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Principios de Telecomunicaciones

Definiciones Básicas

• Telecomunicación: “Toda transmisión, emisión o recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos e informaciones de cualquier naturaleza por hilo, radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas electromagnéticos”.

• Hertz: Unidad de frecuencia que significa un ciclo por segundo. Se abrevia Hz.

• Baudio: Cuando se transmiten datos, un baudio es el numero de veces que cambia el "estado" del medio de transmisión en un segundo. Por ejemplo, un modem de 52.000 baudios cambia 52.000 veces por segundo la señal que envía por la línea telefónica. Como cada cambio de estado puede afectar a más de un bit de datos, la tasa de bits de datos transferidos (por ejemplo, medida en bits por segundo) puede ser superior a la correspondiente tasa de baudios.

• Bit: Abreviación de binary digit, un bit es la unidad más pequeña de datos que un ordenador puede manejar. Los bits se utilizan en distintas combinaciones para representar distintos tipos de datos. Cada bit tiene un valor 0 ó 1.

Definiciones Básicas

• Byte: Es una serie de 8 bits. La capacidad de almacenaje de un ordenador se mide en bytes. Un Kilobyte (o 1 K) representa 1024 bytes y un Megabyte (1 Mb) representa mil "K" bytes, o un millón de bytes.

• Los prefijos kilo, mega, giga, etc. se consideran potencias de 1024 en lugar de potencias de 1000. Esto es así porque 1024 es la potencia de 2 (210) más cercana a 1000.

1111 1111

0001 0110

=

=

255

134

Definiciones Básicas

• bps: Es una abreviación de bits per second, bits por segundo, una medida de la velocidad a la cual son transmitidos los datos. Se utiliza normalmente para describir la velocidad de los modems o la velocidad de una conexión digital.

• Cuando la transmisión es de alta velocidad se puede medir en Kbps (Kilobits por segundo) que es igual a 1000 bits por segundo. (Puede aparecer como kbps o Kbit/s).

64 kbps 64.000 bps

128 kbit/s 128.000 bps

2048 kbps 2.048.000 bps

Definiciones Básicas

• Ancho de banda (bandwith - Bw):

– Es la diferencia entre la frecuencia más alta y la más baja de una banda, expresada en hercios.

– La capacidad para el transporte de información de un ordenador o de un canal de comunicaciones, medida en bits por segundo.

300 hz 3.300 hz

Bw = 3 Khz

64 kbps

Definiciones Básicas

• Bytes por segundo: se usa para medir la transferencia de datos, tal como la descarga de un archivo de Internet (FTP) o una pagina WEB. Usualmente aparece como KBps o KBytes/s

94 KB/s x 1024 = 96.256 B/s96.256 B/s x 8 = 770.048 bps770.048 bps = 770 Kbps

770 Kbps

Modos de Comunicación

• SIMPLEX: La transmisión se realiza solamente en un sentido, sin posibilidad de hacerlo en el opuesto. Esta modalidad se usa en casos de captura de datos en localidades lejanas (tele medida) o transmisión de información a dispositivos lejanos (por ejemplo, los beepers).

Emisor Receptor

Simplex

Una via

Modos de Comunicación

• SEMIDUPLEX O HALF DUPLEX: En este modo , la transmisión se lleva a cabo alternativamente en uno y otro sentido, en diferentes instantes de tiempo. Ejemplo, el sistema trunking (Avantel)

E / R E / R

Half Duplex

Ambos sentidos No simultaneamente

Modos de Comunicación

• DUPLEX O FULL DUPLEX: En este modo se transmite en forma simultánea e independiente en ambos sentidos, ya sea enviando datos en los dos canales, o bien datos en uno y control de los mismos en el otro. Por ejemplo, el telefono.

E / R E / RFull Duplex

Ambos sentidos Simultaneamente

Definición de RED

• Una red, network en inglés, es una serie de puntos o nodos interconectados por algún medio físico de comunicación de manera que puedan compartir recursos. Las redes pueden interconectarse con otras redes y contener sub-redes.

• Las redes se pueden clasificar en términos de la separación física entre nodos, como redes de área local (LAN, local area network), redes de área metropolitana (MAN, metropolitan area network), y redes de área amplia (WAN, wide area network).

• Las redes tambien se pueden clasificar por el tipo de tecnología de la transmisión de datos que se emplea. Por ejemplo, una red TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol), o una red del tipo SNA (Systems Network Architecture); si transporta voz, datos, o ambas clases de señales; por quién puede utilizar la red (pública o privada); por la naturaleza de sus conexiones (conmutada, dedicada o no dedicada, o por conexión virtual); y por los tipos de conexiones físicas (por ejemplo, fibra óptica, cable coaxial, y par trenzado sin blindaje UTP).

