UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ÁREA DE ELECTRÓNICA COMUNICACIONES I

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ÁREA DE ELECTRÓNICA COMUNICACIONES I Profesora: Vázquez Mardelinis. Bachilleres: Anato Andreina C.I. 18.299.859. Caraballo Fortunato C.I. 17.409.931. Núñez José C.I. 19.840.411. Rivera Luzmila C.I. 17.729.867. Barcelona, agosto de 2009 1

Introducción Las redes de transporte son de gran importante en las telecomunicaciones de la actualidad, ya que encargadas del envío, recepción y multicanalización de diversos tipos de información tanto de voz como de datos en diferentes formatos tanto analógicos como digitales. Su evolución ha sido gradual, desde las primeras que fueron redes analógicas, para un posterior avance a las digitales, y hoy en día son redes ópticas de alta velocidad. Las redes del principio eran E1/T1 y ISDN basadas en líneas de cobre, así como las redes de transporte las cuales usan fibras ópticas basadas en tecnología de redes ATM, B-ISDN o SONET/SDH, también describiremos que son infraestructuras entre centro de conmutación, tecnología síncrona y asincrónica, el sistema de señalización, inteligencia de red, gestión de red entre otros. 2

Red de transporte Una red de transporte, también denominada (red troncal), "núcleo de red" o (backbone) tiene como objetivo concentrar el tráfico de información que proviene de las redes de acceso para llevarlo a mayores distancias. Evolución de las redes de transporte Tradicionalmente había redes de transporte de señal de televisión (para el servicio convencional de difusión de televisión), redes de transporte de televisión, múltiples tipos de redes de transporte de datos dependientes del servicio de datos en cuestión, redes de transporte de telefonía fija y redes de transporte de comunicaciones móviles. Sin embargo, la llegada de la digitalización comenzó un proceso de convergencia en las redes de transporte para hacerlas potencialmente capaces de transportar cualquier tipo de información, independientemente de su origen. A este proceso contribuyó también el uso masivo de la fibra óptica como el medio físico de preferencia para el transporte. A lo largo de este proceso han ido apareciendo una serie de tecnologías digitales para su aplicación en el transporte: X25, Frame Relay, SDH, ATM, cada una de ellas orientada inicialmente a solventar problemas específicos en arquitecturas específicas de transporte y que han tenido diferentes períodos de éxito y decadencia. La llegada de la conmutación de paquetes y del paradigma de Internet, con el éxito de los protocolos IP como la base del transporte masivo de datos, introdujo una nueva cuestión al plantear si las redes de transporte debían o no tener un grado significativo de inteligencia en su núcleo central o si esta inteligencia se debía encontrar en los bordes de la red de transporte. 3

Redes PDH La ITU-T define en la G.701 que dos señales digitales que tengan la misma velocidad nominal V (bit/s), que mantengan sus desviaciones máximas respecto a esta cadencia dentro de límites especificados ± V (bit/s) y que no provengan del mismo reloj son señales digitales plesiócronas. Limitaciones de la PDH El proceso de justificación por una parte, y por otra el hecho de que la temporización vaya ligada a cada nivel jerárquico, hace que en la práctica sea imposible identificar una señal de orden inferior dentro de un flujo de orden superior sin demultiplexar completamente la señal de línea. Redes SDH SDH = Jerarquía Digital Síncrona (Synchronous Digital Hierarchy). La revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados La trama básica de SDH es el STM-1(Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbps. Ventajas y desventajas de SDH La SDH presenta una serie de ventajas respecto a la jerarquía digital plesiócrona (PDH). Algunas de estas ventajas son: El proceso de multiplexación es mucho más directo. La utilización de punteros permite una localización sencilla y rápida de las señales tributarias de la información. 4

