B1 - Tema 2. B1.2: Redes de Comunicaciones

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1 B1 - Tema 2 Redes de comunicaciones 1

2 1. Clasificación de redes 2

3 Subdivisión de redes de telecomunicaciones Clasificaciones de redes de telecomunicaciones: Por su extensión: redes de área local (LAN), redes de área metropolitana (MAN), y redes de área extendida (WAN). Por la estructura de red: Redes de acceso (más red de área local, LAN, si aplica), redes troncales (transporte, conmutación), red de gestión y funciones de interconexión de redes. Usuario 1 Red de gestión Red de conmutación Red de transporte Interconexión otras redes Usuario 2 Red acceso op1 Red acceso op2 Backbone de red (troncal) Principios de interconexión de redes: Obligatoriedad: A fin de preservar el carácter universal de las telecomunicaciones Neutralidad: Transparencia, trato no discriminatorio Privacidad: secreto de comunicaciones Factura única: aunque intervengan varios operadores. 3

4 Redes según su ámbito Según el ámbito que abarca la red, solemos clasificarlas en redes LAN, MAN o WAN. 4

5 Segmento de acceso (I) Tipos de segmentos de acceso: Cable hasta el usuario: red telefónica RTB red digital de servicios integrados RDSI xdsl FTTC/FTTH (unidades ópticas en entradas de edificios) Accesos inalámbricos: WiFi LMDS GSM/GPRS/UMTS/HSPA, Satélite Qué es lo que hace distintivo al segmento de acceso? 5

6 Segmento de acceso (II) La red de acceso es el segmento de red que mayor inversión requiere (entre el 50% y el 70% de la inversión o capex, capital expenditure). Nuevos operadores de red no instalan red de acceso propia, sino que la alquilan a operadores que hubieran desplegado anteriormente (en última instancia, el que diera servicio universal). Operadores de cable y operadores de móviles, sí instalan su propia red de acceso. Sin embargo, cada vez más aparecen modelos de compartición de infraestructuras. Lan inalámbrica (wifi) Acceso ADSL en bucle de abonado para conexión de dispositivos LAN + voz Acceso inalámbrico en una WAN Celular (2G/3G/ ) 6

7 Segmento troncal (I) Gran crecimiento del tráfico de datos (generalización de uso de Internet) Más personas conectadas, más frecuentemente =>mayor volumen de tráfico. Incremento de la información transmitida => incremento de la capacidad de las redes Enlaces de mayor capacidad Equipos de encaminamiento/conmutación Incremento de la capacidad de procesado. 7

8 Segmento troncal (II) Compromiso entre arquitectura, capacidad, calidad: Distintas soluciones de capa física: cable (coaxial, fibra) o wireless (enlaces microondas), sobre las que se emplean distintos tipos de jerarquías (PDH en el pasado, SDH) que acomodan distintas portadoras (E1, STM1, STM16 ) Calidad de servicio en redes IP (ej: redes ATM) Equipos de conmutación avanzados Segmento clave en la distribución de contenidos y desarrollo de servicios. Los segmentos de transporte encapsulan/traducen en sus propios protocolos los correspondientes a la red de acceso. ATM Sonet/PDH IP Sonet/SDH WDM tiempo 8

9 ATM: Asynchronous Transfer Mode ATM es una técnica de transferencia rápida de información binaria (asíncrona) de cualquier naturaleza, basada en la transmisión de células de longitud fija. Ventaja de ser asíncrona? Evita, si la información fuera directamente sobre E1 (por ejemplo), que se espere información de una fuente concreta en un momento dado, con una ordenación fija. Tecnología sobre tramas PDH y/o sobre redes síncronas (contenedores SDH). El canal de transmisión se comparte entre distintas conexiones. Se divide en intervalos de tiempo iguales (1 intervalo - 1 célula) Los intervalos no están asignados de forma exclusiva a una conexión, se transmite según la necesidad de cada conexión (según el servicio que envíe información). Divide la información que tiene que transmitirse en paquetes de tamaño fijo, estos paquetes se denominan células y tienen un tamaño de 53 octetos, 48 de datos y 5 de cabecera. Una de sus aplicaciones más frecuentes ha sido en redes IP a las que se quiere dotar de calidad de servicio. 9

10 Características ATM Antes de establecer una conexión se especifican las características del servicio que se espera obtener (QoS) Las Celdas se enrutan a través de switches ATM, mediante identificadores de conexión Se identifica a qué conexión pertenece cada célula y todas las de esa conexión se envían por el mismo camino => tecnología orientada a la conexión, aunque se trate de transferencia de paquetes => las conexiones virtuales extremo a extremo (virtual channel) se establecen antes de la transmisión de datos. En rx, se extrae la información byte a byte de las celdas entrantes y se envían según la cabecera (equipo terminal u otro módulo ATM) Célula (53 bytes) =5bytes+48 bytes 10

