast send VCC.

Una vez recibida, por parte del servidor BUS, la trama LANE multicast, éste la entregará a los miembros del grupo multicast indicado por la dirección de grupo. Para ello, el servidor BUS mantiene una conexión punto a multipunto por cada grupo multicast. El servidor BUS es el nodo raíz de esta conexión ATM, mientras que cada miembro del grupo multicast se constituye en hoja. El servidor BUS, por tanto, es el encargado de incorporar a los miembros del grupo. Esta conexión se denomina multicast forward VCC.

Configuración ELAN.Se ha mencionado anteriormente que cada cliente LEC de una red ELAN debe conocer la dirección ATM del servidor LES de su red ELAN. De este modo, el cliente LEC sabe a quien dirigirse para resolver la dirección MAC de otro cliente LEC, o bien para conocer la

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dirección ATM del servidor BUS de la red ELAN. En el caso de Classical lP, era necesario que los miembros de una subred LIS conociesen la dirección ATM del servidor ATMARP de la LIS. La necesidad de configurar manualmente la dirección ATM del servidor LES en cada una de las estaciones que implementen LANE en una red ATM es indeseable y además, se trata de un procedimiento propenso a errores. Por añadidura, la pertenencia de una estación LANE a una determinada red ELAN de entre las configuradas en una red ATM es, en principio, una característica dinámica de la estación, lo que añade complejidad a la administración de la red.

Por las razones anteriores, el ATM Forum incluyó en la especificación LAN Emulation un procedimiento de configuración automático. Para ello, en cada red ATM que implemente LANE debe existir un servidor denominado LECS (LE Configuration Server), que será único independientemente del número de redes ELAN configuradas en la red ATM. La dirección ATM del servidor LECS debe ser conocida por todos los clientes LEC de la red ATM. Con estas premisas, durante la inicialización de un cliente LEC, éste solicita al servidor LECS que le proporcione la dirección ATM del servidor LES del que se servirá a partir de ese momento. El servidor LECS tiene atribuida, de este modo, la función de asignar cuál es la red ELAN a la que queda asignado cada cliente LEC de una red ATM.

Gracias al procedimiento descrito de asignación de ELAN mediante el servidor LECS, el administrador de la red puede configurar dinámicamente a qué ELAN pertenece cada estación. Esta tarea se simplifica al mantener una única base de datos residente en el servidor LECS.

Comunicación fuera de ELAN.Una red ELAN, a diferencia de las redes LAN tradicionales, no viene limitada en su extensión por su propia tecnología. En efecto, la red ATM, que es la tecnología que subyace a la red ELAN , no impone límite a la extensión geográfica ni al número de estaciones conectadas. No obstante, desde el punto de vista del administrador de la red corporativa, es conveniente limitar el número de estaciones conectadas a una misma ELAN. Una ELAN puede soportar un grupo de trabajo o un departamento de una empresa. Se impone, de igual modo que ocurría en el caso de las redes LAN tradicionales, determinar mecanismos para comunicar las estaciones de una ELAN con estaciones no pertenecientes a las mismas.

Se abordan a continuación dos aproximaciones para la comunicación fuera de la red ELAN. Ambas se basan en la utilización de unos u otros dispositivos de interconexión de redes. En efecto, en primer lugar, se estudiará la comunicación de una ELAN con el exterior mediante routers IP; a continuación, se estudiará cómo posibilitar la misma comunicación mediante puentes IEEE 802.1d.

Comunicación mediante Routers IP.Una red ELAN, en cuanto que ofrece un servicio de idénticas características que una red LAN tradicional IEEE 802, puede ser interconectada con otras redes de la misma o de distinta tecnología si se adopta la solución de interconexión mediante routers IP. Cuando se

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interconecta una ELAN mediante IP hay que tener presente las siguientes consideraciones. En primer lugar, el router IP no es consciente de la presencia de ATM, sino que presupone la existencia de una LAN IEEE 802. Por tanto, los mecanismos de encapsulado y de resolución de direcciones diseñados para este tipo de redes son aplicables. En segundo lugar, la comunicación fuera de una ELAN a través de un router no puede iniciarla el protocolo LANE, sino el protocolo de interconexión en la estación de origen, esto es, el protocolo IP. En tercer lugar, al emplear IP, la red ELAN es tratada como una subred. Por tanto, deberá tener asignado un net id.

Con el fin de comprender el funcionamiento del protocolo IP cuando interconecta una red ELAN, se muestra un ejemplo en la figura 4.10, figura 4.11 y Figura 4.12. Se ha tomado la red ELAN de la figura 4.9 y se ha asignado direcciones MAC e IP a los elementos relevantes en el ejemplo. En éste, la estación 158.44.2.16 desea enviar un datagrama con destino fuera de su ELAN, para lo cual debe entregárselo al router 158.44.2.14.

Figura 4.10: Ejemplo de funcionamiento IP sobre LANE (1).

El primer paso que se da para efectuar la entrega deseada del datagrama IP al router 158.44.2.14 es resolver la dirección IP del router. Para ello, se empleará el protocolo ARP. Tal como se indica en la figura 4.10, la estación 158.44.2.16 envía un mensaje de petición ARP, que se difundirá a través de la red ELAN. Esta difusión la efectúa el protocolo LANE, el cual encapsulará el mensaje en una trama LANE de difusión y la enviará al servidor BUS de su ELAN. El servidor BUS, a su vez, la difundirá a todos los clientes LEC de su ELAN, a través de la conexión punto a multipunto correspondiente, con lo cual la trama (y, por tanto, el mensaje ARP), llegará al router 158.44.2.14.

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Figura 4.11: Ejemplo de funcionamiento IP sobre LANE (2).

Como se indica en la figura 4.11, el router, una vez recibe el mensaje de petición

ARP, deberá devolver a la estación 158.44.2.16 un mensaje de respuesta ARP, en

el que proporcionará su dirección física, es decir, la dirección MAC

OO:20:AF:BC:E2:AA. Para ello, deberá entregar el mensaje ARP al protocolo

LANE, quien lo encapsulará en una trama LANE de datos con dirección MAC de

destino OO:60:8C:BA:3C:93. Para hacer llegar esta trama a la estación de destino,

el protocolo LANE hace uso del protocolo de resolución LE_ARP , mediante el que

solicita al servidor LES de su red ELAN cuál es la dirección ATM correspondiente

a la dirección MAC OO:60:8C:BA:3C:93 (flechas punteadas). Una vez obtenida la

dirección ATM, el router enviará la trama a través de una conexión ATM punto a

punto (flecha en trazo continuo).

Figura 4.12: Ejemplo de funcionamiento IP sobre LANE (3).

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El segundo paso, una vez que la estación 158.44.2.16 ha obtenido la dirección MAC del router 158.44.2.14, es encapsular el datagrama y enviarlo a través de la red ELAN. Para ello, tal como se indica en la figura 4.12, el datagrama IP se encapsula en una trama LANE de datos, cuya dirección de destino es OO:20:AF:BC:E2:AA. Para enviar la trama LANE, la estación OO:60:8C:BA:3C:93 deberá averiguar, haciendo uso del protocolo LE_ARP , la dirección ATM correspondiente a la dirección MAC OO:60:8C:BA:3C:93; en este proceso interviene el servidor LES de la red ELAN. Una vez obtenida la dirección ATM, se establece una conexión ATM punto a punto con el router y se transmite la trama LANE. El protocolo LANE garantiza la transparencia requerida por el protocolo IP para operar sobre una red ELAN de manera idéntica a como lo haría sobre una red LAN IEEE 802.3.

Comunicación mediante Puentes.Para las redes IEEE 802.3 existe una alternativa de interconexión a la utilización del protocolo IP. Tal alternativa consiste en la utilización de puentes, de acuerdo con la especificación IEEE 802.1d. Pues bien, las redes ELAN pueden interconectarse con otras redes IEEE 802.3 o con otras redes ELAN mediante puentes. La interconexión de una red ELAN con una red LAN tradicional mediante un puente es una alternativa muy apreciada por los administradores de redes corporativas. La pila de protocolos necesaria para conseguir la interconexión se muestra en la figura 4.13.

Figura 4.13: Interconexión de ELAN mediante puentes.

Se consigue transparencia de protocolos a varios niveles. En primer lugar, la estación conectada a la red LAN tradicional no es consciente de la existencia de otras redes LAN, gracias a la operación del puente. En segundo lugar, el puente no es consciente de la existencia de una red ATM, gracias a la operación del protocolo LANE. y en tercer lugar, el protocolo LANE no es consciente de la existencia de otras redes LAN, sean emuladas o no, gracias a la operación del puente. A pesar de la pretendida transparencia que se consigue con el puente IEEE 802.1d, existe una situación en la operación del protocolo LANE que requiere consideración. Si una estación de la red ELAN desea enviar una trama a una estación de la red LAN tradicional, el protocolo LE_ARP deberá devolver la dirección ATM, no de la estación (dado que no la tiene), sino del puente a través del cual es accesible.

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Para tener en cuenta esta situación, se han previsto algunas modificaciones del protocolo LE_ARP. En primer lugar, cada puente debe registrar en el servidor LES la red ELAN a la que pertenece, la dirección ATM asociada a su dirección MAC, así como a todas las direcciones MAC de estaciones conectadas a redes LAN tradicionales a las que tenga alcance. Evidentemente no es factible registrar todas las estaciones LAN, por dos razones: en primer lugar, porque obligaría a mantener una tabla de resoluciones de gran tamaño; en segundo lugar, porque el puente desconoce en un momento dado la totalidad de las estaciones LAN a las que puede alcanzar, debido a que emplea el procedimiento de aprendizaje hacia atrás para rellenar su tabla caché de enrutamiento. Es por ello que se deja a criterio del administrador de la red la decisión de cuántas y cuáles registrar.

En segundo lugar, en aquellos casos en los que el servidor LES, cuando recibe una petición LE_ARP _REQUEST, no conoce la dirección ATM solicitada, reenvía la petición a todos los clientes LEC de la red ELAN. Con este propósito, el servidor LES mantiene una conexión punto a multipunto, denominada control distribute VCC, de la que es el nodo raíz. Esta posibilidad está prevista para el caso descrito en el párrafo anterior, pues de otro modo, todas las estaciones de la LAN tradicional deberán estar registradas en su servidor LES.

Evaluación LANE.La principal ventaja comparativa de la aproximación LANE a la interconexión de redes ATM es la flexibilidad. En primer lugar, LANE emula una red LAN tradicional, que es el tipo de red que suponen la mayoría de las aplicaciones distribuidas y sistemas operativos de red empleados en la actualidad. De hecho, la especificación LAN Emulation exige que el interfaz de programación de aplicaciones (API) ofrecido por LANE sea alguno de los ya utilizados en redes LAN tradicionales, tales como NDIS, ODI, etc. En segundo lugar, dado que el enmascaramiento de las particularidades de la tecnología ATM tiene lugar en la capa MAC, LANE soporta otros protocolos aparte de IP, por ejemplo, IPX o NetBEUI (en IP Clásico el enmascaramiento tiene lugar en la capa de interconexión para IP).

