Introducción a la Ingeniería

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1 Introducción a la Ingeniería TEMA 3* Redes de telecomunicaciones *Todas las imágenes de esta presentación son reproducciones del libro: Una panorámica de las telecomunicaciones, Prentice-Hall, Introducción 1 Introducción Telecomunicación: Transmisión de mensajes a distancia por medio de conductores eléctricos, ópticos o electromagnéticos Red de telecomunicaciones (comunicaciones): Conjunto de elementos que hace posible el establecimiento de comunicaciones entre usuarios distantes ( infraestructura). servicio de telecomunicaciones (p.ej., red telefónica con servicios telefónico y de acceso a internet). Redes existentes se especializan en: Información que se transmite (p.ej., voz telefónica, datos X.25, ). Servicios que son capaces de soportar. Tendencia actual Redes multimedia. Introducción 2

2 Contenidos 3.1 El hardware de las redes de comunicaciones. - Terminal usuario, red de acceso, red de conmutación y transporte. 3.2 El software de las redes de comunicaciones. - Señalización, modelo de referencia OSI y niveles, protocolos.. - Telefónica, red móvil, red datos e Internet, redes de difusión. 3.4 Convergencia en las redes. 3.5 Operadores de telecomunicación. Introducción 3 Hardware de las redes Dispositivos comunes: Distintas redes: Distintos equipos (terminales). Distinta capacidad en la red de acceso. Distinto tipo de conmutación (núcleo de red). 3.1 Hardware de las redes 4

3 Hardware: terminal de usuario Dispositivo que sirve de interfaz con la red: Conversor de mensajes a señales (eléctricas, ópticas, o electromagnéticas) y viceversa. Otra información de señalización (tipo de comunicación, identidad del destino, ). Más comunes: Otros: receptor TV (digital), receptor radio, etc. 3.1 Hardware de las redes 5 Hardware: red de acceso Conexión individual de terminales con núcleo de red coste muy elevado (60%) compartida por redes y servicios (ej., par de cobre). Tecnologías: - Par de cobre: - Acceso telefónico (voz, 64KB/s) - RDSI (voz y datos, 144KB/s) - xdsl-digital Subscriber Line-: HDSL -High rate-, ADSL Asymetric-, VDSL -Very high rate- (voz y datos, hasta 52Mb/s) - Fibra óptica, Gb/s múltiples usuarios + elevado coste núcleo de red: - FTTH, FTTB (fibra + coaxial/xdsl), FTTC (fibra + xdsl) - HFC (Hybrid Fibre Coax): redes CaTV, voz y datos (modem de cable xdsl). - Acceso radio fijo, enlace radio entre terminal y estación receptora: - WLL (Wireless Local Loop), LMDS (Local Multipoint Distribution System > ancho banda) - Acceso radio móvil, enlace radio entre terminal y estación base: - Bluetooth (distancias cortas), DECT (Digital Enchanced Cordless Telecomm), GSM (2G), UMTS (3G). 3.1 Hardware de las redes 6

4 Hardware: red de conmutación y transporte Usuarios Nodos de conmutación (ej., central de conmutación local, varios miles de usuarios) Líneas de alta capacidad interconectadas a su vez (ej., centrales de tránsito). Jerarquía en la red de conmutación y transporte (ej., central local, central de tránsito, central de larga distancia, central internacional, etc.). Tipos de conmutación: Conmutación de circuitos: se mantiene la conexión física durante toda la comunicación (bajo retardo pero ineficiente). Conmutación de paquetes: la información troceada se transmite por diferentes caminos (más eficiente pero introduce retardos) enrutadores (routers). ATM (Asynchronous Transfer Mode): técnica de conmutación de paquetes que permite crear circuitos virtuales de bajo retardo. Conexión de centrales de conmutación enlaces de transmisión (= transporte). Hasta miles de millones de comunicaciones simultáneamente (máximo de las esperadas). Cobre, radio, microondas, vía satélite, fibra óptica. Multiplaje (o multiplexación): TDM, o FDM (WDM Wavelentgh Division Multiplexing- en caso de FO) 3.1 Hardware de las redes 7 Software de las redes (I) Red telefónica señalización y control: - Señalización en banda (ej., tonos telefónicos) - Señalización fuera de banda o canal común (ej., RDSI) Redes de datos: - Mayor inteligencia en los terminales se traslada parte del establecimiento y control de la comunicación al terminal Jerarquía de niveles o funciones modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection): - Niveles de Red: - Físico: acceso al medio protocolo de nivel físico (ej., tipo de modulación) - Enlace: estructura de tramas libre de errores (ej., corrección de errores, necesidad de retransmisión) - Red: división/encaminamiento/ensamblaje de paquetes y control de congestión - Niveles de Aplicación: - Transporte, Sesión, Presentación, Aplicación. 3.2 Software de las redes 8