Clases de redes

• LAN: Sigla de Local Area Network, red de área local, se refiere a la red que conecta dispositivos situados en el mismo piso, en el mismo edificio o en edificios cercanos.

• WAN: Sigla de Wide Area Network. Red que conecta dispositivos distantes.

• Backbone: Un backbone es un enlace, o grupo de enlaces de gran capacidad que forman un eje de conexión principal. Es la columna vertebral de una red.

WAN

LANLAN

LANLAN

Topología de Red

La topología física de una red se refiere a la forma en que se enlazan los nodos:

Estrella

AnilloBus

Malla

Paquetes

• Paquete: De forma genérica, un paquete es un pedazo de información enviada a través de la red. Cada paquete contiene la dirección de origen, la dirección de su destino, e información acerca de cómo volver a unirse con otros paquetes emparentados.

• Paquetización - segmentación: Es el proceso mediante el cual la información (datos) se organiza en paquetes

• Según la técnica usada (protocolo), los paquetes tienen diferentes características.

110101111010 1101 0111 1010

FFF

Switch

1101F 1101F 1010F

Datos binarios Paquetes

Topología de Red

• Protocolo: Conjunto específico de reglas, procedimientos y convenciones que regulan la transmisión de datos entre dos dispositivos. Ambos dispositivos deben entender y aceptar esa serie de reglas para poder establecer la comunicación. Cualquier producto de cualquier fabricante que utilice un protocolo dado debería poder funcionar con otros productos de otros fabricantes que utilicen el mismo protocolo. Los protocolos también pueden trabajar juntos en una jerarquía o conjunto de protocolos tal como TCPI/IP, SNA, etc.

Redes Conmutadas

• Se entiende por conmutación la capacidad que tiene un nodo de tomar decisiones acerca de como establecer, mantener y liberar conexiones entre usuarios de la red. En estas redes, los datos que entren en la red, son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino.

• CONMUTACION DE CIRCUITOS: Su principio es el mismo que el de la comunicación telefónica existente. Se establece un circuito dedicado durante la duración de la llamada.

• En conmutación de circuitos no se controla errores, no hay control de flujo y se ocupan los recursos en forma exclusiva, se usen o no. La principal ventaja es que el retardo es constante ya que el camino y las características del canal no cambian y su principal desventaja es que suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados aunque no circulen datos a través de ellos y solo permite un destino por puerto.

Redes Conmutadas

• CONEXIÓN PUNTO A PUNTO: Es una preasignación de recursos, bien sea a través de una trayectoria física reservada entre dos sitios (pares aislados), o una reserva de canales de un sistema de transmisión.

• Una conexión punto a punto no puede establecer dinámicamente su destino y además no puede mantener mas de una conexión al tiempo, son conexiones dedicadas. Su principal desventaja es que conforme crece el número de conexiones, la red se hace muy compleja y no tiene una gestión centralizada.

Redes Conmutadas

• CONMUTACION DE PAQUETES: Un método de conmutar datos en una red por la cual se aceptan y entregan al destino paquetes individuales de formato fijo, esto implica que los datos deben paquetizarse antes de enviarse. 

• Hay dos técnicas básicas para el envío de estos paquetes:

• Técnica de datagramas: cada paquete se trata de forma independiente, es decir, el emisor enumera cada paquete, le añade información de control (por ejemplo número de paquete, nombre, dirección de destino, etc...) y lo envía hacia su destino. Puede ocurrir que por haber tomado caminos diferentes, un paquete con número por ejemplo 6 llegue a su destino antes que el número 5. También puede ocurrir que se pierda el paquete número 4. Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor, por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los paquetes y saber los que se han perdido (para su posible reclamación al emisor), y para esto, debe tener el software necesario.

Modelo OSI

• Una de las necesidades más latentes de la industria informática y de comunicaciones, es el establecimientos de estándares, sin ellos sólo podrían comunicarse entre si equipos del mismo fabricante.

• La ISO (International Organization for Standardization) ha generado una gran variedad de estándares, siendo uno de ellos la norma ISO-7494 que define el modelo OSI, este modelo nos ayudará a comprender mejor el funcionamiento de las redes de datos.

• El modelo OSI no garantiza la comunicación entre equipos pero pone las bases para una mejor estructuración de los protocolos de comunicación. Tampoco existe ningún sistema de comunicaciones que los siga estrictamente, siendo la familia de protocolos TCP/IP la que más se acerca.