Por otro lado, la aproximación LANE facilita la configuración de grupos de trabajo mediante agrupamiento en redes ELAN. A diferencia de IP Clásico, en LANE se prevé, como se ha mencionado anteriormente, la configuración de las redes ELAN de forma automática mediante el servidor LECS. LANE ha encontrado una rápida difusión en las redes corporativas, en las que típicamente ha sustituido a las redes troncales de tecnología FDDI. En muchos casos, estos backbone aglutinaban el tráfico procedente de segmentos Ethernet ubicados en distintos edificios, departamentos o plantas de la empresa; y la interconexión entre el backbone y los segmentos se realizaba mediante puentes.

A partir de este escenario, la vía más rápida de migración a la tecnología ATM consistía en implantar un backbone ATM que implementara LAN Emulation. Sin embargo, LANE muestra una serie de inconvenientes que podemos básicamente resumir en dos. Por un lado, en LANE el servicio ATM se adapta para emular un servicio sin conexión y sin garantías de QoS, tal cual es el servicio MAC ofrecido por una red LAN tradicional. De este modo, al igual que ocurría, en IP Clásico, no se aprovecha el potencial que a este respecto prometen

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las redes ATM. Por otro lado, cuando LANE se utiliza conjuntamente con un protocolo de interconexión, se muestran ineficiencias. Efectivamente, cuando se emplea IP sobre una red ELAN, tienen lugar dos resoluciones de direcciones: una mediante difusión de mensajes ARP, de IP a MAC, y otra mediante petición a servidor LES, de MAC a ATM; ambas resoluciones son redundantes, pues sencillamente podrían reducirse a una resolución directa de IP a ATM.

Multiprotocolos sobre ATM (MPOA).Los protocolos inter red habilitan la comunicación por la subred con la ayuda de ruteadores. Las dos tecnologías más populares usan hoy en día construcciones que son Ethernet y Token Ring. Los protocolos de emulación LAN (LAN Emulation, LANE), del ATM Forum proporcionan servicios para Ethernet y Token Ring, habilitando de esta forma la existencia de capas inter red sobre las redes ATM. Mientras que LANE proporciona medios efectivos para construir tráfico intra subred, el intertráfico todavía necesita ser dirigido a través de los routers resultando así en un cuello de botella, debido a actividades de alta latencia como la resolución de direcciones, determinación de rutas y filtrado de paquetes.

Propuesto por ATM Forum (Multiprotocol over ATM, MPOA), recoge lo mejor de las tecnologías LANE y CIP, proporciona los medios para el funcionamiento de los siguientes tipos de protocolos:

Protocolos propietarios ATM como LANE o CIP, que permiten a los hosts

comunicarse con otros que forman parte de su misma subred lógica.

Protocolos desarrollados por IETF que permiten establecer comunicaciones

entre hosts que se encuentran en diferentes subredes sin necesidad de utilizar

un router.

Protocolos que proporcionan integración de servicios.

Estos protocolos proporcionan además, los medios para especificar QoS y

monitorización del rendimiento de la red. MPOA utiliza LANE para la comunicación

inter-LAN y un mecanismo de establecimiento de canales rápidos basados en la

información proporcionada por el Next Hop Resolution Protocol (NHRP). MPOA

puede ser visto como un conjunto de protocolos que proporciona la interconexión

entre dominios lógicos y permite la especificación de QoS. Sus principales

ventajas son:

Interconexión entre estaciones finales sin necesidad de utilizar routers.

Baja latencia en el establecimiento de estas interconexiones.

Reducción de la cantidad de tráfico broadcast.

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Flexibilidad en el establecimiento del MTU que permite el incremento del

rendimiento.

Especificación de múltiples VLAN’s sobre una única red ATM.

En MPOA la decisión de enrutamiento lo realiza la estación final:

– El tráfico puede ser enviado a través de un camino con router.

– Se puede establecer un nuevo circuito virtual con el host destino cuando se

detecta un flujo de datos constante.

Para el soporte de LANE y CIP pueden utilizarse bridges que realizan la

necesaria conversión.

Para determinar el destino utilizan un “Next-hop Server” que les especifica el

router o dirección ATM con la que tienen que establecer un CV para poder

entregar la información.

MPOA separa la conmutación del enrutamiento y facilita la incorporación de

QoS en la redes LAN que funcionan con protocolos que no la garantizan a

priori, como el caso de IP.

Servicios requeridos por MPOA.El diseño de MPOA esta basado en una arquitectura cliente servidor, El MPOA cliente (MPC) y el Servidor MPOA (MPS), son conectados vía LANE. MPOA usa NHRP y el concepto de un ruteador virtual para proporcionar soluciones de enrutamiento. Un ruteador virtual realmente es una colección de servidores de ruta que juntos realizan la funcionalidad de la asignación de ruta de los routers más tradicionales o puentes.LANE versión 2 .0 es una parte integral de MPOA, esta soporta redes LAN sobre ATM. LANE provee comunicación con una subred, mientras el MPOA suministra comunicación de rutas virtuales entre las subredes.

NHRP establece un camino corto sobre ATM usando direccionamiento de red,

también permite el empaquetamiento de las funciones de los routers a lo largo de

una trayectoria de datos, esto proporciona una extensión al protocolo de

resolución de direcciones (ARP), que permite el salto al próximo cliente (Next Hop

Client, NHC), para enviar consultas entre diferentes LIS’s. Estas consultas son

enviadas sobre el Next Hop Server (NHS), permitiendo el establecimiento de

SVC’s a través de las subredes, las cuales en turno facilitan la comunicación entre

subredes sin usar routers intermedios. Por lo tanto solo se requiere lo siguiente:

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1. Señalización ATM (UNI3.0, UNI3.1 ó UNI4.0).

2. LANE versión 2.0.

3. Next Hop Resolution Protocol (NHRP).

Componentes MPOA.Componentes lógicos. MPOA defines los componentes lógicos que pueden

implementarse en diferentes configuraciones para satisfacer

requerimientos, la figura da la organización lógica de los componentes y

la arquitectura básica del sistema MPOA.

Figura 4.14: Arquitectura del sistema MPOA.

Dispositivos de Borde. Los dispositivos de borde son dispositivos entre los segmentos LAN y las redes ATM, basados en capas de red y direcciones MAC. El dispositivo de borde también guarda información de VCC para que pueda usarse de nuevo sin emitir las peticiones de resolución de dirección para cada nuevo flujo de tráfico, Como resultado, los dispositivos de borde no tiene que verificar con los routers cada vez que necesita una dirección.

MPOA Client (MPC). La función primaria de MPC es establecer, mantener y

terminar los caminos usados por VCC’s; MPC realiza funciones de Inter

red pero no de ruteo. Juega dos roles diferentes en el sistema MPOA,

en su rol de ingreso (IMPC) detecta el flujo de paquetes hacia un router

vía un ELAN, este entonces, encuentra el camino más corto hacia el

destino y establece una conexión VCC eliminando así routers en la

trayectoria. En su rol de egreso MPC ( EMPC) recibe los datos desde

otro componente MPOA y lo manda hasta en su destino. El MPC y el

MPS se comunican usando NHRP.

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MPOA Router. Un router MPOA es una colección de funcionalidades que

permiten el mapeo de la subred en una red ATM, contiene información sobre la

red local, direcciones MAC y ATM y también usualmente las tablas de ruteo. Los

routers MPOA comunican con los MPC’s usando NHRP (Next Hop Resolution

Protocol) para resolver direcciones destino, de tal forma que el MPC y el MPS

puedan crear caminos VCC.

MPOA Server (MPS). MPS es un componente lógico de un router que proporciona

a la Inter red información que usará MPC para establecer rutas a través

de la nube ATM. El MPS interactúa con otros servicios para proveer

información a MPC. En su rol de ingreso (IMPS) recibe las peticiones

desde los MPC y responde utilizando servicios del servidor de salto

próximo (Next Hop Server, NHS). En su rol de egreso (EMPS) reúne la

información con respecto al MPC local (entregada por MPS) y la

regresa a la entidad solicitante.

Figura 4.15 Componentes MPOA.

Operación MPOA.En lugar de usar los routers convencionales, MPOA distribuye las tareas de asignación de ruta entre los dispositivos de borde, ATM adjunta a los host que tienen los clientes y servidores de MPOA. Los clientes de MPOA remiten los paquetes de datos mientras el los servidores de MPOA proporcionan la información de la asignación de ruta. El MPC verifica la dirección del destino de los paquetes que entran desde una LAN tradicional y decide a donde serán remitidos. Si el paquete es enrutado, contiene la dirección MAC de router MPOA. El MPC toma la dirección de red del paquete a ser enrutado y resuelve en una dirección ATM, basada en la información de su propia memoria (caché) o en la

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información del servidor MPOA. Si el servidor de MPOA local no tiene la información sobre la dirección de ATM del paquete a ser enviado, manda una pregunta a otros servidores de MPOA o router usando NHRP. El destino dirección de ATM que el MPC recibe de regreso puede ser la dirección de ATM real del host, si tiene una interfaz de ATM, o la dirección del dispositivo borde más cercano del destino. El paquete puede remitirse entonces a este dispositivo borde. Una vez el MPC tiene el destino de la dirección ATM, establece un atajo directo VCC a ese destino. Si el paquete va ser enviado a un host en la misma subred, el MPC usa LANE para resolver la dirección ATM y establecer un VCC al destino.

MPOA puede dirigir el tráfico y también pueden reconocer el inicio de un dato transferido y responder con una de ruta destino. El camino SVC es entonces usado para remitir los paquetes.

Figura 4.16: Operación MPOA..

Control y Flujo de datos.En una red NBMA, el ruteo entre subredes ocurre por envió de paquetes de datos

a través del los routers intermedios, sobre la base paso por paso. MPOA identifica

el dispositivo borde, el cual puede ser un router o un host y establece un VCC

directo entre dispositivos de entrada y salida. Los paquetes de datos son remitidos

sobre este VCC, el cual salta sobre los routers intermedios y provee un camino.

Figura 4.17: Control y flujo de datos.

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Evaluación MPOA.MPOA habilita la integración de los actuales protocolos de red dentro de ATM, utilizando así los beneficios de ATM sin perder las importantes funcionalidades proporcionadas por los protocolos de inter red. MPOA integra LANE y NHRP para preservar los beneficios de la Emulación LAN, mientras permite el tráfico de subred sobre SVC’s ATM, sin la complicación de routers en la trayectoria intermedia. MPOA esta diseñada para permitir la separación de la conmutación y el enrutamiento, permitiendo beneficios tales como:

Reducción de la complejidad de los dispositivos del borde debido a la ausencia

de cálculo de rutas.

