introduccion a las redes
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Tecnologías de Banda Ancha
NyquistShannon
Tecnologías de Banda AnchaTecnologías de Banda Ancha
• Introducción a las redes de telecomunicaciones
• Redes ópticas• Redes de acceso (XDSL)• Multiplexación (PCM, PDH , SDH)• Modo de transferencia asincrónico (ATM)• Adaptación de servicios BISDN (AAL)• Servicios de banda ancha
http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~comunica/
Docentes: Dr. Elizabeth Tapia [email protected]
Ing. Verónica Miró [email protected]
Ing. Adrián Luque [email protected]
Introducción a las redes de Introducción a las redes de
telecomunicacionestelecomunicaciones
Clasificación de las redes de Clasificación de las redes de telecomunicacionestelecomunicaciones
Evolución de las redesEvolución de las redes
Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica
Nodo Conmutación
analógico
Nodo Conmutación
analógico
Nodo Conmutación
analógico
Nodo Conmutación
analógico
Transmisión analógica
Transmisión analógica
Transmisión analógica
Transmisión analógicalazo
analógico
ETAPA 1 (1850-1950)
Terminal analógica
Terminal datos
Nodo
Conmutación analógico
Nodo Conmutación
analógico
Nodo Conmutación
analógico
Nodo Conmutación
analógico
Transmisión analógica
Transmisión digital
Transmisión analógica
Transmisión analógica
lazoanalógico
ETAPA 2 (1960-1970)
Terminal analógica
Terminal datos
lazodigital
A/D
D/A
Plantel de distribuciónanalógico
Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica
NodoConmutación
digital
Nodo Conmutación
analógico
NodoConmutación
digital
NodoConmutación
digital
Transmisión digital
Transmisióndigital
Transmisión analógica
Transmisión digitallazo
digitalPlantel dedistribución
analógico
A/D
Terminal analógica
Terminal datos
ETAPA 3 (1970-1980)
Nodo Conmutación
ISDN
Nodo Conmutación
ISDN
Nodo Conmutación
ISDN
Nodo Conmutación
ISDN
Transmisión digital
Transmisióndigital
Transmisión digital
Transmisión digitallazo
ISDN
lazoISDN
Terminal datos
Terminal ISDN
ETAPA 4 (1990-2000)
Evolución de la red telefónicaEvolución de la red telefónica
NodoConmutación
B-ISDN
NodoConmutación
B-ISDN
NodoConmutación
B-ISDN
NodoConmutación
B-ISDN
Transmisión digital B-ISDN
Transmisióndigital B-ISDN
Transmisión digital B-ISDN
Transmisión digital BISDNlazo
BISDN lazoISDN
ETAPA 5 (2000 - 2010 )
HDTV
Ejemplo de una red telefónicaEjemplo de una red telefónica
Red de acceso local y central local digital
Estructura jerárquica de la red
Red de acceso localRed de acceso local
Ejemplo red troncal de 2 nivelesEjemplo red troncal de 2 niveles
Red InternacionalRed Internacional
Red publica conmutadaRed publica conmutada
Evolución de la red de transporteIMPULSO
TECNOLOGICO
FIBRA OPTICA DE BAJO COSTO Y ALTO RENDIMIENTO.
CHIPS DE SILICIO DE ALTA INTEGRACION.
SOFTWARE ORIENTADO A OBJETOS PARA SISTEMAS DISTRIBUIDOS DE ALTA CALIDAD
SDH
ESTRUCTURA MULTIPLEX SENCILLA Y FLEXIBLE.
INTERFACES NORMALIZADOS DE ALTA CAPACIDAD.
FACILIDADES AUXILIARES Y GESTION INTEGRAL.
IMPULSO DEL MERCADO
MEJOR RENTABILIDAD CON EFICACIA DE RED MEJORADA Y COSTOS REDUCIDOS.
ENTORNO LIBERALIZADO MULTIOPERADOR.
INCREMENTO DE ABONADOS, MEJOR CALIDAD DE SERVICIO, FLEXIBILIDAD Y NUEVOS SERVICIOS.
