REDES Y SERVICIOS. PANORÁMICA DE LAS TELECOMUNICACIONES TEMA 1. LAS REDES DE TELECOMUNICACIÓN 1. INTRODUCCIÓN: EVOLUCIÓN HISTÓRICA

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1 2 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones REDES Y SERVICIOS. 1. INTRODUCCIÓN: EVOLUCIÓN HISTÓRICA PANORÁMICA DE LAS TELECOMUNICACIONES TEMA 1. LAS REDES DE TELECOMUNICACIÓN 1. INTRODUCCIÓN: EVOLUCIÓN HISTÓRICA 2 2. NECESIDAD DE REDES 4 3. MODELO PARA LAS COMUNICACIONES 7 Cada etapa de la humanidad ha venido marcada por una revolución en la tecnología; la imprenta, la máquina de vapor, la energía atómica La era actual está intrínsecamente ligada a la tecnología de la información. Las actividades humanas dependen, cada día más, del almacenamiento, proceso e intercambio de información (voz, imágenes, datos ), tanto que se podría definir la sociedad actual como la Sociedad de la Información. La capacidad de proceso de información ha aumentado de forma exponencial en los últimos años y la velocidad de transmisión también lo ha hecho a un ritmo muy acelerado. Al mismo tiempo, el coste de esta tecnología se reduce de tal forma que ha dejado de estar sólo al alcance de unos pocos privilegiados para acercarse, cada vez más, al ciudadano medio. Este intercambio de información tiene mayor repercusión en la sociedad cuanto mayor es el número de puntos entre los cuales se puede realizar esta transacción y cuanto mayor es la distancia que los separa. En lo referente a lo primero, ya no parece una utopía la interconexión total de todos los habitantes del planeta. Redes como la de telefonía han conseguido una penetración en la población casi impensable no hace demasiados años. En cuanto a lo segundo, poder transmitir información a grandes distancias y en tiempo real supone un importante ahorro de tiempo, recursos y, en consecuencia, dinero. Esto acarrea repercusiones de todo tipo. El rápido acceso a la información proporcionará mayor velocidad de desarrollo de nuevos productos y de adquisición de los mismos. La unión de lugares muy alejados, utilizando sistemas de telecomunicación, acabará con la tiranía de la geografía. Se podrán crear entornos de trabajo virtuales compartiendo, entre oficinas muy distantes, la misma información y pudiendo trabajar en colaboración. Esta tiranía ha venido marginando a zonas aisladas o alejadas que quedaban fuera del desarrollo tecnológico y que ahora se podrán ver integradas en el mismo. Existe otro tipo de repercusiones, quizá más filosóficas, como el hecho de que un acontecimiento en un país determinado puede ser conocido instantáneamente en todos los demás, lo que conlleva una obligación inminente de involucrarse y colaborar, o bien la condena pública y masiva de hechos delictivos. Vivimos lo se podría denominar como un proceso de globalización. En este escenario surge la ciencia de la Telemática. Esta denominación proviene de la unión de los vocablos Telecomunicaciones e Informática. Ambas disciplinas están tan unidas en la actualidad que es difícil establecer dónde acaba una y dónde comienza la otra. A lo largo de este curso se va a intentar dar una visión panorámica del mundo de las telecomunicaciones desde el punto de vista de esta nueva ciencia.

2 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones 3 4 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones NECESIDAD DE REDES Telégrafo Teléfono Telex Facsímile Radiofono Datel Banca electrónica Telefonía inalámbrica Telefonía celular Servicios suplementarios Videoteléfono Telemetría Telecontrol Internet Reconocimiento de voz Correo electrónico Redes privadas virtuales Telecompra Teletrabajo Comunicaciones vía satélite RDSI Fig. 1 Evolución histórica de las redes de telecomunicación La figura 1 muestra, de forma resumida, la aparición de sistemas de telecomunicación y de nuevos servicios hasta principios de este siglo. Las comunicaciones eléctricas comenzaron en 1837 con la invención, por parte de Morse, del telégrafo. Esta forma de transmisión consistía en una unión punto a punto en la que sólo se podía transmitir información en un sentido cada vez. En 1876 Alexander Graham Bell inventó el teléfono. Las redes de telecomunicación han ido extendiéndose por todo el mundo y actualmente pueden conectarse más de 800 millones de teléfonos en unos 200 países. Los servicios ofrecidos también han ido aumentando y además de la telegrafía y el teléfono se pueden transportar datos, señales de TV... esperándose que el número de servicios aumente aún más en los próximos años. Aunque conceptualmente sería posible la interconexión directa de un pequeño número de terminales, si se pretenden comunicar cientos, miles y hasta millones de usuarios la conexión directa se hace inviable. Para unir un número N de equipos entre sí cabría pensar en unir cada uno con los N-1 restantes con un enlace directo. El número de conexiones directas que se necesitaría en este caso sería de: N(N-1)/2, como se puede observar en la parte superior de la figura 2. Cuando N es mucho mayor que 1, el número total de conexiones necesarias se hace del orden de N 2, lo que es impracticable en el caso de tener un número muy elevado de puntos a conectar y largas distancias a cubrir, debido al gran coste que ello supone. Por lo tanto esta solución, unir cada punto con todos los demás a través de una línea dedicada, resulta sólo viable para pequeños entornos como puede ser la interconexión de los teléfonos u ordenadores de una oficina o un edificio. Fig. 2 Ventajas de la conmutación De esta forma surge, de forma natural, el concepto de red. La idea de una red es, básicamente, la de compartir recursos entre distintos sistemas. En lugar de unir directamente cada terminal con todos los demás se unirán a un equipo central (equipo

