Redes y Tecnologías de Telecomunicaciones

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1 Redes y Tecnologías de Telecomunicaciones Ingeniería de las Telecomunicaciones PUCP 2012 Tecnología de Redes WAN

2 Elementos de una red WAN de Datos DTE DTE MODEM MODEM Mainframe Digital Line Phone Line Digital Line Página 3 Una PC actuando como un host de Internet Router Casa del usuario RTB Modem Conexión TCP/IP usando PPP Proceso de Enrutamiento Proceso cliente Usando TCP/IP Página 4 Proveedor de Internet

3 MODEM bps ,800 bps 56,000 bps Página 5 Interfaces Físicas EIA-232 D EIA-422 V.35 Página 6

4 Conexiones WAN Capa Física Leased Line Synchronous serial Asynchronous serial, ISDN Layer 1 Circuit-switched Telephone Company Synchronous serial Packet-switched Service Provider Página 7 End user device Conexiones Seriales Punto a Punto DTE Router connections CSU/ DSU Service Provider EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.35 X.21 EIA-530 Network connections at the CSU/DSU Página 8

5 CSU/DSU DSU: Data Service Unit CSU: Channel Service Unit PSTN CSU/DSU Página 9 CSU/DSU DSU: Conversión de Señal digital a formato bipolar. Forma las tramas CSU: Adapta la señal a la línea digital del Proveedor de Servicios de Internet DTE DSU CSU Señal binaria Linea serial Línea Digital Página 10

6 EVOLUCIÓN DE LAS REDES WAN Más ancho de banda Soporte de tráfico multimedia Líneas de transmisión más confiables 10G / DWDM Frame Relay ATM MPLS X.25 Líneas Digitaes dedicadas ISDN 1960s 1970s 1990s Página 11 SERVICIOS PÚBLICOS WAN Packet Switched Frame Relay X.25 Circuit Switched ISDN BRI ISDN PRI Cell Switched SMDS MPLS/10G/DWDM ATM 56/64 Kbps Mbps Mbps 45 Mbps 155 Mbps 622 Mbps 2488 Mbps Página 12

7 CONEXIONES WAN Dedicadas Conexiones punto a punto. Servicios dedicados por 24 hr X 7 dias/semana T-1, E-1, E-3, Fractional T-1/E-1 Conmutadas Conmutación de paquetes vs Conmutación de circuitos Conexiones entre todos ISDN, SMDS (Switched Multimegabit Data Service), Frame Relay, X.25, and ATM Página 13 Protocolos de Encapsulamiento WAN Capa de Enlace Leased Line HDLC, PPP, SLIP X.25, Frame Relay, ATM Packet-switched Service Provider PPP, SLIP, HDLC Circuit-switched Telephone Company Página 14

8 Formato de la trama HDLC Cisco HDLC Flag Address Control Proprietary Data FCS Flag HDLC de Cisco, el campo de datos soporta entornos multiprotocolos HDLC Flag Address Control Data FCS Flag Soporta un sólo protocolo Multiplexaje

9 Página 17 Portadora T1 Portadora T1(1.544 Mbps.Utiliza el formato DS1): U.S.A. y Japón Consiste en 24 canales de voz que se multiplexan juntos. Cada uno de los 24 canales, por turno, inserta 8 bits en la corriente de salida. Página 18

10 Portadora T1 7 bits de datos y un bit de control: 8x8000=64000 bps x 24= Mbps + 1x8000=1.544 Mbps. Esto produce una tasa de transmisión de Mbps Página 19 Portadora Tn T1: 24 canales de voz=>1.544 Mbps T2: 4 canales T1=> Mps T3: 6 canales T2 => Mbps T4: 7 canales T3=> Mbps Página 20

11 Página 21 Portadora E1 Portadora E1(2.048 Mbps) Consiste en 32 muestras de datos de 8 bits en el marco básico de 125 useg. 30 canales para información y 2 para señalización. 8x8000=64000 bps x 32 = Mbps Página 22