RED DETRANSPORTE
Clasificación de redesDistancia entre
terminales Los terminales están
en el mismo Ejemplo
0.1 m Circuito Flujo de datos dentro de un equipo
1 m Sistema Computadores en paralelo
10 m Oficina
Redes de área local (LAN)
100 m Edificio
1 km Campo
10 km Ciudad Redes de área
metropolitana (MAN)
100 km País Redes de area amplia (WAN) 1,00 km Continente
10,000 km Planeta Internet
Redes de área local (LAN)
• Tipo BUS (Ethernet)• 10, 100, 1000 Mbps• IEEE 802.3
• Tipo Anillo (Token Ring)
• IEEE 802.5
Bus
Anillo
Redes de área local (MAN)Dirección de transmisión en el bus A
Dirección de transmisión en el bus B
Bus A
Bus B
1 N32
Terminador
. . . . . .
• Protocolo DQDB (IEEE 802.6) Distributed Queue Dual Bus
• Dos Buses (una terminal examina y reserva ranuras en un bus para usar ranuras en el otro bus)
• Transporte de Datos y Voz
• No tiene capacidad de conmutación
• Medio: FO monomodo 150MBps <60kms entre nodos
Redes de área amplia (WAN)
• La sub-red se dedica exclusivamente a la conmutación• La sub-red está compuesta por líneas tx y routers• La sub-red interconecta redes o computadoras
LAN
Sub-red
Router
Host
Ejemplo de WAN
Otra clasificación de redesOtra clasificación de redes
Topologías de redes
Topología de redesTopología de redes
1. Punto a punto
2. Multi punto (o bus común)
3. Estrella
4. Anillo (ring)
5. Malla
1. Redes punto a punto
NODOA
NODOB
NODOA
NODOB
NODOA
NODOB
1 enlace físico
1 enlace físico
3 enlaces virtuales
3 enlaces físicos
6 enlaces virtuales
2. Redes Multi punto2. Redes Multi punto
NODOA
NODOB
NODOC
NODOD
NODOE
NODOF
Ejemplos: IEEE802.4 – Token RingIEEE802.3 EthernetIEEE802.6 DQDB
Las redes de bus común caen en la categoríade redes de acceso múltiple
2. Multi punto – Cont2. Multi punto – Cont.
2
1 3
4
2
1 3
4
2
1 3
4
2
1 3
4
Punto - Multipunto Multipunto - Punto
Multipunto - Multipunto Punto - Punto
Ejemplos:
1. Broadcast: TV, radio
2. Incast: GPS
3. Multicast: Ethernet
4. Caso 1
3 .Redes en estrella
NODOB
NODOC
NODOD
NODOE
NODOA
Todas las conexiones se hacen a través del nodo central (host) que actúa como conmutador
Ejemplo: Mainframes, hubs
La nuevo tecnología ATM usa esta topología
El hub permite tener topología física estrella y topología lógica de bus
4. Redes en anillo
D B
A
C
D B
A
C
D B
A
C
D B
A
C
1. 2.
3. 4.
1
1
2
2
Flujo de datos unidireccional
Ejemplos: Token ring (IBM) y FDDI (sobre F.O.)
A transmite a C vía D
C confirma a A vía B
El receptor elimina los datos del anillo.
5. Redes en malla
NodoD
NodoB
NodoF
NodoA
NodoH
NodoC
NodoG
NodoE
Red tipo malla parcialmente conectada
Las redes conmutadas emplean esta topología.
Grado de conectividad: depende de la cantidad de enlaces que llegan al nodo.
GC C = 4
GC D = 3
GC A = 2
5. Redes en malla – Cont.
NodoD
NodoB
NodoF
NodoA
NodoH
NodoC
NodoG
NodoE
Red tipo malla completamente conectada
N = cantidad de nodos
N(N-1)/2 = cantidad enlaces
Si N>4 a 8 se usan redes totalmente conectadas.