El procesamiento de la señal se lleva a cabo a nivel de STM-1. Las señales de velocidades superiores son síncronas entre sí y están en fase por ser generadas localmente por cada nodo de la red. Las tramas tributarias de las señales de línea pueden ser subdivididas para acomodar cargas plesiócronas, tráfico ATM o unidades de menor orden. Esto supone mezclar tráfico de distinto tipo dando lugar a redes flexibles. Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equipos de los distintos proveedores gracias a los estándares internacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos. En cuanto a las desventajas tenemos que: Algunas redes PDH actuales presentan ya cierta flexibilidad y no son compatibles con SDH. Necesidad de sincronismo entre los nodos de la red SDH, se requiere que todos los servicios trabajen bajo una misma referencia de temporización. El principio de compatibilidad ha estado por encima de la optimización de ancho de banda. El número de Bytes destinados a la cabecera de sección es demasiado grande, lo que nos lleva a perder eficiencia. Redes ATM ATM = Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode), es una tecnología para generar redes de alta capacidad y respuesta para permitir el trafico de grandes cantidades de información. A fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser 5

enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales. El método de transmisión ATM (Asynchronous Transfer Mode) consta de celdas de tamaño fijo de 53 bytes, los cuales conforman 5 bytes de header y 48 bytes de payload (carga útil de la celda). Diferentes flujos de información, de características distintas en cuanto a velocidad y formato, son agrupados en el denominado Módulo ATM para ser transportados mediante grandes enlaces de transmisión. Estas tramas se multiplexan y pueden ser transportadas por redes de tipo SDH ( Syncrhonus Digital Hierachy) para norma europea y PDH para norma americana. Las velocidades de transmisión de ATM más frecuentemente usadas son STM1 u OC3 (SDH, PDH respectivamente) que son 155,2MBits/s. Esta velocidad se puede transmitir tanto por fibra óptica como por cable del tipo STP5 y velocidades mayores solo transmisibles por fibra de STM4 - OC12 que son 622,5 Mbits/sec, STM16 - OC48 que son 2,5 Gbits/sec y una sobremultiplexación (canalización) en STM64 - OC192 de casi 10 Gbits/sec. Todas las transmisiones de ATM contienen parámetros de QoS (Quality of Service), ToS (Type of Service), conformance y muchos parámetros más para asegurar la transmisión. Perspectiva de la tecnología ATM El ATM fue la apuesta de la industria tradicional de las telecomunicaciones por las comunicaciones de banda ancha. Se planteó como herramienta para la construcción de redes de banda ancha (B-ISND) basadas en conmutación de paquetes en vez de la tradicional conmutación de circuitos. El despliegue de la tecnología ATM no ha sido el esperado por sus promotores. Las velocidades para las que estaba pensada (hasta 622Mbps) han sido rápidamente superadas; no está claro que ATM sea la opción más 6

adecuada para las redes actuales y futuras, de velocidades del orden del gigabit. ATM se ha encontrado con la competencia de las tecnologías provenientes de la industria de la Informática, que con proyectos tales como la VoIP parece que ofrecen las mejores perspectivas de futuro. En la actualidad, ATM es ampliamente utilizado allá donde se necesita dar soporte a velocidades moderadas, como es el caso de la ADSL, aunque la tendencia es sustituir esta tecnología por otras como Ethernet que esta basada en tramas de datos. Infraestructura Entre Centros De Conmutados Infraestructura De Una Red GSM Los equipos que se encuentran en una red y sus funciones son: El Terminal de abonado es una estación móvil (Mobile Station, MS); La estación base es un emisor / receptor de radio (Base Transceiver Station, BTS), que enlaza las estaciones móviles con la infraestructura fija de la red; El controlador de estación base (Base Station Controller, BSC) administra un grupo de estaciones base; El conjunto constituido por las estaciones base y su controlador constituye un subsistema de radio (Base Station Subsystem, BSS); El conmutador de red (Mobile Switching Centre, MSC) proporciona el acceso hacia las redes telefónicas y RDSI; El registro de localización de visitantes (Visitor Location Register, VLR) es una base de datos. En la cual se inscriben temporalmente los abonados de paso en la red. 7