Redes altamente escalables debido a la reducción del número de dispositivos

participantes en el cálculo de rutas.

Incremento de la manejabilidad por el decrecimiento en el número de

dispositivos a ser configurados por el cálculo de rutas.

Eficiente tráfico de inter red.

MPOA habilita la posibilidad de construir grandes redes las cuales son altamente escalables y conectarlas juntas por ATM. El rendimiento y escalabilidad proporcionado por MPOA no pueden igualarse por otras soluciones convencionales LAN o WAN.

Redes Ópticas Pasivas ATM (APON).En los últimos años, se han instalado servicios avanzados en millones de hogares utilizando tecnología DSL, la mayoría mediante el ASAM (Multiplexor de Acceso de Abonado ATM) de Alcatel. Sin embargo, los recientes desarrollos han conducido a un creciente interés por parte de los proveedores, hacia la entrega de servicios de banda ancha sobre fibra. Estos desarrollos incluyen la implementación de FTTH (fibra-hasta-el-hogar) con fibra enterrada en nuevas construcciones y, en algunos casos, la instalación posterior de FTTH utilizando fibra aérea.

El desarrollo de la tecnología de redes ópticas pasivas ATM (APON) es esencial para el éxito de la implementación a gran escala de FTTH. Las distintas plataformas APON permiten a los proveedores entregar servicios de banda ancha a usuarios residenciales, cubriendo sus necesidades presentes y futuras.

En junio de 1995, cuando se formó el consorcio FSAN (Red de Acceso de Servicios Completos), formado por más de 20 operadores de telecomunicaciones de todo el mundo, acometió el desarrollo de una especificación que definiera un sistema de comunicación capaz de soportar un amplio rango de servicios. Esta iniciativa facilitaría la introducción a gran escala de las redes de acceso de banda ancha, definiendo un conjunto básico de requerimientos comunes.

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En 1998, la especificación producida por el grupo fue adoptada por la ITU como el estándar G.983.1, que define el acceso óptico de banda ancha utilizando la APON.

Acceso por Fibra Óptica.La tecnología de fibra óptica ofrece virtualmente ancho de banda ilimitado, y es ampliamente considerada como la solución fundamental para enviar acceso de banda ancha a la última milla, parte de la red donde se encuentra principalmente el cuello de botella que provoca el envío de servicios de baja velocidad, aunque hay que tener en cuenta que nuevas tecnologías como las xDSL, han logrado aumentar el ancho de bando disponible en la infraestructura de cobre existente.

No obstante, se necesita una nueva infraestructura de red que soporte las nuevas

aplicaciones que van surgiendo y las que se prevén en el futuro. Esta

infraestructura deberá permitir primeramente más ancho de banda, rápido

aprovisionamiento de servicios, y garantías de QoS a un costo efectivo y de

manera eficiente.

Las topologías que extienden la fibra óptica a través de la arquitectura de acceso

local tales como, FTTH, FTTB, FTTCab, y FTTC ofrecen un mecanismo que

habilita suficiente ancho de banda para el envío de nuevos servicios y

aplicaciones. La tecnología APON puede incluirse en todas estas arquitecturas,

como se muestra en la figura 4.18.

Figura 4.18. APON sobre las arquitecturas FTTx.

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El componente principal de una PON es el dispositivo divisor óptico (splitter) que,

dependiendo de la dirección del haz de luz, divide el haz entrante y lo distribuye

hacia múltiples fibras, o los combina en la dirección opuesta dentro de una sola

fibra. Cuando la PON se incluye en una arquitectura FTTH/B, la fibra va desde la

CO hasta un divisor óptico ubicado dentro de la casa del abonado o negocio. En la

arquitectura FTTCab, la fibra va desde la CO hasta el divisor óptico que se ubica

en un gabinete en la vecindad atendida típicamente a una distancia alrededor de

los 300 m del abonado. En la FTTC se llega con fibra hasta un gabinete más

cercano al abonado, situado alrededor de 20 m de éste.

La PON puede ser común a todas estas arquitecturas. Sin embargo, solo en las

configuraciones FTTH/B se eliminan todos los componentes electrónicos activos

de la planta exterior, por lo que en éstas la PON es más eficiente, al eliminar todos

los procesos de procesamiento de señal y codificación. Los puntos finales del

enlace están referidos como terminal de línea óptico (OLT) en la CO y terminal de

red óptica (ONT) en lado del cliente.

Funcionamiento de un APON.La APON está constituida fundamentalmente por la OLT, ONT, la fibra que soporta los componentes ópticos y un sistema de gestión de red. La OLT reside típicamente en la central, mientras que la ONT se ubica en las instalaciones del usuario. La planta externa (fibra y componentes ópticos) es totalmente pasiva. Una única fibra conecta un puerto OLT con múltiples ONT’s, utilizando filtros ópticos. Una única APON puede equiparse hasta con 64 ONT’s, aunque típicamente el rango está entre 32 y 48. La OLT puede estar hasta 20 Km. de distancia de las ONT’s, permitiendo a una APON cubrir una extensa área geográfica.

Una OLT puede soportar múltiples APON’s, lo que, combinando con la capacidad de filtrado de las APON’s, significa que una OLT puede soportar un gran número de usuarios. Las técnicas WDM que utilizan tres longitudes de onda distintas, permiten transmitir datos bidireccionales y distribución de video en fibra. En la dirección de bajada, los datos se distribuyen a 1490 nm, utilizando el protocolo TDM; en la dirección de subida, se utilizan 1310 nm en conjunción con el protocolo TDMA a fin de soportar el medio de conexión compartido multipunto a punto. La tercera longitud de onda a 1550 nm transporta la distribución de video desde la OLT a las ONT’s, constituyendo un método eficiente en coste para entregar un gran número de canales de video analógicos y/o digitales a los usuarios.

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Para el transporte de comandos, control e información de estado se utilizan celdas ATM especiales en ambas direcciones. De acuerdo con el estándar G.983, la APON puede operar a dos velocidades: 155 Mbps simétrico y 622 Mbps descendentes/155 Mbps ascendentes (asimétrico). El ancho de banda puede asignarse individualmente a las ONT’s con gradualidad por debajo de 4 Kbps.

Todas las ONT’s de una APON reciben la difusión completa de bajada de la OLT. Cada ONT supervisa la corriente de datos extrayendo solamente las celdas destinadas a ella, basándose en el valor del campo VPI/VCI de la celda ATM, que identifica a cada ONT de manera unívoca. Antes de la transmisión desde la OLT, los datos se encriptan, utilizando un proceso llamado “variación”, para asegurar la seguridad en la APON. Durante la “variación” cada ONT transmite una clave de encriptación a la OLT para que la utilice en el proceso de variación y cuya finalidad es asegurar que los datos destinados a esa ONT no estén disponibles para las demás.

En la dirección de subida, cada ONT sólo transmite datos a la OLT tras recibir un mensaje de cesión por parte de ésta, cediéndole un número de ciclos de tiempo (timeslots) en la APON. Puesto que cada ONT puede estar a una distancia significativa de las demás, y de la OLT, se utiliza un procedimiento llamado “ranging” para determinar la distancia entre cada ONT y la OLT, a fin de ajustar la asignación de los ciclos y maximizar así la eficiencia de la APON. Una APON proporciona funcionalidades FTTH completas, incluyendo datos a alta velocidad, voz en paquetes y una capa de video para servicio de video equivalente al sistema de cable, todo en una única fibra.

Terminación de línea óptica.La OLT actúa como un multiplexor para todo el tráfico de la APON y, al mismo tiempo, proporciona interfaces de la parte de red al usuario. Una única OLT puede soportar hasta 72 puertos APON. Cada interfaz de la OLT soporta una división de 1:64, proporcionando una alta cantidad de abonados. La OLT soporta las interfaces OC-3 y OC-12 con el núcleo de red, mientras que las interfaces de la APON hacia el usuario operan a 622 ó a 155 Mbps, y a 155 Mbps desde el usuario.

Terminación de red óptica.La ONT puede ubicarse en un bastidor resistente a las condiciones atmosféricas. Se instala como un Dispositivo Interfaz de Red (NID) a la intemperie, en la casa del abonado, aunque también puede instalarse en el interior o en conjunción con una pasarela, si lo requiere la implementación de la red. La ONT está equipada con una interfaz para la fibra APON, una interfaz para par trenzado para datos y voz derivada, y una interfaz coaxial de 75 ohm para proporcionar servicio de video de cable equivalente.

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Figura 4.19. terminación de red óptica para FTTH.

La Figura 4.20 muestra otra forma de cómo funciona la APON. El acceso al ancho

de banda puede obtenerse a través de distintos métodos, incluyendo TDMA,

WDMA, CDMA. TDMA en sentido ascendente y TDM en sentido descendente

fueron los escogidos por el grupo FSAN y adoptados por la ITU como estándar,

teniendo en cuenta su simplicidad y efectividad en el costo.

Figura 4.20. Funcionamiento de la APON.

La división pasiva de la información requiere acciones especiales para lograr la privacidad y la seguridad. A su vez, el protocolo TDMA es necesario en la dirección ascendente. El uso de divisores ópticos en la arquitectura de una PON permite a los usuarios compartir el ancho de banda, y de esta forma dividir los costos, permitiendo a su vez reducir el número de dispositivos opto-electrónicos necesitados en la OLT.Los sistemas APON usan una arquitectura de doble estrella. La primera en la OLT, donde la interfaz WAN se divide lógicamente y se conmuta hacia la interfaz APON. La segunda ocurre en el divisor donde la información es pasivamente dividida y enviada a cada ONT. La OLT es la interfaz entre el sistema de acceso y los puntos de servicios en la red del proveedor. La OLT se comporta como un conmutador ATM de extremo con interfaces

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APON en el lado del cliente, e interfaces ATM-SONET en el lado de la red. La ONT filtrará las celdas entrantes y solo recuperará aquellas que estén direccionadas a ella. Haciendo uso del campo de dirección de 28 bits VPI/VCI que presenta cada celda. Primeramente la OLT enviará un mensaje a la ONT para indicarle que acepte celdas con cierto valor de VPI/VCI.

Debido al uso de TDMA en la dirección de subida, cada ONT está sincronizada en tiempo con todas las otras ONT. Esto se logra por medio de un proceso de determinación de distancia, donde cada OLT debe determinar la distancia a la que se encuentra cada ONT, de tal forma que le sea asignada los slots de tiempo óptimos en los cuales pueda transmitir sin interferir con otras ONT’s. La OLT entonces enviará mensajes de concesión a través de las celdas de capa física de operación, administración y mantenimiento (PLOAM) para proporcionar los slots TDMA que son asignados a la ONT. La ONT, adapta la interfaz de servicio a ATM, y la envía hacia la PON usando el protocolo TDMA. Ethernet y T1’s son dos ejemplos de lo que puede ser transportado sobre la APON. Como la APON es independiente del servicio, todos los servicios heredados y futuros pueden ser fácilmente transportados.