Ej: Las grandes redes usan topología malla porque ofrecen caminos alternativos en caso de falla
Métodos de transmisión
1 2 3 4 5 6 7 8 SS 1 2 3 4 5 6 7 8 SS1 2 3 4 5 6 7 8 SS
Tiempo 2
Orden de transmisión
Bit de Arranque
Bit de Stop
Bits de datos
La transmisión de datos se puede clasificar en SINCRONICA y ASINCRONICA.
TRANSMISION ASINCRÓNICA
La transmisión se hace sin reloj asociado
Cantidad de tiempo variable entre caracteres
Tasa de bit neta es siempre menor al 80% del baud rate
Ej: Interfaz RS232, X21 - Velocidades bajas: 9600 bps
Transmisión sincrónicaSincr. Sincr. SOM Control DATOS CRC EOM
Existe señal de reloj asociada
El reloj debe poder ser derivado de la fuente o el destino
Los datos fluyen en tramas
Las interfases paralelas tienen una línea especial de reloj
Ejemplos: V.35, RS449, RS232 y X21
Métodos de transferencia de datosMétodos de transferencia de datosLa transferencia de datos se puede clasificar en SINCRONICA (STM) y ASINCRONICA (ATM).
El concepto es diferente al de transmisión, la transferencia depende del método de conmutación y multiplexación.
MODO DE TRANSFERENCIA SINCRONICA (STMMODO DE TRANSFERENCIA SINCRONICA (STM)Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1
Cada ranura de tiempo es un AB dedicado a un canal
Las ranuras sombreadas son bit de overhead o tara
Cuando un canal no transmite hay AB reservado sin uso.
Modo de transferencia asincrónico ( ATM)H Canal 1 H Canal 1 H Canal 5 H Sin uso H Canal 1 H Canal 7 H Canal 5
Canales de carga (celdas) con cabeceras propios que pueden ser usados por cualquier usuario.
La cabecera identifica el canal virtual
Cuando nadie tiene que transmitir la celda se transmite vacía
ATM es más eficiente en el uso de AB.
STM es mejor para servicios de tiempo real.
En la práctica las celdas ATM son transmitidas sobre redes STM de alta velocidad (SDH o SONET)
Métodos Multiplexado
Hay 4 métodos de multiplexado:
1.Espacio (SDM)
2.Frecuencia (FDM)
3.Tiempo (TDM)
4.Dirección (CDM)
1. SDMSe separan en forma espacial los canales de comunicación
Varios conductores
Varias antenas receptoras
Ejemplo: Interfaz paralelo (Centronic)
Esta forma de multiplexación es impráctica, pero ofrece seguridad ante fallas o ante cambios de condiciones de transmisión
2. FDM
Modulando las señales banda base se pueden transmitir varias comunicaciones por el mismo medio físico.
Cada canal ocupa una banda de frecuencias dentro del espectro.
Aumenta la eficiencia respecto de SDM.
Está asociado con los sistemas analógicos de transmisión
Es vulnerable a problemas de ruido, distorsión e interferencia
Ejemplo de FDM
3. TDMFue posible a partir de la década del 60 gracias a la electrónica de estado sólido
Está asociado a la transmisión digital.
Las señales que en forma nativa son analógicas deben convertirse a digital.
La calidad de la señal es independiente de la distancia por ser digital
Hay dos métodos: Bit Interleaved o Byte Interleaved.
STDM (TDM estadístico o asincrónico) las ranuras de tiempo se asignan en forma dinámica (a demanda)
En TDM hay n ranuras para n canales.
En STDM hay n ranuras para k canales, con k<n
STDM es más eficiente en el uso de AB que TDM
TDM
4. Mux por etiquetas
Cada paquete de información es marcado con una dirección
La dirección es interpretada en los nodos de la red
Cada nodo decide si el paquete recibido es correcto o no y pide retransmisión en caso de no serlo.
Ejemplo: X.25, ATM, Frame Relay.