11 Ejemplos redes troncales Red fibra Red cable Red móvil 3G 11

12 Topologías comunes en redes 12

13 Ejemplo de topologías combinadas Estructura típica de red: segmentos de densidad media con líneas E1 (2Mbps, jerarquía PDH), y enlaces STM-1 (155Mbps, jerarquía SDH) para el tráfico agregado. 13

14 Gestión de red Según ISO, la gestión de red abarca 5 grandes áreas funcionales, que facilitan el cumplimiento de una determinada QoS: Gestión de fallos Gestión de contabilidad Gestión de configuración y nombrado Gestión del rendimiento Gestión de seguridad Interesa que los sistemas de gestión estén normalizados: protocolos de comunicaciones, modelo de datos, modelado de los recursos... Ejemplos: arquitecturas TMN (telecommunication management network), modelo de gestión de internet (TCP/IP) Los operadores diseñan sus redes para que funcionen con distintos proveedores (hw&sw) => con frecuencia la gestión es de varios dominios de red en vez de una red única (caso TMN) 14

15 2. Arquitectura de red 15

16 Arquitectura de red La arquitectura de red es el conjunto de niveles y protocolos de una red. Las redes se diferencian en: Número de niveles y servicios de cada nivel. Protocolos de cada nivel Protocolo: Conjunto de reglas (interfaces, algoritmos, formatos de mensajes...) que conocen las entidades que intercambian datos a través de una red de comunicaciones Se suelen usar varios protocolos por red, organizados en niveles o capas : Cada nivel ofrece servicios al nivel superior y se apoya en los servicios ofrecidos por el nivel superior. Cada nivel dentro de una máquina conversa con su gemelo en otra (según el protocolo de ese nivel). No hay transferencia física de datos entre niveles gemelos. Se hace entre niveles adyacentes (interfaces entre niveles) 16

17 Redes de datos: Arquitectura OSI Nivel de aplicación: Soporte de aplicaciones distribuidas. Protocolos de utilidad directa para aplicaciones que usan la red (tx de ficheros, correo...) Nivel de presentación: Compatibilidad en la representación de los datos (traducir los datos a un formato que todas las máquinas entiendan: sintaxis y semántica de la información). Nivel de sesión: Organizar y sincronizar el diálogo entre entidades de aplicación=> usuarios de distintas máquinas establecen sesiones entre ellos. Nivel de transporte: Comunicación extremo a extremo (objetivo: ofrecer calidad de servicio uniforme) y gestiona puertos en máquinas multiproceso. Nivel de red: transferencia entre máquinas no directamente conectadas al mismo medio (encaminamiento de paquetes, gestión de congestión). Nivel de enlace: Transferencia fiable de bloques de información entre equipos directamente conectados al mismo medio (forma tramas, detecta errores, gestión del acceso al medio compartido). Nivel físico: Transmisión y recepción de unidades básicas de información (bits) sobre el medio físico de transmisión (eléctrico, óptico...). 17

18 Redes de datos. Arquitectura TPC/IP Sistema abierto: Protocolos e implementaciones disponibles. No se ajusta a OSI. Popularidad debido a Internet. Ejemplos: Nivel de Aplicación: SMTP, HTTP, SIP, RTP Nivel de Transporte: TCP, UDP Nivel de Red: IP, ICMP Nivel de Enlace: Ethernet, PPP 18

19 Redes de circuitos. Arquitectura heredada Conmutación manual Conmutación en banda Conmutación digital A partir de los años 60: Red troncal digital => centrales digitales! Aparece sistema de señalización para servicios suplementarios, red inteligente... La señalización de abonado sencilla (red de acceso de abonado analógica) 19

20 Arquitectura SS7 La arquitectura de señalización establece un mecanismo para facilitar el establecimiento de llamadas, facturación, y funciones de intercambio de información de las redes PSTN (al margen del tráfico de usuario). La arquitectura de señalización telefónica SS7 usa diferentes mensajes para el establecimiento y finalización de la llamada y permite que los nodos hablen entre sí, no importando si entre ellos existe una conexión troncal directa. Swith A Tráfico de usuario Tráf. de señalización Swith B enlaces 20