Descripción de una red GSM. El registro de abonados locales (Home Location Register, HLR) es la base de datos en donde los abonados de la red se encuentran referenciados; El centro de autenticación de abonados (Authentication Centre, AUC) es una base de datos protegida donde se controla los códigos confidenciales de los abonados; El conjunto formado por el conmutador, el registro de localización de visitantes, el registro de abonados locales y el centro de autenticación de los abonados constituye un subsistema de red (Network Subsystem, NSS); El centro de control y mantenimiento (Operation and Maintenance Centre, OMC) garantiza la explotación técnica y comercial de la red. Tecnología Síncrona Y Asíncrona Modos De Transmisión Una transmisión de datos tiene que ser controlada por medio del tiempo, para que el equipo receptor conozca en que momento se puede esperar que una transferencia tenga lugar. Hay dos principios de transmisión para hacer esto posible: Transmisión Síncrona. Transmisión Asíncrona. 8

Transmisión Síncrona Es una técnica que consiste en el envío de una trama de datos (conjunto de caracteres) que configura un bloque de información comenzando con un conjunto de bits de sincronismo (SYN) y terminando con otro conjunto de bits de final de bloque (ETB). En este caso, los bits de sincronismo tienen la función de sincronizar los relojes existentes tanto en el emisor como en el receptor, de tal forma que estos controlan la duración de cada bit y carácter. Algunas de las características de la transmisión síncrona son: Los bloques a ser transmitidos tienen un tamaño que oscila entre 128 y 1,024 bytes. La señal de sincronismo en el extremo fuente, puede ser generada por el equipo terminal de datos o por el módem. El rendimiento de la transmisión síncrona, cuando se transmiten bloques de 1,024 bytes y se usan no más de 10 bytes de cabecera y terminación, supera el 99 por 100. Ventajas y desventajas de la transmisión síncrona: Posee un alto rendimiento en la transmisión. Los equipamientos necesarios son de tecnología más completa y de costos más altos. Son especialmente aptos para ser usados en transmisiones de altas velocidades (iguales o mayores a 1,200 baudios de velocidad de modulación). El flujo de datos es más regular. 9

Transmisión Asíncrona La transmisión asíncrona se da lugar cuando el proceso de sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada palabra de código transmitido. Esta sincronización se lleva a cabo a través de unos bits especiales que definen el entorno de cada código. En el procedimiento asíncrono, cada carácter a ser transmitido es delimitado por un bit denominado de cabecera o de arranque, y uno o dos bits denominados de terminación o de parada. El bit de arranque tiene dos funciones de sincronización de los relojes del transmisor y del receptor. El bit o bits de parada, se usan para separar un carácter del siguiente. Normalmente, a continuación de los bits de información se acostumbra agregar un bit de paridad (par o impar). son: Algunas de las características de la transmisión asíncrona Los equipos terminales que funcionan en modo asíncrono, se denominan también terminales en modo carácter. La transmisión asíncrona también se le denomina arrítmica o de start-stop. La transmisión asíncrona es usada en velocidades de modulación de hasta 1,200 baudios. El rendimiento de usar un bit de arranque y dos de parada, en una señal que use código de 7 bits más uno de paridad (8 bits sobre 11 transmitidos) es del 72 por 100. 10