3 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones 5 6 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones con tareas de conmutación, que veremos más adelante) pudiendo compartir así los mismos enlaces (con técnicas de multiplexión que también veremos a lo largo del curso) para hacer conexiones entre distintas parejas de equipos. Esto es lo que muestra la parte inferior de la figura 2. Una red, por tanto, está formada esencialmente por conmutadores de red o nodos, interconectados por medio de enlaces de transmisión. Estos enlaces pueden ser cables de pares, cables coaxiales, enlaces radio, satélite, fibra óptica o cualquier otro medio físico que permita la transmisión de señales. Las redes de telecomunicación pueden diseñarse para dar servicio a una gran cantidad de usuarios y será necesario elegir convenientemente el número de conmutadores, la capacidad y la ubicación de los mismos, así como los medios de transmisión utilizados. El tráfico de información intercambiada entre usuarios que deseen comunicarse se conmutará o encaminará a través de los nodos de la red a lo largo del camino apropiado. Así se permitirá que muchos usuarios se interconecten de forma rentable, y se ofrecerán servicios y funciones a los que los usuarios no podrían acceder de forma individual. La decisión de introducir un nuevo nodo de conmutación se tomará después de estudiar todos los costes asociados a esta acción, la figura 3 muestra una gráfica en la que se representan estos costes. Así hay que considerar el coste de los enlaces entre conmutadores, el de los enlaces desde el equipo del usuario (terminal) hasta la primera central de conmutación (línea de abonado), el coste de los nodos de conmutación... Existirá un número óptimo de centrales con el que se realiza la menor inversión para dar servicio al número de abonados a la red esperado. A lo largo de este curso veremos las distintas topologías que las redes pueden adoptar, las técnicas de conmutación y multiplexión utilizadas y otros muchos conceptos ligados a las redes de telecomunicación. Coste total de la red Coste Coste de enlaces Coste de conmutadores Coste de la línea de abonado Número óptimo Nº de conmutadores Fig. 3 Coste de la red según el número de conmutadores