21 Características SS7 Los enlaces y nodos de señalización constituyen una red de conmutación de paquetes independiente de la de conmutación de circuitos. Sistema de señalización por canal común. Existe un conjunto predefinido de canales entre centrales dedicados a transportar mensajes de señalización de cualquier canal de 64 Kb/s de voz o datos (establ./liberación/supervisión). En los sistemas de señalización previos, por canal asociado, la señalización asociada a cada circuito de voz se transportaba por un canal de transmisión dedicado exclusivamente a él. Es una arquitectura de protocolos estructurada en cuatro niveles. 21

22 Niveles SS7 Nivel 4: TUP (Parte de usuario):telefonía básica ISUP. El equivante a TUP para RDSI TCAP (Parte de Aplicación de las Capacidades de Transacción) OMAP (Operations, Maintenance and Administrative Part): Usa los servicios TCAP para funciones de gestión de red (a través de un terminal remoto). MAP (Mobile Application Part). En redes móviles, permite la comunicación entre nodos troncales. Funciones: localización de usuarios, autenticación, gestión de la información de usuarios SCCP:Parte de Control de la Conexión de Señalización. Niveles 1-3: MTP: Parte de Transferencia de Mensajes (niveles 1-3) Aunque en las redes radio se especifican nuevos interfaces radio, la señalización sobre la parte troncal de la red está basada en SS7. MAP es un protocolo pensado para este tipo de redes y que usa SCCP y MTP como capas de inferiores de transporte. 22

23 Ejemplo establecimiento llamada ISUP MENSAJES ISUP: Initial Address Message (IAM): called number en bloc Continuity Message (COT): loopback test successful Address Complete Message (ACM): callee being rung Call Progress Message (CPG): report call set-up event Answer Message (ANM): callee has answered the phone Release Message (REL): request release of connection, with cause Release Complete Message (RLC): confirm REL Suspend Message (SUS): suspend call, but keep connection Resume (RES): resume suspended call Forward Transfer Message (FOT): outgoing operator requests incoming operator Information Request Message (INR): terminating exchange wants more information Information Message (INF): response to INR Pass-along Message (PAM): tunnel another message 23

24 2. Conceptos (nivel de enlace, red) 24

25 Nivel de enlace Suele subdividirse en 2 subniveles: MAC: Gobierna el acceso al medio de transmisión compartido por varias máquinas. LLC: Ofrece al nivel de red un servicio de transmisión de datos entre máquinas adyacentes. Compone/descompone tramas. Opcionalmente, control de flujo y gestión de errores en la transmisión. 25

26 Acceso al medio Asignación estática: Reparto del medio entre los N usuarios que hacen uso del mismo Asignación dinámica por contienda (con y sin escucha) Asignación dinámica, se espera turno para transmitir Redes WLAN Redes 2G/3G Redes LAN 26

27 Acceso al medio dedicado Cómo distribuir los recursos entre los usuarios conectados? Compartir el ancho de banda. Tres métodos básicos de multiacceso (procedimientos de asignación de canales físicos a los usuarios/servicios) FDMA (Frequency Division Multiple Access): Acceso Múltiple por división de frecuencia. TDMA (Time Division Multiple Access): Acceso Múltiple por división en el tiempo. CDMA (Code Division Multiple Access): Acceso Múltiple por división de código. c TDMA f c FDMA f c CDMA f t c t t t FDMA+TDMA 27

28 Nivel de red (I) Según haya o no conexiones de red: No orientado a conexión:si el nivel superior quiere enviar datos, prepara un paquete, sin relación con tx anteriores o posteriores. Ip, Ethernet Orientado a conexión: Origen y destino dialogan para establecer condiciones para la transferencia de la información. RDSI,RTC,GSM,ATM 28

29 Nivel de red (II) Según se encamine cada paquete por separado o no: Basado en datagramas (CP): Encaminamiento de cada paquete independiente (distintas rutas, desorden). Basado en circuitos virtuales (CC). Se establece un circuito virtual para enviar todos los paquetes de datos (mismo camino, paquetes en orden) Según ofrezca o no un servicio fiable: Fiable: Garantía al nivel superior. Llegan todos los paquetes (retransmisión) y se reordenan (paquetes numerados). No fiable: No hay garantía, se pierden paquetes (congestión). Niveles superiores pueden recuperar pérdidas. Ejemplos: IP: CP y no fiable. ATM: CC y fiable 29

30 Conclusiones El intercambio de información en redes de comunicación se lleva a cabo mediante protocolos. Además de TCP/IP, se usan otras arquitecturas. En las redes telefónicas tradicionales, por ejemplo, se emplean los protocolos de SS7. Uno de los segmentos de mayor impacto de una red de comunicaciones es la red de acceso. Conexión de los usuarios finales. Alta inversión en despliegue e infraestructuras por parte de los operadores/proveedores de servicio. El segmento troncal es clave en la distribución de contenidos y desarrollo de servicios. 30

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