5 Software de las redes (y II) - Niveles cabeceras dígitos binarios señales binarias. - Ejemplo: - Conexión a Internet con línea telefónica: TCP (Transmission Control Protocol) = transporte, entre la aplicación e IP (Internet Protocol) = red, que a su vez está sobre PPP (Point-to-Point Protocol) = enlace sobre el nivel físico proporcionado por un módem telefónico (ej., V.92). - Conexión a Internet a través de LAN (Local Area Network): TCP (Transmission Control Protocol) = transporte, entre la aplicación e IP (Internet Protocol) = red, que a su vez está sobre Ethernet = enlace y físico. - NOTA: no todas las redes encajan con el modelo OSI. 3.2 Software de las redes 9 Redes telefónicas (I) - Red telefónica pública conmutada (PTSN Public Switched Telephone Network) y red digital de servicios integrados (ISDN Integrated Services Digital Network). - Núcleo red PTSN y totalidad ISDN digital. - Flujo básico 64 Kb/s (8000 muestras/s, 8 bits/muestra) + TDM + conmutación de circuitos Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH Plesiochronous Digital Hierarchy): - En Europa: 32 canales (2 para señalización) con TDM para formar trama E1 (2048 Kb/s) 4 (TDM) + 2 canales señalización = E2. De igual forma E3, E4, y E5 (7680 canales de 64 Kb/s). - En EEUU ligeramente distinto (23 canales T1 4 = T2 7 = T3 6 = T4). - Se pueden interconectar Ex con Tx (ej., 3 E1 = T2). - Inconvenientes en flexibilidad y monitorización de red. 10

6 Redes telefónicas (y II) PDH Jerarquía Digital Síncrona (SDH Synchronous Digital Hierarchy), mucho más flexible (se pueden combinar flujos de distintas velocidades que pueden insertarse y extraerse de forma independiente): - Trama básica de transmisión: STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) = matriz de bytes a 155,52 Mb/s = contenedores virtuales (datos a transmitir + información de monitorización) + información sobre la organización del contenedor. - Tramas STM-n velocidad de transmisión n 155,52 Mb/s. - Se pueden reducir el número de niveles de la jerarquía malla. Diferencias entre PTSN e ISDN: - PTSN 4Khz, ISDN 144 Kb/s (2 canales 64 Kb/s + señalización y datos 16 Kb/s). - Terminal ISDN más complejo (señalización). - En ISDN nodos especializados para conexión con otras redes. 11 Redes terrestres móviles públicas - Permiten movilidad del usuario, característica común: acceso vía radio. - Voz (1G), voz y datos (GSM), datos (WiFi), audio y vídeo (TDT). - Públicas/privadas, unidireccional/bidireccional. - PLMN (Public Land Mobile Networks): - Red celular (reducción de tamaño y potencia) células (tamaño no uniforme: macro r 10km, mini r 1km, micro r 0,5km, pico r 0,1km) y estaciones base ( f) - Organización jerárquica (BSC Base Station Controller, MSC Mobile Switching Center conexión con otras redes) - Facilidades básicas: - Itinerancia (roaming): mantenimiento del usuario dentro de la red (entre operadores). - Radiobúsqueda (paging): localización del usuario. - Traspaso (handover): traspaso de una BS a otra en el curso de una comunicación. - Diferentes sistemas: - GSM (Global System for Mobile communications): sistema europeo 2G, banda 900 MHz, acceso con modulación digital en frecuencia GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) + TDMA (Time Division Multiple Access), voz y datos, conmutación de circuitos. - DCS-1800 (Digital Communication System): ampliación de GSM en la banda de 1800 MHz. - GPRS (General Packet Radio System): 2.5G, conmutación de paquetes, 100 Kb/s. - UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): 3G, acceso terrestre (UTRA) y satelital, acceso con modulación digital de espectro ensanchado por secuencia directa + CDMA (Code) WCDMA (Wideband, 5 MHz), FDD o TDD para ascendente y descendente, últimos avances (turbocódigos, diversidad espacial), red IPv6 (QoS Quality of Service) 12