Como ejemplo del formato de trama básico entre la OLT y la ONT, se muestra en la figura 4.21 el del caso simétrico con velocidades de 155 Mbps. La versión asimétrica es similar.

Figure 4.21. Formatos de trama APON.

Como se observa en la figura anterior la capacidad de carga útil en sentido descendente es reducida a 149.97 Mbps debido a las celdas PLOAM. Estas celdas son responsables de la asignación de ancho de banda a través de las celdas de concesión, sincronización, control de errores, seguridad, determinación de distancia, y mantenimiento.

En sentido ascendente la capacidad es reducida a 149.19 Mbps debido a que hay

3 bytes de overhead por celda ATM. En adición a estos 3 bytes por celda, existen

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también celdas PLOAM, donde la tasa de las mismas está definida por la OLT

para cada ONT, dependiendo de la funcionalidad requerida. La tasa mínima de

celdas PLOAM en esta dirección es una celda cada 100 ms. Esto equivale a una

PLOAM cada 655 tramas, lo cual resulta despreciable. Los 3 bytes de overhead

contienen un campo Periodo de guarda con un mínimo de 4 bits para proveer la

distancia suficiente en tiempo entre dos celdas consecutivas para prevenir

colisiones con celdas de otras ONT. La longitud de este campo es de hecho

programable por la OLT. Un campo Preámbulo es usado para sincronización de bit

y recuperación de la amplitud. El campo Delimitador es un patrón único que indica

el comienzo de la celda ATM, que puede utilizarse para efectuar la sincronización

de octeto.

Las celdas ATM son directamente convertidas a formato óptico y enviadas a la PON. Debido a la naturaleza de difusión de la PON, se emplean técnicas de encriptación por cuestiones de seguridad. En dirección ascendente, la ONT, que usa el protocolo TDMA convierte también las celdas a formato óptico para su transporte sobre la PON.

Beneficios de la APON.La APON proporciona numerosas ventajas a los operadores y usuarios finales

desde los puntos de vista operacional y de servicio. Los beneficios se detallan a

continuación:

La APON está basada en una planta exterior óptica completamente pasiva. En

general, la planta de fibra requiere menos mantenimiento que la planta de cobre. La

vida esperada de la fibra es más larga que la del cobre desde el punto de vista físico

y de la capacidad, por lo que los portadores se benefician al reducir sus costos,

permitiendo bajar los precios a los abonados.

Al no haber componentes activos entre la central y el usuario, la fiabilidad de la red

es alta y los costes de mantenimiento bajos.

Una única fibra puede ser compartida por hasta 64 usuarios en una implementación

APON, proporcionando de este modo importantes ahorros de coste.

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Desde la perspectiva de la central, la APON es una tecnología punto a multipunto,

que reduce el número de interfaces ópticas requeridas en la OLT en un factor de

hasta 64, en comparación con los sistemas punto a punto.

La naturaleza TDMA del protocolo de la APON proporciona una concentración

inherente. Solamente cuando una ONT tiene datos para enviar, requiere tiempo de

transmisión a la OLT. Debido a la distribución estadística del tráfico de datos, esta

técnica permite a los usuarios acceder a un mayor ancho de banda cuando lo

necesitan del que sería posible con implementaciones TDM.

APON utiliza ATM como protocolo de nivel 1, haciendo que todas sus capacidades

de QoS queden a disposición de servicios como voz, transporte de redes de área

local, y video, esto de acuerdo a los acuerdos de nivel de servicio (SLA’s). Aún

más, la capacidad entre la OLT y cada ONT puede ser proporcionada por software.

Esto significa que cuando los requerimientos de un usuario cambian, la oferta de

servicios puede modificarse sin necesidad de enviar un técnico al domicilio del

usuario para actualizar el servicio.

Debido a que el sistema está basado en ATM, un solo sistema de gestión puede

completamente brindar el ancho de banda extremo a extremo, ahorrando en

operaciones y mantenimiento. Además, si la interfaz de servicios es una LAN de

alta velocidad como 10/100Base-T, donde el circuito ATM constituye el factor

limitante al ancho de banda, este ancho de banda se podrá incrementar en el tiempo

hasta las limitaciones de la interfaz física ATM. Por ejemplo, si un negocio pequeño

necesita solo 1 Mbps de capacidad y en futuro requerirá 2 Mbps, entonces el

proveedor sólo proporcionará una tasa mayor al ATM PVC, en vez de establecer

más líneas T1 sobre cobre (como se hace aún en la actualidad).

También el hecho de que ATM sea la base de la PON, se puede adaptar

virtualmente cualquier servicio deseado. Los operadores pueden enviar todos sus

servicios heredados, tales como líneas T1 y T3, así como servicios LAN

transparentes (TLS) sobre la red óptica (figura 4.22).

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Figure 4.22. LAN Transparente sobre la APON.

Actualmente, los proveedores de servicio sirven a los pequeños negocios a través

de nodos en anillo SONET, los cuales son muy costosos comparados con las

ONT’s de la APON, por lo que constituye una posibilidad real la sustitución de los

mismos.

Integración de ATM y ADSLLas redes de comunicaciones de banda ancha en su mayoría emplean el ATM

para la conmutación en banda ancha. Desde un primer momento, dado que el

ADSL se concibió como una solución de acceso de banda ancha, se pensó en el

envío de la información en forma de celdas ATM sobre los enlaces ADSL y de esta

forma se sacaría provecho a la gran velocidad de acceso del ADSL.

Al nivel de enlace, algunos suministradores de equipos de central para ADSL plantearon otras alternativas al ATM, como PPP sobre ADSL y Frame-Relay sobre ADSL, pero finalmente se ha impuesto el primero. Otra alternativa que está siendo desplegada actualmente es el Ethernet sobre ADSL.

La figura 4.23 muestra el modelo de referencia específico de ADSL para el modo ATM, el cual se asemeja del establecido para la RDSI pero con algunas diferencias.

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Figura 4.23. Modelo de referencia específico ADSL para el modo ATM.

La interfaz V conecta la red de núcleo y el nodo de acceso (AN). Dentro del AN,

una interfaz lógica llamada V-C, como se define en T1.413, conecta las funciones

individuales del ATU-C a las funciones correspondientes de capa ATM. La interfaz

U conecta los ATU-R individuales en la B-NT remota a los correspondientes ATU-

Cs en el nodo de acceso. La interfaz S y T, conecta el bloque Terminación de Red

(NT) al equipamiento de distribución de red (PDN) o al Equipo Terminal (TE).

Dentro de la NT, una interfaz lógica llamada T-R, como se define en las

recomendaciones ADSL PHY, conecta la función del ATU-R a la función de capa

ATM. La interfaz R, conecta el bloque Adaptador Terminal (TA) al PDN o TE no

basado en ATM.

La información, ya sean tramas de vídeo MPEG2 o paquetes IP, se distribuye en

celdas ATM, y el conjunto de celdas ATM así obtenido constituye el flujo de datos

que modulan las subportadoras del ADSL DMT. El ATM al permitir asignar el

ancho de banda dinámicamente entre una serie de servicios y al ofrecer a los

portadores las herramientas de gestión que le dan conocimiento de los niveles de

rendimiento especificados de acuerdo al SLA, constituye la mejor variante para

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integrarse con ADSL. La amplia adopción de ATM por la gran mayoría de

proveedores DSL extiende los beneficios de ATM desde la última milla hasta el

núcleo de la red. A su vez, la gran flexibilidad y adaptabilidad que presenta ATM

para interoperar con otras tecnologías (TDM, GigE, POS/IP, Frame-Relay etc.),

dan al operador la protección de su inversión reduciendo significativamente el

costo y permitiendo así, introducirse en los segmentos competitivos del mercado.

En la actualidad, la evolución a la integración de Voz sobre DSL (VoDSL) en el lazo local, ha estimulado las inversiones de ATM en el área de acceso y núcleo de la red. Además, la evolución de los conmutadores ATM a soportar funcionalidades MPLS, visto en los conmutadores MPLS ATM LSR extienden la disponibilidad a MPLS, para el transporte de IP en el núcleo de la red.

Si en un enlace ADSL se usa ATM como protocolo de enlace, se pueden definir varios circuitos virtuales permanentes (CVPs) ATM sobre el enlace ADSL entre el ATU-R y el ATU-C. De este modo, sobre un enlace físico se pueden definir múltiples conexiones lógicas cada una de ellas dedicadas a un servicio diferente. Por ello, ATM sobre un enlace ADSL aumenta la potencialidad de este tipo de acceso al añadir flexibilidad para múltiples servicios a un gran ancho de banda.Otra ventaja añadida al uso de ATM sobre ADSL es el hecho de que en el ATM se contemplan diferentes categorías de servicio como CBR, VBR-rt, VBR-nrt, UBR, ABR, GFR, y UBR+ (UBR con MDCR), con distintos parámetros de tráfico y de calidad de servicio para cada VCC. De este modo, además de definir múltiples circuitos sobre un enlace ADSL, se puede dar un tratamiento diferenciado a cada una de estas conexiones, lo que a su vez permite dedicar el circuito con los parámetros de calidad más adecuados a un determinado servicio (voz, vídeo o datos).

La categoría de servicio más difundida para los servicios de datos es UBR, la cual

no especifica parámetros de QoS o de tráfico. Las aplicaciones que no son de

tiempo real no tienen gran necesidad de estos parámetros. Sin embargo, debido al

impacto potencial de la congestión, muchos prefieren tener un mínimo de ancho

de banda garantizado disponible para su uso. Esto se logra con las categorías

GFR o UBR+. La especificación UBR original no incorpora mecanismos para tratar

la congestión tal como PPD/EPD, que ha sido incorporado en muchos productos y

en el estándar UBR+.

Como IP está presente antes de la capa ATM, se han definido mecanismos QoS/CoS (Calidad de Servicio/Clases de Servicio) IP en dos formas:

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Mediante la arquitectura INTSERV, la cual realiza un mapeo entre los mecanismos

QoS INTSERV (mejor esfuerzo, servicio garantizado y carga controlada) y ATM,

como se define en las RFC’s 2380 a la 2382:

2380: Requerimientos para la implementación de RSVP sobre ATM.

2381: Interoperación del Servicio de Carga Controlada y Servicios Garantizados

con ATM.

2382: Estructura para Servicios Integrados y RSVP sobre ATM.

Mediante la arquitectura DIFFSERV, que presenta distintos tipos de servicios como

el Premium Services, con el mecanismo EF (Expedited Forwarding, reenvío

apresurado) y el Servicio Asegurado, con el mecanismo AF (Assured Forwarding,

reenvío asegurado), pero que no tiene definido un mapeo ATM específico, pero se

han venido realizando importantes trabajos para lograrlo en el grupo de trabajo TM

del ATM Forum y por otros investigadores.