Ventajas y desventajas del modo asíncrono: En caso de errores se pierde siempre una cantidad pequeña de caracteres, pues éstos se sincronizan y se transmiten de uno en uno. Bajo rendimiento de transmisión, dada la proporción de bits útiles y de bits de sincronismo, que hay que transmitir por cada carácter. Es un procedimiento que permite el uso de equipamiento más económico y de tecnología menos sofisticada. Se adecua más fácilmente en aplicaciones, donde el flujo transmitido es más irregular. Son especialmente aptos, cuando no se necesitan lograr altas velocidades. Señalización El proceso de generación y manejo de información e instrucciones necesarias para el establecimiento de conexiones en los sistemas telefónicos. Es decir, el sistema debe producir, transmitir, recibir, reconocer e interpretar señales en un proceso cuyo resultado será una conexión específica a través del sistema de conmutación Estructura De Señalización La señalización se ha dividido en dos tipos: Señalización de abonado, es decir, señalización entre un terminal de suscriptor (teléfono) y la central local, y Señalización intercentrales, es decir, señalización entre centrales. La señalización intercentrales, se divide a su vez en: Señalización asociada al Canal (SAC), -señalización dentro del canal de voz (en banda) o en un canal estrechamente relacionado con el canal de voz-, y Señalización 11

por Canal Común (SCC), -señalización en un canal separado totalmente de los canales de habla donde el canal de señalización es común para un gran número de estos. Estructura de señalización SEÑALIZACIÓN SUSCRIPTOR- CENTRAL CENTRAL- CENTRAL SAC SCC Señales de línea Señales de Registro Señalización entre el abonado y la central Descuelgue Tono de Invitación a Marcar Central telefónica X Número de B. Tono de Repique Señal de Repique Contestación de B. Cuelgue CONVERSACION Cuelgue 12

El Sistema de Señalización nº 7 Es una arquitectura de protocolos de señalización completa en el que las unidades de señal son mensajes de las aplicaciones de señalización transportados en paquetes. Las características esenciales de este sistema son: Los enlaces y nodos de señalización constituyen una red de conmutación de paquetes lógicamente independiente de la de conmutación de circuitos, con un plan de direccionamiento distinto y definido a nivel internacional por ITU-T. Es un sistema de señalización por canal común. Existe un conjunto predefinido de canales entre centrales (y puntos de transferencia de señalización sin capacidad de conmutación de circuitos) dedicados a transportar mensajes de señalización relativa al establecimiento, liberación y supervisión de cualquier canal de 64 Kb/s de voz o datos. Es una arquitectura de protocolos estructurada en cuatro niveles. (Figura 1). 13

La Red Inteligente Es una plataforma basada en la interconexión de nodos en donde residen aplicaciones informáticas, centrales de conmutación y sistemas de bases de datos en tiempo real, enlazados mediante avanzados sistemas de señalización, para proveer la nueva generación de servicios. Entre los diversos factores que han influido en su aparición podemos citar los siguientes: Necesidad de nuevos y mejores servicios Apertura de la red Servicios en evolución Oferta de servicios de valor añadido La Red Inteligente es una arquitectura de red que permite alcanzar los puntos anteriormente comentados, evolucionando en todas y cada una de las áreas que la constituyen: acceso, sistemas de conmutación, control y señalización. Todo lo anterior implica la necesidad de disponer de centros de control y gestión para obtener el máximo rendimiento y disponibilidad, realizando la adecuada administración de la misma. La Red Inteligente permite, además, la integración de la red telefónica fija con las distintas redes móviles o con Internet, personalizando los servicios en función del perfil del usuario. Los Servicios Que Se Ofrecen. Una característica de la Red Inteligente es que su arquitectura es independiente del servicio, proporcionando una plataforma que puede soportar cualquier servicio orientado a la red, por lo que ni éstos ni su número, que puede considerarse ilimitado, están completamente definidos. Su utilización permite obtener una amplia y variada gama de servicios de 14