Modelo OSI

La ISO dividió el modelo de referencia OSI en capas. Cada capa define los procedimientos y las reglas que los subsistemas de comunicaciones deben seguir:

Modelo OSI: Capa física

• Transmisión de flujo de bits a través del medio. No existe estructura alguna.

• Maneja voltajes y pulsos eléctricos.

• Especifica cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, por ejemplo: RS-232 -> DB25.

• Dispositivos: Cables, Tarjetas, Hub, conectores.

• Protocolos: RS-232, V35, RS 449.

Modelo OSI: Capa de enlace

• Estructura el flujo de bits bajo un formato predefinido llamado trama.

• Para formar una trama, el nivel de enlace agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits.

• Transfiere tramas de una forma confiable libre de errores (utiliza reconocimientos y retransmisión de tramas).

• Provee control de flujo.

• Dispositivos: Puente, Frad

• Protocolos: HDLC (High Level Data Link Control), Frame Relay, IEEE 802.3u (Fast Ethernet), Asynchronous Transport Mode (ATM), Point-to-Point Protocol (PPP)

Modelo OSI: Capa de red

• Divide los mensajes de la capa de transporte en paquetes y los ensambla al final.

• Utiliza el nivel de enlace para el envío de paquetes: un paquete es encapsulado en una trama.

• Enrutamiento de paquetes.

• Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas.

• Maneja Control de Congestión.

• Dispositivo: Router

• Protocolos : IP, IPX, RIP, OSPF, IGRP

Modelo OSI: Capa de transporte

• Establece conexiones punto a punto sin errores para el envío de mensajes.

• Permite multiplexar una conexión punto a punto entre diferentes procesos del usuario (puntos extremos de una conexión).

• Provee la función de difusión de mensajes (broadcast) a múltiples destinos.

• Control de Flujo.

• Protocolos: TCP, UDP, RTP (Real-Time Transport Protocol).

Modelo OSI: Capa de sesión

• Permite a un mismo usuario, realizar y mantener diferentes conexiones a la vez (sesiones).

• Controla el diálogo (quién habla, cuándo, cuánto tiempo, half duplex o full duplex).

• Establece la comunicación entre las aplicaciones, la mantiene y la finaliza en el momento adecuado.

• Una sesión puede ser usada para efectuar un login a un sistema de tiempo compartido remoto, para transferir un archivo, etc.

• Proporciona los pasos necesarios para entrar en un sistema utilizando otro.

• Protocolos: NetBIOS, Real-Time Control Protocol (RTCP), H.323, H.245, H.225.

Modelo OSI: Capa de presentación

• Establece una sintaxis y semántica de la información transmitida.

• Se define la estructura de los datos a transmitir (define los campos de un registro: nombre, dirección, teléfono, etc.).

• Define el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII, EBCDIC, etc.).

• Compresión de datos.

• ASCII, Motion Picture Experts Group (MPEG), Joint Photographic Experts Group (JPEG), Graphics Interchange Format (GIF), G.711, G.729a, G.726, G.728.

Modelo OSI: Capa de aplicación

• Las personas que utilizan las aplicaciones hacen una petición de un servicio (por ejemplo un envío de un archivo). Esta aplicación utiliza un servicio que le ofrece el nivel de aplicación para poder realizar el envío.

• Transferencia de archivos (ftp).

• Login remoto (rlogin, telnet).

• Correo electrónico (mail).

• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

• Acceso a bases de datos, etc.

Modelo OSI

• Cada capa agrega información que solo es relevante para su par en el receptor, de manera que la comunicación siempre se establece entre niveles iguales:

Emisor Paquete Receptor

Aplicación C7 Datos Aplicación

Presentación C6 C7 Datos Presentación

Sesión C5 C6 C7 Datos Sesión

Transporte C4 C5 C6 C7 Datos Transporte

Red C3 C4 C5 C6 C7 Datos Red

Enlace C2 C3 C4 C5 C6 C7 Datos Enlace

Físico C2 C3 C4 C5 C6 C7 Datos Físico

Modelo genérico de red

Calidad de servicio - QoS

• La calidad de servicio consiste en la capacidad de la red para reservar algunos de los recursos disponibles para un tráfico concreto con la intención de proporcionar un determinado servicio. Debemos tener en cuenta que en la red se pueden utilizar diferentes tecnologías de transporte (como pueden ser Frame Relay, X.25, SDH, ATM, etc) de manera que la gestión de QoS implica la interacción con estas tecnologías y con los equipos de conmutación, que son los que finalmente determinarán el nivel de QoS alcanzado.