En los módems ADSL se definen dos canales, el canal rápido y el canal de entrelazado. El primero agrupa los CVP’s ATM dedicados a aplicaciones que pueden ser sensibles al retardo, como puede ser la transmisión de voz. El canal de entrelazado, llamado así porque en él se aplican técnicas de entrelazado para evitar pérdidas de información por interferencias, agrupa los CVP’s ATM asignados a aplicaciones que no son sensibles a retardos, como puede ser la transmisión de datos.

Los estándares y la industria han impuesto mayormente el modelo de ATM sobre

ADSL. En ese contexto, el DSLAM pasa a ser un conmutador ATM con múltiples

interfaces (Figura 4.24), las interfaces WAN pueden pudieran ser STM-1, STM-4,

E3 u otras estandarizadas, y el resto ADSL-DMT. El núcleo del DSLAM es una

matriz de conmutación ATM. De este modo, el DSLAM puede ejercer funciones de

control de parámetros y conformado sobre el tráfico de los usuarios con acceso

ADSL.

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Figura 4.24. DSLAM ATM.

En la Figura 4.25 se muestra una aproximación de la torre de protocolos del ATM

sobre ADSL.

Figura 4.25. Torre de protocolos de ATM sobre ADSL.Modelo para ofrecer servicios.

El ADSL Forum ha propuesto distintos modelos para ofrecer servicios, teniendo en

cuenta las distintas alternativas de transporte en cada enlace de la conexión, los

que se muestran en la siguiente figura.

Figura 4.26. Modelos para la prestación de servicios con acceso ADSL.

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De acuerdo con lo explicado anteriormente, la solución que se ha impuesto ha

sido el envío de celdas ATM sobre el enlace ADSL (entre el ATU-R y el ATU-C

situado en el DSLAM). Por lo tanto, de los seis modelos que propone el ADSL

Forum, mostrados en la figura 4.26, los más comunes son los dos últimos.

No obstante al amplio uso de ATM sobre DSL, algunas empresas como Net to Net

Technologies, han empezado a fabricar equipamiento basado en el estándar

Ethernet, que son relativamente más baratos en costo y encapsulan a IP

directamente sobre Ethernet. Mayormente, los usuarios que requieren muy altas

garantías de seguridad y acuerdos de nivel de servicio (SLA’s) estrictos, optan por

la QoS de ATM y no por la CoS (Clases de Servicio) de IP.

Encapsulado de datos Teniendo en cuenta que la mayoría de las aplicaciones ejecutadas por el usuario, están basadas en TCP/IP, para el acceso a Internet, se hace necesario establecer un mecanismo de encapsulado del protocolo IP sobre ATM. Existen varias opciones para lograr tal propósito. Una opción aceptable es el encapsulado de IP sobre ATM según la RFC 1483 del IETF, con la modalidad de "routing", como se puede apreciar en la figura 4.27. La información útil para el usuario ("payload" o carga útil) contenida en el paquete IP, lleva varias cabeceras. Estas cabeceras, que son necesarias para que la información llegue a su destino, pero que no proporcionan información al usuario, son las que explican que el caudal percibido por el usuario sea inferior a la velocidad a la que la información se transmite realmente.

La RFC 1483 describe dos métodos para el transporte de tráfico sin conexión

sobre ATM AAL5. PDU’s enrutadas, y PDU’s puenteadas.

1. Modalidad Routing: Permite multiplexación de múltiples protocolos sobre un

único VC ATM. El protocolo encapsulado se identifica precediendo a la

PDU de un encabezado IEEE 802.2 LLC. Se conoce como Encapsulado

LLC.

2. Modalidad Bridging: Cada protocolo es transportado sobre un VC separado,

y ejecuta multiplexación basada en los VC. Se conoce como Multiplexación

de VC’s. En ella los puntos finales de la conexión AAL son entidades de

protocolo de capa 3, por lo que un VC llevará solamente un protocolo.

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Figura 4.27. Encapsulado de IP sobre ATM según la RFC 1483 (modalidad "routing").

Ambas PDU’s son transportadas en el campo de carga útil de la Subcapa de Convergencia de Partes Comunes (CPCS) de la AAL5.

En el Encapsulado LLC el protocolo de la PDU enrutada se identifica por el encabezado IEEE 802.2 LLC, el cual puede ir seguido de un encabezado IEEE 802.1a SNAP (SubNetwork Attachment Point) como cuando se encapsula IP. El header LLC está constituido de tres campos de un octeto cada uno:

Figura 4.28. Encabezado LLC.

En el encapsulado de PDU enrutada el campo CTRL toma siempre el valor 0x03

especificando una PDU de información, el DSAP es servicio de punto de acceso

destino, el SSAP es el servicio de punto de acceso origen. Cuando se está

encapsulando IP, la identificación de éste está en el header SNAP que sigue al

LLC. Para ello el LLC toma un valor específico que indica la presencia del SNAP,

el valor 0xAA-AA-03. El header SNAP tiene la forma siguiente:

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Figura 4.29. Encabezado SNAP.

El OUI (Organizationally Unique Identifier) identifica una organización la cual

administra el significado de los siguientes dos octetos, el PID (Protocol Identifier)

identifica el tipo de protocolo en cuestión que será encapsulado. Unidos ellos

identifican distintos protocolos de enrutamiento o puente. El valor OUI de 0x00-00-

00 especifica que el PID corresponde a un EtherType. Un valor PID de 0x0800

especifica IP, 0x0806 ARP, 0x8137 IPX, entre otros.

Servicios de vídeo sobre ADSL.La arquitectura de servicios de video punto a punto ofrece la provisión de nuevas

aplicaciones de servicios de video entre las que se incluyen televisión de difusión,

VoD, servicio de video personalizado estilo VCR (Video Cassette Recorder),

difusión interactiva y comercio por TV (T-Commerce). El suministro de servicios de

video que usan tecnología ADSL es una alternativa competitiva para la próxima

generación de TV interactiva por infraestructuras de cable y de satélites. La red

ADSL es punto a punto desde el DSLAM al abonado, suministrando un enlace

dedicado en los dos sentidos al abonado. En la dirección descendente, sólo se

entrega al abonado el contenido de video seleccionado, tanto como canal de TV

de difusión, como programa VoD. El ADSL da más escalabilidad que los servicios

ofrecidos por cable y satélite, los cuales llegan hasta aproximadamente 500

canales de emisión. Una red ADSL puede ofrecer alrededor de mil canales.

(Teóricamente no hay límite, ya que la última milla es un enlace dedicado).

Con el desarrollo de la tecnología ADSL y de algoritmos mejorados de compresión

de video, los suministradores de servicios de telecomunicaciones pueden ofrecer

canales de video de alta calidad, como una calidad DVD codificada a una

velocidad de 3.5 Mbps MPEG-2. Algunos vendedores de código suministran

velocidades binarias MPEG-2 menores de 3 Mbps, mientras que MPEG-4

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mantiene la promesa de video con calidad de emisión a velocidades menores de

1.5 Mbps, y una calidad de TV analógica a una tasa de bits de 500 a 700 Kbps.

Esto hace que el despliegue comercial de este servicio ya pueda comenzar. El

ADSL puede entregar un flujo de bits de hasta 8 Mbps en líneas de alta calidad y

en distancias relativamente cortas. Mientras que muchas líneas no soportarán esta

velocidad binaria, las tecnologías que ofrecen ancho de banda incrementado, tales

como VDSL, algoritmos más potentes de compresión, procesadores de vídeo de

alto rendimiento y un mayor crecimiento de la red, prometen que el alcance de

video con DSL llegue a la mayoría de los hogares en los próximos años.

Voz sobre ATM (VoATM).VoATM tiene diferentes fases de desarrollo:

1. Trunking dinámico (DTR1 y DTR2)

2. Switcheo de nueva generación (NGS): switcheo híbrido.

3. Servidor telefónico (TeS)

Trunking dinámico.El trunking dinámico permite a los troncales entre switches ser configurados

dinámicamente dependiendo de la carga de tráfico. En una red STM (modo de

transferencia síncrono) tradicional el número de troncales entre switches es fijo y

depende de la carga durante las horas de mucho tráfico, esto lleva a inutilizar la

capacidad durante horas con poco tráfico. En cambio transportando el tráfico de

voz sobre una red multiservicio de ATM los servicios con diferentes horas pico

pueden compartir los recursos de una manera más eficaz.

Las compañías pueden proporcionar servicios de voz y datos en redes separadas,

sin embargo al tener dos diferentes redes involucra perdida de dinero y capacidad.

En lugar de la tecnología tradicional podrían interesarse en construir una red que

soporte ambos servicios. ATM permite a las compañías usar la misma red para

tráfico de voz y datos, lo cual significa ventajas en términos de reducción de

costos. Un primer paso es tener troncales fijos, los PVC’s en ATM garantizan los

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recursos en ancho de banda para esta líneas principales de voz entre switches de

ATM. Sin embargo en el trunking dinámico este concepto se desarrolla mejor

permitiendo un uso todavía más eficaz del ancho de banda.

El principal objetivo del trunking dinámico es permitir al proveedor de servicios

usar el ancho de banda para voz eficientemente, tomando ventaja en las horas

pico mediante el cambio de rutas, además se puede permitir tráfico de voz y datos

para compartir una red de transporte común. La filosofía del sistema es

proporcionar y reutilizar la funcionalidad de los actuales switches telefónicos y al

mismo tiempo tener acceso a todas las características de datos de los nuevos

switches. Hay varias versiones del trunking dinámico: a) la primera revisión

(DTR1) es una versión de prueba; b) la segunda revisión (DTR2) contiene

características más avanzadas entre las interfaces del switch telefónico y el switch

ATM; y c) una tercera revisión que está siendo objeto de estudio.

DTR1.DTR1 proporciona la asignación dinámica del ancho de banda en la red ATM pero

la cantidad de E1’s entre el switch telefónico y el switch ATM no se reducirá. La

reducción de costos en la red de ATM será la posibilidad de usarse para transmitir

datos.

El switch telefónico le indicará al switch ATM (sobre una conexión 10base T)

cuando se necesite mayor o menor capacidad en la red, entonces el switch ATM

fijará o liberará una línea principal a la red destino requerido por el switch

telefónico. La ruta virtual VP contendrá uno o varios sistemas PCM. No es

necesario preparar una nueva conexión a través de la red ATM para cada nueva

llamada.

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Figura 4.30. Trunking dinámico R1.

DTR2.En la segunda revisión será posible usar tráfico agrupado con E1 y STM-1

(Transporte síncrono módulo 1, es una interface física SDH para la transmisión

digital en ATM) entre switches telefónicos y switches ATM, de esta manera las

interfaces del switch telefónico pueden ser calculadas para el tráfico total

agregado de o para el intercambio, en lugar de calcular para cada flujo de tráfico

por separado. El switch ATM preparará las líneas principales troncales al destino

deseado dependiendo de la carga de tráfico.

El ahorro efectivo de costos de hardware (del 5% al 25% de E1’s) puede lograrse

usando la técnica de agrupamiento con la cual se podrán compartir rutas y

recursos para la transmisión.