valor añadido sobre el de conectividad básica, todos ellos ofrecidos sobre cualquier red de transporte, fija o móvil y de banda estrecha o de banda ancha. Entre ellos tenemos, agrupados por categorías, los siguientes: Servicios de encaminamiento y de traducción de número. Servicios de tarificación especial. Servicios de redes privadas virtuales Servicios orientados al operador. Arquitectura de la red inteligente La Red Inteligente basa su "inteligencia" en la adición de nodos de proceso, programables por software, asociados a los nodos de conmutación existentes; su arquitectura es modular y consta de una serie de bloques que se ocupan de la conmutación, proceso, gestión y despliegue del servicio. En cada uno de los elementos de la red mencionados a continuación se encuentran las funciones asociadas al mismo, que reciben nombres equivalentes, sustituyendo la P (Point) por la F (Function). SSP (Service Switching Point). Localizado en la propia central telefónica, se encarga de enviar las llamadas a la RI para realizar el encaminamiento y obtener información del proceso de llamada, mediante el sistema de señalización CCITT nº 7 (CCS7). STP (Service Transfer Point). Es un nodo de conmutación de paquetes especializado en el transporte de mensajes de señalización CCS7 (Common Channel Signalling System # 7) entre nodos de la red. SCP (Service Control Point). Es el nodo de la red que facilita el acceso a la base de datos y la lógica de proceso necesaria para responder a las llamadas generadas por el SSP, encargándose del tratamiento en tiempo real del servicio; soporta además la operación de servicios adicionales ofrecidos por una red telefónica empresarial. 15

SMS (Service Management System). Proporciona información completa y segura a cada SCP, centralizando la recogida de estadísticas, medida del servicio, alarmas, etc. en definitiva se encarga de la gestión técnica y comercial de la RI. SCE/P (Service Creation Environment/Point). El objetivo de este módulo es facilitar la creación de servicios que luego van a ser desplegados en la red y la personalización de los ya existentes. IP (Intelligent Peripheral). Son empleados para algunos servicios de valor añadido, facilitando servicios especializados de telecomunicación como es la mensajería vocal. Por ejemplo, uno de estos terminales puede enviar mensajes pregrabados a los usuarios al recibir de éstos comandos generados por un teléfono multifrecuencia (DTMF), o por medio de la voz, utilidad esta última válida para realizar una marcación automática. Se activan por el SSP ante una petición realizada por el SCP. Gestión de red La gestión de red consiste en monitorizar y controlar los recursos de una red con el fin de evitar que esta llegue a funcionar incorrectamente degradando sus prestaciones. Bloques Funcionales Tiene como cometido la sugestión de: Fallos-errores. Por ejemplo: Conexiones mal hechas, tarjeta de red que se estropea... 16

Rendimientos-prestaciones. Contabilidad. Cuestiones relacionadas con la facturación. Configuración. De hardware y software (mantenerlos día a día...). Seguridad. Por ejemplo: Que un equipo no vaya a enviar paquetes degradando la red y haciéndola insegura... Arquitectura De Gestión De Red La gestión de red se suele centralizar en un centro de gestión, donde se controla y vigila el correcto funcionamiento de todos los equipos integrados en las distintas redes de la empresa en cuestión. recursos: Un centro de gestión de red dispone de tres tipos principales de Métodos de gestión. Definen las pautas de comportamiento de los demás componentes del centro de gestión de red ante determinadas circunstancias. Recursos humanos. Personal encargado del correcto funcionamiento del centro de gestión de red. Herramientas de apoyo. Herramientas que facilitan las tareas de gestión a los operadores humanos y posibilitan minimizar el número de éstos. 17

El paradigma gestor-agente. Los sistemas de apoyo a la gestión se componen, por lo general: Interfaz con el operador o el responsable de la red. Elementos hardware y software repartidos entre los diferentes componentes de la red. Los elementos del sistema de gestión de red, bajo el paradigma gestor-agente, se clasifican en dos grandes grupos: Los gestores son los elementos del sistema de gestión que interaccionan con los operadores humanos y desencadenan acciones necesarias para llevar ha cabo las tareas por ellos invocadas. Los agentes, por otra parte, son los componentes del sistema de gestión invocados por el gestor o gestores de la red. 18