12 Portadora En E1: 32 canales de voz => Mbps E2: 4 canales E1 => Mbps E3: 4 canales E2 => Mbps E4: 4 canales E3 => Mbps E5: 4 canales E4 => Mbps Página 23 Servicios BRI y PRI Página 24

13 Velocidades de Multiplexaje de SONET Página 25 Multiplexaje en SONET Página 26

14 Trama SONET Página 27 Trama SDH SDH: Jerarquía Digital Síncrona La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbps. La trama se transmite a razón de 8000 veces por segundo (cada trama se transmite en 125 μs). STM-1 = 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 155 Mbps STM-4 = 4 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 622 Mbps STM-16 = 16 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 2.5 Gbps STM-64 = 64 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 10 Gbps STM-256 = 256 * 8000 * (270 octetos * 9 filas * 8 bits)= 40 Gbps Página 28

15 Trama STM-1 de SDH Página 29 Trama SDH Las tramas contienen información de cada uno de los componentes de la red, trayecto, línea y sección, además de la información de usuario. Los datos son encapsulados en contenedores específicos para cada tipo de señal tributaria. A estos contenedores se les añade una información adicional denominada "tara de trayecto" (Path overhead), que consiste en una serie de bytes utilizados con fines de mantenimiento de red, y que dan lugar a la formación de los denominados contenedores virtuales (VC). El resultado de la multiplexación es una trama formada por 9 filas de 270 octetos cada una (270 columnas de 9 octetos). La transmisión se realiza bit a bit en el sentido de izquierda a derecha y de arriba abajo Página 30

16 Wavelength Division Multiplexing Página 31 Modo de Transmisión Sincrónico Modo de Transmisión Asíncrono Página 32

17 Conmutación de Circuitos Conmutación de circuitos Definición: comunicación en la cual se establece un canal dedicado entre dos dispositivos a través de dos o más nodos de conmutación intermedios. Dominante en las comunicaciones actuales de voz y datos. p.e. La PSTN es una red de conmutación de circuitos. Relativamente ineficiente (100% de dedicación aun cuando el factor de utilización se menor al 100%). Página 34

18 Esquema simplificado de una red telefónica Página 35 Etapas en la conmutación de circuitos Establecimiento del circuito. Transferencia de información. Enlaces punto a punto entre los equipos terminales y el nodo de la red. Conmutación/multiplexaje interno entre los nodos. Desconexión del circuito. Página 36

19 Conmutación de Paquetes Redes por conmutación de paquetes Incluye tecnologías tales como X.25, ISDN, ATM y frame-relay. Los datos se dividen en paquetes, cada uno de los cuales puede enrutarse separadamente. Ventajas: mejor eficiencia de línea, las señales pueden enrutarse siempre y con opciones de prioridad. Desventajas: retardo en los nodos, retardos variables pueden causar jitter, extra overhead para la dirección de los paquetes. Página 38

20 Principio de funcionamiento de una red de paquetes Página 39 Técnicas de conmutación de paquetes Datagrama Cada paquete se trata en forma independiente y se le conoce como datagrama. Los paquetes pueden tomar distintas rutas y llegar fuera de secuencia. Página 40

21 Modo de operación DATAGRAMA Página 41 Modo de operación DATAGRAMA Página 42

22 Técnicas de conmutación de paquetes Circuito Virtual Existen rutas pre-planeadas y establecidas para todos los paquetes. Similar a la conmutación de circuitos pero sin canales dedicados. Página 43 Modo de operación con Circuitos virtuales Página 44

23 Modo de operación con Circuitos virtuales Página 45 REDES X.25

24 Relación entre paquetes, tramas y bits Red de Paquetes Conmutados L3 Red Nivel de paquetes Red L3 L2 Enlace Nivel de tramas Enlace L2 L1 Físico Interface física Físico L1 DTE Página 47 Header X.25 Packet User Data Field Nivel 3 Paquete Flag Frame Level Control and Address Information Field Frame Check Sequence Flag Nivel 2 Trama Frame Cadena de bits síncronos Nivel 1 Físico Página 48