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Figura 4.31. Trunking dinámico R2.

Switcheo de nueva generación - switcheo híbrido.Switcheo de nueva generación (NGS) es el nombre que British Telecom le dio a la

combinación del switch telefónico con el switch ATM, también es llamado switch

híbrido, y su objetivo es modernizar e incrementar la capacidad de una red.

El switch híbrido es la interconexión del existente switch telefónico y el sistema de

switcheo ATM. El switch telefónico se usa para organizar la aplicación de tráfico

de banda estrecha, mientras que el switch ATM proporciona la conectividad física,

el ancho de banda y servicios MPLS (Multi Protocol Label Switching).

Las plataformas que comprenden el switch híbrido son capaces de funcionar de

forma autónoma, hay dos interfaces entre el switch telefónico y el de ATM, uno

para el transporte de señalización y conexiones de voz entre las dos plataformas,

y otro para el control de enlace. El control de enlace se usa para la comunicación

entre los procesadores del APZ y el switch ATM.

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Figura 4.32. El switch híbrido.

Cada componente del switch híbrido opera sin el conocimiento de la estructura

interna del otro sistema. El switch telefónico ve al switch ATM como un número

lógico adicional de un grupo de puertos. De forma similar el switch ATM ve al

switch telefónico como una unidad de control para las conexiones de voz. El

switch híbrido tiene la capacidad para encaminar las llamadas a través de

cualquier grupo de switches telefónicos (GS) y/o los switches centrales ATM (SC).

La última arquitectura de la red híbrida es tener todas las líneas principales

conectadas al switches ATM aunque se tengan un grupo reducido de switches

ATM soportando las señales de las terminales.

El switch híbrido tiene más flexibilidad comparada al trunking dinámico, la

flexibilidad esta en como las interfaces consideran el tráfico de voz para que

pueda entrar y salir del switch. Las diferentes conexiones para el tráfico de voz a

través de los switches híbridos en una red de tránsito se muestra en la figura 4.33.

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Figura 4.33. Diferentes conexiones a través de switches híbridos.

La conexión de conversación establecida en HS1 es de un intercambio local

conectado a una tarjeta de emulación de circuito en el switch ATM, la conexión

solo se switchea de STM a ATM. HS2 trabaja en este caso como un nodo de

tránsito en la red ATM. La conexión termina en HS3 y la conversación es

switcheada sobre un intercambio local vía switch telefónico. En el switch híbrido la

voz puede pasar solamente a través del switch ATM, del switch telefónico ó en

ambos, siendo esta una diferencia con el trunking dinámico en donde todas las

llamadas de voz tienen que pasar forzosamente por el switch telefónico.

Servidor telefónico TeS.La solución de servidor de telefonía soporta la visión de tener una conectividad de

red con diferentes servicios de red. El switch telefónico es el nodo para telefonía y

tendrá el control de la llamada considerando que el switch ATM tendrá en control

de la conexión, esto significa que el switch telefónico no switchea ninguna llamada

realmente, solamente la señalización de tráfico pasa a través del switch telefónico.

La propia llamada de voz es totalmente switcheada dentro de la red ATM usando

SVC’s. Por consiguiente el intercambio del switch telefónico no necesita un grupo

de conmutadores.

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Figura 4.34. Red servidor telefónico.

Esta solución podría verse como un desarrollo extenso del switch híbrido donde el

conmutador telefónico usa la red ATM como un grupo de switches distribuidos. El

switch ATM localizado con el switch telefónico se llama emulador de switcheo

(SE).

Un TeS puede controlar varios switches ATM pero un switch ATM no puede

controlarse por mas de un TeS. El número de TeS necesitados en una red es solo

cuestión de la capacidad de procesamiento, la red será dividida en dominios en

donde un TeS controlará las aplicaciones de telefonía en cada dominio.

Futuro de la tecnología ATM.La visión de ATM es que se pueda construir una red completa usando los principios de conmutación y multiplexación ATM para soportar una amplia gama de servicios, tales como: Voz, datos por paquetes, vídeo, imagen, circuitos virtuales y emulación de LAN’s.

Los precios de equipo ATM comenzarán a ser más competitivos.

ATM continuará su expansión en segmentos de conexión entre redes.

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Las actuales plataformas de comunicación se integrarán a switches ATM, lo

que permitirá la interconexión de más redes.

Los anchos de banda usados por ATM tendrán un impacto grande en WAN’s.

Una parte importante de ATM es que el usuario puede definir y pagar por la

calidad de servicio qué demande.

ATM se ha diseñado para ser escalable y flexible, esto asegura que ATM

permanecerá durante mucho tiempo.

Resumen.Con tecnología ATM se consigue crear una red de transporte de banda ancha de topología variable, ya que ATM no tiene una topología fija asociada. El secreto de la tecnología ATM para transmitir cualquier tipo de tráfico, es la descomposición de los paquetes de las capas superiores en celdas de tamaño pequeño y fijo. ATM está diseñado para poder interactuar con otras tecnologías de redes como Ethernet y Token Ring, usadas generalmente en redes LAN, pero incluso puede reemplazarlas, con desarrollos como LANE (Lan Emulator), que permiten operar la red ATM como si fuera una Ethernet más rápida. Ello puede hacer de ATM una solución integral, que sea usada en redes LAN, WAN, o en backbone de redes.

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CONCLUSIONES.

Podemos hacer una distinción entre lo que se entiende como telecomunicaciones

(transmisión de información a distancia mediante un proceso electromagnético) y

transmisión de datos, que es la transmisión, procesamiento y distribución de

información codificada utilizando computadores y las facilidades que nos

proporcionan las telecomunicaciones. Las empresas y corporaciones demandan

ambos tipos de servicios; específicamente diseñados para cubrir sus necesidades

y es por ello que casi todos las compañías de redes públicas, de telefonía fija,

móvil o datos, ofrecen servicios de Comunicaciones Corporativas con prestaciones

y facilidades propias de una red privada de telecomunicaciones, que incluyen la

integración de servicios de voz y datos tanto a escala nacional como internacional,

con lo que las empresas disponen de una única red y único acceso a la misma

(convergencia), que facilitan sus comunicaciones.

Una vez que las redes tipo Ethernet proliferaron, extendiéndose su uso, la

industria de la computación no realizó más esfuerzos por desarrollar una nueva

tecnología para implantar redes de alta velocidad y convertirla en un estándar. En

respuesta a esto, la industria telefónica comenzó a desarrollar la tecnología ATM

para satisfacer sus nuevos requerimientos de comunicación. Ante las perspectivas

del potencial de la nueva tecnología, muchos fabricantes de equipos de

computación establecieron, en conjunto con las compañías telefónicas, el ATM

Forum, como guía del futuro de ATM.

La principal expectativa de la tecnología ATM, es su promesa de poseer la

capacidad de transmitir información a cualquier lugar a una velocidad que podría

exceder 1 Gbps; se espera que ATM siga evolucionando y bajando sus costos,

para poder ofrecer en forma competitiva, equipos ATM al nivel de usuario final.

ATM ofrece al usuario las ventajas de un sistema TDM, soportando voz con

buena calidad, y además las ventajas de un sistema de conmutación de paquetes,

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aprovechando al máximo el ancho de banda disponible. Para el mayor

aprovechamiento de la red, se requieren enlaces de alta velocidad y calidad, ya

que la idea de los nuevos protocolos, es reducir la redundancia y aumentar la

capacidad del canal de transmisión. ATM es un sistema integrado de transmisión

de voz, datos, imágenes y video, que resuelve de forma global las necesidades de

comunicación de las empresas; todo esto sobre la misma línea de acceso, a la

vez, que los aísla al máximo de los problemas de gestión y mantenimiento con el

grado de calidad acordado. El protocolo ATM se puede considerar como una

evolución de Frame Relay, con la diferencia de que en vez de utilizar paquetes de

longitud variable se usan celdas de tamaño fijo; se introduce poca información

adicional para el control de errores, confiando en la robustez del medio y en la

capacidad del destino en detectar errores. También supone una evolución en la

conmutación ya que permite la definición de múltiples conexiones virtuales a

velocidades constantes, lo que permite garantizar la calidad de servicio tan

importante para algunas aplicaciones, que en definitiva constituye la potencialidad

de ATM.

Sin embargo, cumplir lo anterior no parece muy fácil. La experiencia y

funcionamiento de las compañías telefónicas se basa en la conmutación de

circuitos, la cual ha perdurado por muchos años. Y puesto que la tecnología ATM

consiste básicamente en la conmutación rápida de paquetes, parece difícil que

una tradición de tanto tiempo cambie rápidamente. Por experiencia, esta transición

apunta a ser lenta y progresiva, por lo cual, pasará algún tiempo antes que la

totalidad de las compañías telefónicas funcionen con esta tecnología. Por lo que

los costos de reemplazo del sistema telefónico actual por un sistema con

tecnología ATM, no se justifican plenamente. Aquí entonces, el problema parece

ser del mercado potencial de clientes para estos nuevos servicios y sus costos y

calidad.

El mundo de las redes de acceso de banda ancha es muy diverso, distinguiéndose

por el medio de transmisión empleado, técnica de acceso al medio, tipo de

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modulación empleada, velocidades alcanzadas, entre otras. El objetivo de todas

es lograr que sobre una única infraestructura se transporten todos los tipos de

servicios. Esto ha provocado una gran competencia, sin embargo la tecnología

ATM se ha establecido a escala mundial como la que ofrece un nivel mayor de

integración de servicios, constituyendo la forma básica de transporte que

implementan muchas de las tecnologías de acceso. Por tal motivo, a diferencia de

cómo piensan muchos, al ATM le quedan muchos años de existencia antes de

desaparecer.

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GLOSARIO.

AAL ATM Adaptation Layer. Colección de protocolos

estandarizados que proporcionan servicios a las capas altas,

por adaptación del tráfico de usuario a formato de celda. El

AAL se divide en subcapa de convergencia (CS) y Subcapa

de segmentación y reensamble (SAR).

AAL1 AAL Type 1. Protocolo estándar usado para transporte de

tráfico con tasa de bit constante (CBR), por ejemplo audio y

video y para emulación de circuitos como E1.

AAL2 AAL Type 2. Protocolo estándar que soporta tasa de bit

variable en conexiones dependientes de tiempo (VBR-RT).

AAL3/4 AAL Type 3 and 4. Protocolo estándar para soportar tráfico

orientado a conexión y sin conexión con tasa de bit variable

(VBR).

AAL5 AAL Type 5. Protocolo estándar para soportar el tráfico ligero

con tasa de bit variable (VBR). También usado para soportar

servicio de frame relay.

ABR Available Bit Rate. Uno de los dos tipos de servicios de

“mejor esfuerzo” (el otro es UBR), donde la red no garantiza

entrega de celdas. Sin embargo, la red si entrega una mínima

tasa de bit para la transmisión de usuario, realizando

esfuerzos para conservar al mínimo la pérdida de celdas,

tanto como sea posible.