7 Redes de datos e Internet (I) - Datos sobre PTSN ineficiente redes de datos (conmutación de paquetes). - DTE (Data Terminal Equipment) = terminal de usuario Punto de Acceso Enrutadores (routers) = nodos de comunicación. - LAN (Local Area Network): - Local 1 km. - Diferentes equipos, compartir recursos. - Topologías: bus (estándar Ethernet), anillo. - Acceso múltiple: CSMA-CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection = se escucha antes y durante la transmisión, estándar Ethernet) y Paso de Testigo. - Conexión mediante hubs (físico), bridges (enlace) y routers (red) otras redes. - WAN (Wide Area Network): - Conexiones lógicas (virtuales) entre multitud de usuarios independientes y distantes 13 Redes de datos e Internet (y II) Redes de datos: - Red X.25: recomendación ITU-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones), comunicación DTE con nodo de conmutación de paquetes, circuitos virtuales, baja velocidad (<64Kb/s). - Frame Relay: conmutación paquetes, circuitos virtuales, alta velocidad (>2Mb/s). - ATM (Asynchronous Transfer Mode): broadband ISDN, conmutación de celdas (paquetes de longitud fija y reducida), QoS garantizada. - Redes IP: conmutación de paquetes de tamaño variable con dirección de destino. Internet es un tipo de internet (LANs + WANs): - World Wide Web (extensa telaraña mundial). - Básico: Ordenador + modem + línea telefónica + ISP (Internet Service Provider) a través de sus PoP (puntos de presencia). - Always on vs dial in. - Redes regionales (nacionales) Internet Backbone en EEUU (EuropaNET en Europa). 14

8 Redes de difusión Fundamentalmente radio y TV. Una fuente y múltiples destinatarios, unidireccional. Centro emisor y repetidores de señal. Sistema digital de radio (DAB Digital Audio Broadcasting). Sistema digital de televisión (DVB Digital Video Broadcasting): - COFDM (Coded Orthogonal) = transmisión simultánea por múltiples portadoras. - Diferentes accesos para DVB: DVB-T, DVB-S, DVB-CS y DVB-C. 15 Convergencia en las redes Señales analógicas pero grandes avances en codificación, tratamiento y transmisión digital redes de comunicaciones digitales (gran versatilidad). Gran versatilidad de la conmutación de paquetes, se puede garantizar la QoS (IPv6, o RTP Real Time Transport Protocol), posibilidad de difusión (multicasting) Redes IP (núcleo de UMTS) 3.4 Convergencia en las redes 16

9 Operadores de telecomunicación Liberalización de las telecomunicaciones (monopolio variedad de oferta) operadores de red de telecomunicaciones. Móvil: Telefónica (establecido o dominante): Ofrece todo tipo de servicios. Mantiene una alta cuota de mercado. Dueña de la mayor parte de la red de acceso. Telefónica de España, Móviles, Data, I+D, Terra, etc. Airtel Vodafone (UK) Amena Orange (France Telecom) Fijo: Retevisión ISP: Terra (Telefónica), Jazztel, cambio muy rápido! 3.5 Operadores de telecomunicación 17 Introducción a la Ingeniería TEMA 3* Redes de telecomunicaciones *Todas las imágenes de esta presentación son reproducciones del libro: Una panorámica de las telecomunicaciones, Prentice-Hall, Fin del Tema 18