Métodos de conmutaciónHay básicamente dos métodos de conmutación:
• Punto a punto
• Punto a multipunto
Punto a punto1
2
3
4
3
1
4
2
Conmutación frecuencia
1 2 3 4 3 1 4 2
Conmutación espacial
frecuencia frecuencia
1 2 3 4 3 1 4 2
tiempo tiempoConmutación
TemporalConmutación Direcciones
B 1
D 2
A 3
C 4
A 1
B 2
C 3
D 4
Conmutación punto a multipunto1 1
2
3
4
Conmutación frecuenciaConmutación espacial
1 1 1 1 1
frecuencia frecuencia
1 1 1 1 1
tiempo tiempoConmutación Temporal Conmutación Direcciones
A 1
B 1
C 1
D 1
A 1
La información de entrada es copiada en todas las salidas.
Ejemplos: 1.splitter, 2y3.replicación de señales, 4 video conferencia
Técnicas de Conmutación
• CONMUTACION DE CIRCUITOS– Asociado a señales analógicas – Ejemplo: red telefónica
• CONMUTACION DE PAQUETES– Asociado a señales digitales.– Ejemplo: X-25– Un caso particular de Conmutación de
paquetes es la conmutación de celdas (ATM)
Conmutación de Circuitos
• Existe un circuito físico entre los dos extremos de la comunicación
• El canal es para uso exclusivo de esa comunicación
• Es orientada a la conexión.
• Las centrales usan conmutación espacial y temporal.
Conmutación de Paquetes
• 1- Por circuito virtual (orientada a la conexión)
• 2- Datagramas (orientada a la no-conexión)
Conmutación paq.por circuitos virtuales
• La información se trocea en paquetes.• Servicio orientado a la conexión• Existe un circuito virtual reservado para cada
conexión
Conmutación Paquetes por Datagrama
• La unidad de información es el datagrama (en lugar de paquete).
• Servicio orientado a la no-conexión.
• Los datagramas pueden llegar desordenados (o no llegar)
ComparaciónConmut.
CircuitosConmut.
Paq.C.VirtConmut.
Paq.Datagr
Uso AB Ineficiente EficienteMuy
eficiente
Retardo Fijo y bajo VariableMuy
variables
ReservaRecursos
físicosEstadística No existe
ServiciosTiempo
realDatos (email)
Datos (audio)
Interconexión de redes
Protocolo de capa 1
Protocolo de capa 3
Interfase capa 1/2
Interfase capa 2/3
Interfase capa 3/4
Interfase capa 4/5
Capa 2
Capa 1
Capa 5
Capa 4
Capa 3
Capa 2
Capa 1
Capa 5
Capa 4
Capa 3
Protocolo de capa 5
Protocolo de capa 4
Protocolo de capa 2
Medio físico
Host 1 Host 2
Nombre de unidad
de intercambio
Modelo de Referencia OSI
PPDU
APDU
SPDU
TPDU
Paquete
Trama
Bit
Límite de la sub-red
Interfase capa 7/6
Protocolo de Sesión
6
Protocolo de Aplicación
Protocolo de Presentación
Protocolo de Transporte
Capa
Host A
Red
Enlace
Físico
Red
Enlace
Físico
Transporte
Red
Aplicación
Presentación
Sesión
Enlace
Físico
Transporte
Red
Aplicación
Presentación
Sesión
Enlace
Físico
7
5
4
3
2
1
Host BRouterRouter
Protocolo host - router de capa de red
Protocolo host - router de capa de enlace
Protocolo host - router de capa física
Servicios de red• Orientados a la conexión
– 3 Fases de conexión:• A- Establecimiento y reserva de recursos (buffers,
canales, AB)• B- Transferencia de información.• C- Desconexión y liberación de recursos.
• Orientado a la no-conexión– Servicio de “mejor esfuerzo”– 1 Fase de conexión: Tranferencia
Ejemplo
Dispositivos de redes
• Hubs (Concentradores)Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y características de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión remota, etc. La tendencia es a incorporar más funciones en el concentrador. Existen concentradores para todo tipo de medios físicos.
• RepetidoresSon equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.
• "Bridges" (Puentes)Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos.
• "Routers" (Encaminadores)Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red. Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente.
• "Gateways"Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.