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ANSI American National Standards Institute. Organización

Norteamericana de normas tecnológicas.

ARP Address Resolution Protocol. Protocolo TCP/IP usado para

resolver direcciones locales por mapeo de direcciones físicas

(por ejemplo MAC), a direcciones IP.

ATM Asynchronous Transfer Mode. Conmutación de banda ancha

y multiplexaje orientado a conexión, de alto rendimiento de

tecnología integrada para soportar servicios B-ISDN. Ya que

no es necesario control de reloj alguno, es llamado

Asíncrono. La información es transmitida a muy altas

velocidades y tamaño fijo de paquetes llamados celdas. Los

flujos de tráfico son distinguidos y soportados por diferentes

clases de QoS.

ATM Forum Grupo fundado por vendedores y compañías de

telecomunicaciones; cuerpo encargado de crear normas,

recomendaciones e implementar especificaciones.

ATM Layer La segunda capa del conjunto de protocolos del modelo ATM,

esta capa procesa las celdas, sus funciones incluyen, uso de

parámetros de control y soporte de clases de QoS.

ATM-SAP ATM-Service Access Point. La interfase física en la frontera

entre AAL y la capa ATM.

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BASize Buffer Allocation Size. Campo de 1 byte en el encabezado

CPCS-PDU que indica el fin de recepción necesario para

reensamblar el CPCS-PDU.

Best Effort Una clase de QoS en la cual no se especifican los

parámetros de tráfico y no hay garantía de entrega. “Mejor

esfuerzo” incluye UBR y ABR.

B-ICI Broadband Inter-Carrier Interface. Interfase que soporta

servicios de conexión entre redes públicas ATM y

prestadores de servicios.

B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network.

Plataforma de protocolos, incluidos por ITU-T para soporte

de transmisión integrada de alta velocidad de datos, audio y

video usada en ATM.

BOM Beginning of Message. Un PDU que constituye el inicio de un

mensaje.

BT Burst Tolerance. Tolerancia de ráfaga medida en segundos,

es equivalente a MBS (medida en celdas); se usa solamente

para VBR y es empleado como medición (parámetro leaky

bucket), para conformar el chequeo del SCR.

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CAC Connection Admission Control. Una función ATM que

determina si una petición de conexión de canal virtual será

aceptada o rechazada.

CBR Constant (or Continuous) Bit Rate. Una de las cinco clases de

servicios ATM. CBR soporta la transmisión de continuos

flujos de bits de información donde, tal como la voz y video,

necesitan la reunión de ciertos requerimientos de clase QoS.

CCITT Consultative Committee on International Telegraphy and

Telephony. Cuerpo de normas y especificaciones que publica

recomendaciones que cobren un ancho espectro de áreas

que incluyen definición de términos, principios básicos y

características, protocolos de diseño, descripción de modelos

y otras especificaciones, comúnmente conocido como ITU-T.

CDV Cell Delay Variation. Parámetro QoS que mide la

diferencia entre el retardo de una sola celda transferida

(CTD) y el retardo de transferencia esperada, esto da un a

medida que tan cerca las celdas son espaciadas en un

circuito virtual.

CDVT Cell Delay Variation Tolerance. Usado en tráfico CBR,

especifica la tolerancia aceptable de CDV.

Cell Unidad básica de transmisión ATM, la cual es un

paquete de 53 bytes, consistentes en 5 bytes de encabezado

y 48 bytes de payload. El tráfico de usuario es segmentado

en celdas en la fuente y reensamblado en el destino.

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Cell header El encabezado de celda ATM contiene información de

control con respecto al destino, ruta y control de flujo. Más

especificaciones están contenidas en los campos: GFC, VPI,

VCI, PT, CLP y HEC.

Classical IP IETF definió protocolos para desarrollar IP sobre redes ATM,

tal que las aplicaciones comunes de IP (por ejemplo FTP,

Telnet, SMTP y SNMP) pueden soportarse en un medio ATM.

El principal problema del transporte IP sobre ATM son el

encapsulado de paquetes y la resolución de direcciones.

CLP Cell Loss Priority. Campo de 1 bit en el encabezado de

la celda ATM; si CLP = 1 la celda puede ser descartada en

situaciones de congestión.

CLR Cell Loss Ratio. Parámetro QoS que da la relación de

las celdas perdidas del número total de celdas transmitidas.

Connection- Oriented Network Servicio de comunicaciones donde una conexión

inicial entre puntos finales (fuente y destino) es puesta,

ejemplos de esto son ATM y frame relay.

COM Continuación de mensaje. Un PDU es parte de un mensaje.

CPCS Common Part Convergence Sublayer. Parte de la

subcapa de convergencia AAL convergence (CS); siempre

esta presente en la implementación de AAL, su tarea es el

control del paso de una a otra subcapa de AAL (SAR,

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SSCS); soporta funciones estandarizadas de AAL’s: AAL 1,

AAL3/4 y AAL5.

CPI Common Part Indicator. Campo de 1 byte en el encabezado

del CPCS-PDU en AAL3/4. El CPI indica el número de bits

contenidos en el campo BASize.

CRC Cyclic Redundancy Check. Técnica de detección que emplea

un algoritmo matemático el cual calcula sobre la base de bits

transmitidos, es un valor que se agrega a la información del

mismo paquete. El receptor usa el mismo algoritmo, recalcula

el valor y compara con el valor recibido si no son iguales, se

considera error de bit.

CS Convergence Sublayer. La mitad alta de AAL. CS es dividido

en dos subcapas, la parte común (CPCS) y el servicio

específico (SSCS). Este servicio depende y es función

incluida de la manipulación de la variación del retardo de

celda (CDV), frecuencia de la fuente de reloj y la corrección

de error (FEC); en general el CS define los servicios y

funciones necesarias para conversiones entre protocolos

ATM y no ATM.

CS-PDU Convergence Sublayer Protocol Data Unit. El PDU usado en

el CS para pasar información entre las capas más altas en el

SAR, donde la información es convertida dentro de celdas.

CTD Cell Transfer Delay. Parámetro QoS que mide el promedio de

tiempo para que una celda se transfiera desde la fuente a su

destino sobre una conexión virtual (VC). Este es la suma de

cualquier retardo en codificación, decodificación,

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segmentación, reensamble procesado de celda y colas de

espera.

Datagram Un modo de transportar paquetes enrutados

independientemente y pueden seguir diferentes caminos que

no garantiza la secuencia de entrega.

DCC Data country code.

DCE Data Communications Equipment. Dispositivo en el lado de

usuario final, El DCE actúa como un punto de acceso al

medio de transmisión.

DTE Data Terminal Equipment. La computadora (PC o

workstation) que proporciona el acceso a las comunicaciones

de usuario final. Su contraparte es DCE con el cual señaliza.

DSU Data Service Unit. Equipo del lado de usuario que actúa

como interfase entre baja velocidad y servicios de alta

velocidad.

E.164 Formato de direccionamiento de 8 byte definido por ITU-T. Se

usa típicamente en redes públicas y es proporcionado por los

proveedores de telecomunicaciones en ATM.

ELAN Emulated LAN. LAN, con una espina dorsal en ATM sobre la

cual funciona LANE, conocido como emulador LAN.

ETSI European Telecommunications Standards Institute. Cuerpo

de normas Europeo equivalente a ANSI. Proporciona

estándares para la telecomunicación Europea.

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Frame Relay Tecnología de conmutación de paquetes para proporcionar

un a entrega confiable de paquetes sobre circuitos virtuales.

Algunos de los conceptos de frame relay han sido

incorporados en las redes ATM.

GCRA Generic Cell Rate Algorithm. Modelo de referencia

propuesto por el ATM Forum para definir la conformación de

celdas en término de ciertos parámetros de tráfico.

Usualmente es referido como el algoritmo Leaky Bucket.

LAN Local Area Network. Red de alta velocidad que interconecta

PC’s, terminales estaciones de trabajo, servidores,

impresoras y otros periféricos en cortas distancias.

LANE Igual que LAN Emulador.

LAN Emulation Técnica que especifica las interfases y protocolos necesarios

para proporcionar soporte a la funcionalidad LAN y

conectividad en un medio ATM, tal que los protocolos LAN

puedan ser operables con los protocolos ATM, sus interfases

y dispositivos.

Leaky Bucket Algoritmo de control de flujo, donde las celdas son

monitoreadas para ver si cumplen con los parámetros de

conexión. Las celdas inadecuadas son etiquetadas como

violadoras o caídas de la red. La analogía es tomada de un

cubo (buffer de memoria) con un

agujero en su base que permite flujo (las celdas) con cierta

velocidad (ver también GCRA, traffic contract, UPC).

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LE Igual que LAN Emulation.

LE-ARP LAN Emulation ARP. El ARP es usado en LANE para vincular

una petición de dirección ATM a la dirección MAC.

LEC LAN Emulation Client. La tarea de un LEC que es localizada

en un sistema final ATM y mantiene tablas de resolución de

direcciones datos tráfico.

LES LAN Emulation Server. Servidor que mantiene el apoyo a

LANE para el protocolo de resolución de direcciones (LE-

ARP), un LES es individualmente identificado por una

dirección de ATM.

LECS LAN Emulation Configuration Server. Servidor cuya función

principal es proporcionar información de la configuración a un

LEC.

LLC Logical Link Control. Mitad alta de la capa de enlace de datos

en las LAN’s. LLC efectúa control de errores, transmisión,

multiplexado y funciones para control de flujo. (Ver también

MAC).

LMI Local Management Interface. Interfase definido por ITU-T que

provee un sistema final ATM de usuario, con información

administrativa de red (ver ILMI).

LNNI LAN Emulation Network Node Interface. NNI entre el servidor

LANE (LES, LECS, y BUS).

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LUNI LAN Emulation User Network Interface. UNI entre una LEC y

la red LANE.

MAC Medium Access Control. Conjunto de protocolos que hacen

parte del enlace de datos y forman la base de las

especificaciones IEEE LAN. Generalmente MAC determina la

forma en que los dispositivos pueden transmitir dentro de una

red.

LUNI LAN Emulation User Network Interface. Es el UNI entre una

LEC y la red LANE.

MAC Medium Access Control. Conjunto de protocolos que

conectan la capa del enlace de datos y forma básica de la

especificación IEEE LAN. Generalmente MAC determina el

camino par dispositivos que pueden transmitir en la red

MBS Maximum Burst Size. Parámetro de tráfico que especifica el

máximo número de celdas que pueden transmitirse a una

tasa máxima(PCR).

MCDV Maximum Cell Delay Variation. Es el máximo CDV sobre una

clase de QoS dado.

MCLR Maximum Cell Loss Ratio. Como el nombre sugiere, MCLR

es el máximo CTD sobre una clase de QoS dado, definido

para tráfico CBR y VBR y para celdas con CLP=0.