4 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones 7 8 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones 3. MODELO PARA LAS COMUNICACIONES Fuente Transmisor Sistema de transmisión Receptor Destino Sistema Origen Sistema Destino Caso práctico El destino toma los datos del receptor y los interpreta o procesa de la forma más conveniente. Un ejemplo de sistema de transmisión sería el reflejado en la parte inferior de la figura cuatro. Podría representar un sistema para la actualización de una base de datos, que se encuentra almacenada en un servidor. A este servidor se va a acceder desde un ordenador personal, situado en una oficina, utilizando para ello la red pública de telefonía. El PC sería la fuente desde la que se generan los datos a introducir en el servidor. El transmisor sería un modem, que convierte la señal de información digital en una señal analógica y la envía, a través del bucle de abonado, a la red telefónica que sería el sistema transmisor. En la red telefónica la señal puede sufrir muchos otros cambios, puede volver a digitalizarse, puede regenerarse En el destino el modem vuelve a convertir la señal en digital y la pasa al servidor que interpretará de forma adecuada esta información, actualizando los campos de la base de datos que sea necesario. RTC PC MODEM MODEM Servidor Fig. 4 Modelo de un sistema de comunicación y caso práctico El esquema mostrado en la figura 4 representa el modelo de un sistema de comunicaciones. Se puede, en primer lugar, distinguir entre un sistema origen, en el que se genera la información, un sistema de transmisión, que se encargará de transportar la información generada y un sistema destino, que representa el elemento que recibirá la información. Sistema origen: En el sistema origen existen dos componentes principales; la fuente y el transmisor. La fuente generará la información a transmitir. La naturaleza de esta información puede ser muy diversa: se puede transmitir una conversación vocal, imágenes de vídeo, datos generados en un PC Por tanto la fuente dependerá de la información que se vaya a transmitir. El Transmisor transforma y codifica la información generada en la fuente produciendo señales electromagnéticas susceptibles de ser transmitidas a través de algún sistema de transmisión. Sistema de Transmisión: Representa el conjunto de medios a utilizar para trasmitir la información entre un extremo y otro. Se encargará de transmitir las señales, que contienen la información, desde el origen al destino. Puede ser desde una simple línea de transmisión hasta una red compleja. En el interior de este sistema de transmisión la señal sufrirá modificaciones, se atenuará, se le añadirá ruido, interferencias Todas estas perturbaciones deberán estar controladas, para que una vez que la señal llega al destino se pueda extraer correctamente la información que transporta. Sistema destino: En el sistema destino se distinguen dos componentes principales; El receptor y el destino. El receptor acepta la señal que proviene del sistema de transmisión y la transforma para que pueda ser manejada por el dispositivo destino. Existen ciertas tareas claves que se deben realizar en un sistema de comunicaciones y que se irán estudiando con más profundidad a lo largo del curso: Utilización correcta del sistema de transmisión: Se debe hacer un uso eficaz de los recursos utilizados en la transmisión, los cuales se suelen compartir. De este modo la capacidad total del medio de transmisión debe repartirse entre distintas comunicaciones utilizando técnicas denominadas de multiplexión. Además pueden necesitarse técnicas de control de congestión para garantizar que el sistema no sature por una demanda excesiva de servicios de transmisión. Generación de la señal: Todas las técnicas de transmisión utilizan señales que se propagan a través de un medio físico o medio de transmisión. Las características de la señal, es decir, la forma, la intensidad, deben ser tales que permitan tanto la transmisión y propagación de la señal que contiene la información, como la correcta interpretación de la misma en el extremo receptor. Sincronización: Las señales deben permitir la sincronización de emisor y receptor, ya que el receptor debe ser capaz de determinar cuando comienza y cuando termina la señal recibida, y conocer la duración de cada elemento de señal. Gestión de intercambio: Si se pretende intercambiar información entre dos puntos deberán cooperar ambas partes de la comunicación. Para ello se establecerán protocolos o normas de comunicación que marcan los pasos a seguir para lograr un correcto intercambio de datos. Detección y corrección de errores: La señal transmitida puede verse perturbada de alguna manera en su camino entre el origen y el destino. El sistema de comunicación deberá descubrir posibles errores o pérdidas producidos en la información transportada y tomar las medidas adecuadas. Control de flujo: Deberán existir procedimientos para evitar que la fuente sature al destino transmitiendo datos más rápidamente de lo que el receptor puede procesarlos. Direccionamiento y encaminamiento: El sistema transmisor deberá indicar la identidad del destino, con el fin de garantizar que es ese receptor, y sólo ese, el que

5 Las Redes de Telecomunicación Panorámica de las telecomunicaciones 9 recibe la información. Gracias a esta identificación del destino se realizará el encaminamiento de la información en el interior del sistema de transmisión. En el caso de que en el sistema de transmisión exista la posibilidad de escoger más de un camino para el mismo destino se necesitará escoger entre una de estas rutas, según determinados criterios que habrá que establecer. Recuperación: Si una comunicación se ve interrumpida por algún fallo en alguno de los sistemas que componen el modelo de las comunicaciones, se necesitará un mecanismo de recuperación de fallos. Se deberá continuar transmitiendo desde donde se produjo la interrupción, o al menos recuperar el estado donde se encontraban los sistemas involucrados antes de comenzar el intercambio. Formato de mensajes: Entre transmisor y receptor deberá existir consenso en lo que se refiere al formato de los datos intercambiados. De esta manera se asegura una correcta interpretación de la información intercambiada. Seguridad: El sistema deberá asegurar al transmisor que sólo el receptor deseado recibe los datos. El receptor debe tener la certeza que los datos recibidos no se han alterado durante la transmisión y que realmente provienen del transmisor deseado. Gestión de Red: Al tener un sistema tan complejo se necesita un gestor de red que configure el sistema, monitorice su estado, reaccione ante fallos y sobrecargas y planifique con acierto los crecimientos futuros. Todas estas tareas a realizar se suelen organizar repartiéndose en capas, de forma que cada capa se dedica a una tarea en particular despreocupándose del resto. Esto hace que el desarrollo de nuevos sistemas y aplicaciones sea más sencillo, ya que el fabricante o diseñador de un producto en particular sólo tendrá que preocuparse de una tarea en concreto, siendo para él transparente el resto de problemas que hay que resolver. Existen diversos modelos de capas como OSI, TCP/IP o SNA. En este curso se pretende hacer un acercamiento a alguna de estas tareas y a las redes de telecomunicación en general.