25 Circuitos Virtuales Circuito Virtual X.25 X.25 DTE PSN DTE Página 49 Circuitos Virtuales Permanentes (PVC) Se establece en forma permanente sobre la red. X.25 X.25 DTE PSN DTE Página 50

26 Circuitos Virtuales Conmutados (SVC) Se establece el circuito en el momento que se requiera. Se realiza mediante un procedimiento de llamada. DTE X.25 PSN X.25 DTE Página 51 FRAME RELAY

27 COMPONENTES FR UNI Frame Relay Network NNI Frame Relay Network DTE SVC PVC DTE DTE Página 53 UNI (User to Network Interface): Especifica las funciones de señalización y gestión entre un dispositivo de red FR y el dispositivo de usuario. NNI (Network to Network Interface): Especifica las funciones de señalización y gestión entre dispositivos de red FR. Página 54

28 TIPOS DE CONEXIONES PVC Un VC predefinido Definido estáticamente en la configuración, a menos que se necesiten modificar parámetros PVC. La conexión siempre está configurada, haya información que enviar o no. SVC Un VC establecido dinámicamente Establecida dinámicamente cuando hay información que enviar (en base a llamada). La conexión se libera cuando no hay más información que enviar. Página 55 CONEXIÓN SVC RED E.164 (ISDN/Telephony Numbering Plan) o X.121 (Data Numbering Plan) SVC SVC CPE con capacidad de Frame Relay SVC Switch Frame Relay SVC SVC SVC Página 56

29 SECUENCIA DE LA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN A Setup Call Proceeding Connect Información Información Red Frame Relay Setup Connect Información Información B Disconnect 6 Release Release 6 7 Release Complete Release Complete 7 Página 57 Formato de la trama FR: Página 58

30 DE (Discard Eligibility Bit). Fijado por el DTE (access device FRAD, router, etc.) o los nodos de red (FR Switches). Puede ser fijado selectivamente por algunos dispositivos DTEs. Puede ser fijado por los nodos de red en el evento que el usuario ha excedido el CIR y la red experimenta congestión. Las tramas que tienen este bit a "1" son susceptibles de descarte en situaciones de congestión.. Página 59 DLCI (Data Link Connection Identifier). Identificador de conexión de enlace de datos (VC). Permite definir hasta 1024 circuitos virtuales. La función de multiplexión se realiza en el nivel 2, y con el DLCI se identifica al canal lógico al que pertenece cada trama. Los números de canal lógico se asignan bajo contrato. Página 60

31 Parámetros de tráfico en FRAME RELAY CIR (Committed Information Rate) BW definido para un VC El usuario negocia con la red la velocidad de información concertada o comprometida (CIR Committed information rate) que es la velocidad de transferencia de información que la red se compromete a transferir bajo cualquier condición. El CIR se promedia durante un tiempo T c. Página 62

32 B c (Commited Burst Size) Volumen de información comprometida Es la máxima cantidad de datos (bits) que la red se compromete a transmitir durante un intervalo de tiempo definido (T c ). B c = CIR * T c. Página 63 B e (Excess burst size) Volumen de información en exceso Máxima cantidad permitida de datos que pueden exceder B c durante T c. Distribución no garantizada de estos datos (B e ). Aquellos datos que superen B c +B e se descartan incondicionalmente. Página 64

33 T c (Commited Rate Measurement Interval) Tiempo de medición basado en cuanto BW está disponible para datos en la red Intervalo de tiempo durante el cual al usuario sólo se le permite transmitir B c +B e. Página 65 bits Bc+Be Velocidad de acceso Bc CIR To To + Tc Tiempo Trama 1 (dentro CIR) Trama 2 (dentro CIR) Trama 3 y 4 (bit DE marcado) Trama 5 (descartada en la UNI) Página 66

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