MCR Minimum Cell Rate. Parámetro que da la mínima relación a la

cual la celda puede transmitirse por una fuente sobre una

conexión virtual.

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MCTD Maximum Cell Transfer Delay. Como el nombre lo sugiere,

MCTD es el máximo CTD sobre una clase de QoS dada.

MPOA Multiprotocol Over ATM. Conjunto de normas para soportar

protocolos de enrutamiento, desarrollados en LANE y NHRP

que

deben soportar switches, servidores y host, todos anexados a

la red ATM.

Multimedia Manera de presentar al usuario una combinación de

diferentes formas de información tales como: texto, datos,

imagen , video , audio o gráficas.

NHRP Next Hop Resolution Protocol. Protocolo propuesto para

resolución de direcciones en ATM basado en IP Clásico. Si

un nodo no puede atender una petición de dirección, esta es

enviada al próximo servidor en ruta, hasta que finalmente la

dirección ATM-IP pueda ser lograda permitiendo enlace entre

subredes de IP lógico

N-ISDN Narrowband Integrated Services Digital Network. Predecesor

del B-ISDN. N-ISDN abarca la norma original para ISDN.

NNI Network Node Interface (or Network-to-Network Interface).

Norma ITU-T que especifica un interfase entre de la misma

red. ATM Forum distingue entre dos estándar: uno para

redes privadas llamado P-NNI y otro para redes públicas

conocido como NNI.

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NSAP Network Services Access Point. En el ambiente OSI es el

SAP entre la transporte el cual identifica un DTE por su

dirección única.

OAM Operations, Administrations and Maintenance. Acciones

administrativas y de supervisión con respecto a la

observación y desempeño de la red; se usan celdas de tipo

especial para llevar información relacionada con OAM.

Octet 8 bits o un byte.

OSI Open Systems Interconnection. El modelo de referencia OSI

introducido por International Organisation for Standardisation

(ISO) consiste de 7 niveles, cada uno especifica los

protocolos y funciones requeridas para comunicar dos nodos

usando la infraestructura de la red (el medio físico, los

interruptores, routers, bridges, multiplexers y nodos

intermedios).

Payload Parte de la celda ATM, este contiene la información actual a

ser transportada, ocupa 48 bytes (ver PTI).

PCR Peak Cell Rate. Parámetro de tráfico que da la máxima

relación a la cual las celdas pueden transmitirse.

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy. Jerarquía que se refiere a

interfases para transmisión digital. Originalmente desarrollado

para eficientar portadoras de voz digitalizados sobre pares de

alambre.

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PDU Protocol Data Unit. Termino originalmente usado en el

modelo OSI para describir el pasó de mensajes por las

diferentes capas. El PDU contiene encabezado, datos e

información de cola, también conocido como mensaje.

P-NNI Private Network Node Interface. Es el usado entre reden

privadas.

P-UNI Private User Network Interface. Es el UNI conectado entre el

usuario y una red privada.

PT Payload Type. Ver PTI.

PTI Payload Type Identifier. 3 bit del encabezado en la celda

ATM, para codificar información con respecto al AAL.

PVC Permanent Virtual Connection. Una conexión virtual

permanente se establece por administración de la red, entre

un origen y un destino y siempre esta conectada.

QoS Quality of Service. Término que se refiere al desempeño de

ATM y parámetros que caracterizan el tráfico sobre una

conexión virtual dada, esos parámetros incluyen CLR, CER,

CMR, CDV, CTD.

QoS Classes Quality of Service Classes. El ATM Forum en función de QoS

definió cinco clases de servicios:

Class 0 Refiere servicios de “mejor esfuerzo”.

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Class 1 Especifica parámetros para emulación de circuitos,

CBR (no comprimido), video y VPN. AAL 1 soporta esta clase

de conexión orientada a servicio.

Class 2 Especifica parámetros de VBR, audio y video. AAL2

soporta esta clase orientada a la conexión.

Class 3 Especifica parámetros para transferencia de datos

orientado a conexión. AAL3/4 y principalmente AAL5

soportan esta clase de servicio.

Class 4 Especifica parámetros para transferencia de datos

sin conexión. AAL3/4 o AAL5 pueden utilizarse para soportar

esta clase.

RTT Round-Trip Time. Tiempo de viaje entre una fuente y un

dispositivo, tal como un switch.

SAAL Signalling AAL Servicio específico de las partes del protocolo

AAL responsable por la señalización, esta especificación fue

desarrollada por ITU-T.

SAP Service Access Point. Interfase física entre las capas en el modelo OSI. Las

capas más bajas proveen servicios a las capas más altas a

través de este interfase por envío de PDU's.

SAR Segmentation and Reassembly. Parte baja de AAL. SAR

inserta los datos desde las tramas de información dentro de

la celda. Cada tipo de AAL tiene su propio formato.

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SAR-PDU Segmentation and Reassembly Protocol Data Unit. PDU de

48 octetos que la subcapa SAR intercambia con la capa

ATM.

SCR Sustainable Cell Rate. Parámetro de tráfico que caracteriza

una ráfaga y especifica el máxima velocidad promedio a la

cual las celda pueden enviarse sobre una conexión virtual

dada. Puede definirse como la relación de MBS y el tiempo

mínimo de arribo de ráfaga.

SDH Synchronous Digital Hierarchy. Una jerarquía que designa

interfases para transmisión digital de muy alta velocidad

sobre enlaces de fibra óptica (ver SONET).

SEAL Simple Efficient Adaptation Layer. Otro manera de nombrar a

AAL5.

Service Types Hay cuatro tipos de servicios: CBR, VBR, UBR y ABR.

CBR y VBR son servicios que garantizan entrega de celdas,

mientras que UBR y ABR son descritos como servicios de

mejor esfuerzo

SN Sequence Number. Parte del encabezado del SAR-PDU (2

bits en AAL 1, 4 bits en AAL3/4). SN es usado como contador

de secuencia para detectar pérdida de conteo o secuencias

no insertadas.

SNP Sequence Number Protection. Campo de 4 bit en el

encabezado de AAL 1 en el SAR-PDU. Contiene el CRC y el

campo de paridad.

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SONET Synchronous Optical Network. Es un estándar definido por

ANSI para alta calidad digital en transmisión óptica. Ha sido

reconocido como la norma Norteamericana para SDH.

SS7 Signalling System Number 7. Señalización por canal común,

es un estándar desarrollado por CCITT. SS7 fue diseñado

para proveer el control interno y necesidades de la red

inteligente en ISDN.

SSCF Service Specific Co-ordination Function. Parte de SSCS,

porción de SAAL. Entre otras funciones, SSFC provee una

interfase para datos de usuario suministrando independencia

de las subcapas (ver también SSCOP).

SSCOP Service Specific Connection-Oriented Protocol. Parte de

SSCS que es porción de SAAL. SSCOP es un protocolo fin a

fin que proporciona detección de errores por retransmisión y

reporte de estado entre el emisor y el receptor mientras que

garantiza integridad en la entrega (ver también SSCF).

SSCS Service Specific Convergence Sublayer . Uno de los dos

componentes de la subcapa de convergencia (CS) de AAL,

particular para el tráfico de clases de servicio. SSCS ha sido

desarrollado para soportar ciertas aplicaciones de usuario

tales como LANE y transporte de alta calidad en video.

SSM Single Segment Message. Es un mensaje que contiene un

solo PDU.

ST Segment Type. Campo de 2 bit en el encabezado SAR-PDU

que indica si este es un mensaje BOM, COM, EOM o SSM.

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SVC Switched Virtual Connection. Conexión que se pone o se

quita automáticamente por medio de señalización.

Switch, ATM Dispositivo responsable de la conmutación de celdas.

TCP Transmission Control Protocol. Protocolo estandarizado

desarrollado para interconexión de redes basadas en IP. Es

responsable recuperación de errores, entrega confiable fin a

fin y control de flujo.

TCP/IP Colección de protocolos de Internet que combina TCP y IP.

Ampliamente usada en aplicaciones tales como telnet, FTP.

Telnet Protocolo de terminal virtual asíncrona que permite el acceso

remoto.

TeS Telephony Server.

UBR Unspecified Bit Rate. Uno de los tipo de servicio de “mejor

esfuerzo” (el otro es ABR), donde ningún parámetro de tráfico

se especifica.

UDP User Datagram Protocol. Protocolo de transporte sin

conexión y sin garantía en la secuencia de entrega de

paquetes.

UNI User-Network Interface. Interfase definida como el conjunto

de protocolos y características de tráfico, entre el usuario y el

switch ATM.

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Traffic Contract Acuerdo entre el usuario y administrador de la red, con

respecto a QoS proporcionada por la red, para tráfico de

parámetros predeterminados.

UPC Usage Parameter Control. Una forma de control de tráfico

que revisa y da fuerza a los usuarios conformado con el

contrato de tráfico y los parámetros QoS, comúnmente

conocido como tráfico policíaco, es realizado a nivel UNI.

VBR Variable Bit Rate.

VBR-RT Variable Bit Rate - Real Time. Servicio para transmitir tráfico

en el cual la información de tiempo es crítico.

VBR-NRT Variable Bit Rate - Non-Real Time. Uno de los tipos de

servicios para transmitir tráfico, donde el tiempo no es crítico.

VC Virtual Channel. Término que describe flujo unidireccional de

celdas ATM entre puntos de conexión que comparten un

identificador común (VCI).

VCC Virtual Channel Connection. Definido como la concentración

de canales virtuales.

VCI Virtual Channel Identifier. Valor de 16 bit en el encabezado

de la celda ATM. Proporciona única identificación para el

canal virtual que lleva la celda particular.

VLAN Virtual LAN. Ambiente de red donde los usuarios de una LAN

físicamente independiente, son interconectados de tal

manera que aparecen como si pertenecieran al mismo grupo

de trabajo LAN.

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VP Virtual Path. Un término que describe un conjunto de canales

virtuales agrupados juntos.

VPC Virtual Path Connection. Definido como una concentración de

varios enlaces VP

VPI Virtual Path Identifier. Valor de 8 bit en el encabezado de la

celda ATM que identifica la ruta virtual de acuerdo con el

canal que le pertenece.

VPN Virtual Private Network. Recursos de red proporcionados

para usuarios sobre demanda, por prestadores públicos de

servicios, tal que los usuarios ven la partición de la red como

una red privada. La ventaja de las VPN’s sobre las redes

privadas dedicadas es que permite una localización dinámica

de recurso en la red.

WAN Wide Area Network. Una red que cubre larga distancia y

usualmente utiliza circuitos telefónicos públicos.

WATM Wireless ATM. Una tecnología emergente para interfaces

inalámbricas y redes ATM.

X.25 Uno de los primeros protocolos para conmutación por

paquetes en redes públicas. Originalmente diseñado para

operar sobre enlaces inestables. Soporta circuitos virtuales y

servicios de datagrama.

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