• En este momento existen principalmente dos tipos de tecnologías que proporcionan calidad de servicio. La primera se basa en la reserva, y asigna recursos basándose en flujos de tráfico. Alternativamente, un segundo tipo de calidad de servicio se caracteriza por la priorización de determinado tipo de tráfico. En la red, los flujos de datos individuales se van agrupando en grandes agregados de tráfico de acuerdo a la “clase de servicio” a la que pertenezcan, y dependiendo de esa clase de servicio recibirán un distinto trato en los diferentes elementos de la red.

Frame Relay

• Frame Relay es un protocolo de WAN de alto desempeño que opera en las capas físicas y de enlace de datos del modelo de referencia OSI, usa paquetes de longitud variable que proporcionan transferencias dse datos más eficientes y flexibles y multiplexación estadistida por medio de PVCs.

• Un circuito virtual permanente (PVC, permanent virtual circuit) consiste en un trayecto predefinido a través de la red que conecta dos puntos finales. Estos canales permanecen activos continuamente y están garantizados, con objeto de proporcionar un nivel específico de servicio, que se ha negociado con el cliente.

• Los circuitos virtuales de Frame Relay se identifican a través de los DLCIs (identificadores de Conexión del Enlace de Datos). Los DLCIs tiene un significado local, lo que significa que no son únicos en la red Frame Relay.

Frame Relay vs X.25

• Al haber sido desarrollado mucho después que la tecnología X.25, Frame Relay se adapta mejor a las características de las infraestructuras de telecomunicaciones actuales. X.25, a diferencia de Frame Relay, llega hasta el Nivel 3 de red, en el cual se consignan las funciones de control del flujo y la integridad de los datos. Por tanto, al estar liberado de estos cometidos, Frame Relay resulta mucho más rápido que X.25, que como fue concebida inicialmente para operar con circuitos analógicos, utiliza procedimientos de control de errores, frecuentemente pesados, lentos y complejos.

Frame Relay

• En Frame Relay, se pueden poner en servicio varios circuitos virtuales sobre una misma interfaz física. Esta forma de multiplexación favorece el mallado completo de una red sin provocar los gastos elevados inherentes a la instalación de múltiples líneas especializadas y de sus respectivos interfaces. También es este sentido se explica la amenaza real que representan los servicios Frame Relay para el negocio de líneas alquiladas. Así, por ejemplo, gracias al CIR una empresa que disponga de varios centros puede optar por instalar una red mallada basada en Frame Relay con velocidades de 32 ó 64 Kbps desde la oficina central hacia dichos centros y de 16kbps en el sentido inverso.

Frame Relay

Router ARed Frame Relay

Router DRouter C

Router B

Una sola conexión física con 3 PVCs

ATM

• El Modo de Transferencia Asíncrono es una tecnología de conmutación que usa pequeñas celdas de tamaño fijo. En 1988, el CCITT designó a ATM como el mecanismo de transporte planeado para el uso de futuros servicios de banda ancha. ATM es asíncrono porque las celdas son transmitidas a través de una red sin tener que ocupar fragmentos específicos de tiempo en alineación de paquete, como en un E1. Estas celdas son pequeñas (53 bytes), comparadas con los paquetes LAN de longitud variable. Todos los tipos de información son segmentados en campos de pequeños bloques de 48 bytes, los cinco restantes corresponden a un header usado por la red para identificar las celdas.

• ATM es una tecnología orientada a conexión, en contraste con los protocolos de base LAN, que son sin conexión. Orientado a conexión significa que una conexión necesita ser establecida entre dos puntos con un protocolo de señalización antes de cualquier transferencia de datos.

ATM

• Transmisiones de diferentes tipos, incluyendo video, voz y datos pueden ser mezcladas en una transmisión ATM que puede tener rangos de 155 Mbps (STM-1) a 2.5 Gbps (STM-4). Esta velocidad puede ser dirigida a un usuario, grupo de trabajo o una red entera, porque ATM no reserva posiciones específicas en una celda para tipos específicos de información. Su ancho de banda puede ser optimizado asignando el ancho de banda bajo demanda. Las celdas de tamaño permiten realizar la conmutación en hardware, eliminando retrasos causados por software. Una ventaja de ATM es que es escalable. Varios switches pueden ser conectados en cascada para formar redes más grandes.

Simbolos más comunes

Router

AccessServer

100BaseTHub

Small Hub (10BaseT Hub)

Workgroup Switch

ATMSwitch

Red de datos

DSLAM

Firewall