Modelo de gestión ISO El modelo de gestión ISO clasifica las tareas de los sistemas de gestión en cinco áreas funcionales. La tarea del encargado de gestionar una red empresarial será evaluar la plataforma de gestión a utilizar en cuanto a la medida en que dicha plataforma resuelva la problemática de gestión en cada una de estas áreas: Gestión de configuración. Gestión de prestaciones. Gestión de contabilidad. Gestión de fallos. Gestión de seguridad. Gestión de configuración El objetivo de la gestión de configuración es obtener datos de la red y utilizarlos para incorporar, mantener y retirar los distintos componentes y recursos a integrar. Consiste en la realización de tres tareas fundamentales: Recolección de datos sobre el estado de la red, tales como versiones software y hardware de los distintos componentes. Cambio en la configuración de los recursos. Almacenamiento de los datos de configuración. Plataformas de gestión de red El mercado de la las herramientas de control y supervisión de redes, se caracteriza por la presencia de unos pocos fabricantes. Existen tres plataformas fundamentalmente que se reparten el mercado: OpenView de Hewlett Packard, SunNet de Sun Microsystems, y NetView de IBM. Otras ofertas del mercado son: Spectrum Enterprise de Cabletron Systems, Optivity 19

de Bay Networks o Transcend de 3-Com. OpenView, es el producto más representativo, al disponer de más de un 40 % de cuota dentro de las grandes empresas. Estas plataformas multifabricante suelen convivir con otras plataformas de gestión de red monofabricante, con el fin de aprovechar al máximo los desarrollos propios y particulares de cada fabricante. Todas estas herramientas se encargan de la recepción de informes y datos mediante el sondeo automático o iniciado por el usuario, a diferentes dispositivos de la red, como ordenadores, hubs, routers, conmutadores, etc. En el caso de reconocer algún problema en dichos parámetros, las entidades de gestión las notificarán al operador, almacenarán los eventos e intentarán reparar el sistema automáticamente. OpenView La plataforma de gestión de red líder del mercado, OpenView de HP, está disponible para Windows y varios tipos de sistemas Unix. Se trata de un completo conjunto de productos, con tres módulos principales: Network Node Manager es la herramienta de gestión principal, se encarga de descubrir la topología de la red, maneja las alarmas procedentes de los distintos dispositivos y conecta cualquier otra herramienta de gestión al mapa de red. Operations Center constituye la interfaz de usuario, gestionando funciones de integración de sistemas de gestión, como gestión de impresoras, copias de seguridad de servidores, etc. Admin Center se encarga de la gestión de configuraciones de puestos de trabajo, servidores, etc. 20

Figura 2: Ejemplo de HP OpenView. 21

Conclusión Las redes de transporte son de inmensa importancia porque como estudiamos, son las encargadas de del envió y recepción de información estas transmisiones pueden ser de dos tipos analógicas o digitales, las primeras se caracteriza por utilizar formas de onda que continuamente varían su amplitud o frecuencia y las otras son más simple que la analógica. Una señal analógica es representada por valores binarios discretos (0s y 1s), los cuales son generados por una combinación de voltajes altos y bajos o por pulsos de apagado y encendido. Existen dos tipos de tecnologías para transportar información una la sincrónica la cual se hace con un ritmo que se genera centralizadamente en la red y es el mismo para el emisor como para el receptor. La otra asíncrona en donde el emisor es el que decide cuando se envía el mensaje de datos a través de la red. En una red asíncrona el receptor por lo consiguiente no sabe exactamente cuando recibirá un mensaje. Por lo tanto cada mensaje debe contener, aparte del mensaje en sí, una información sobre cuando empieza el mensaje y cuando termina, de manera que el receptor conocerá lo que tiene que decodificar. Los sistemas de señalización no son más que conjunto normalizado y coordinado de señales las cuales son las encargadas de mantener una conexión. Las inteligencia de red surgen por la necesidad de que se control le el trafico de información y este se haga de manera coherente y la gestión de red es un sistema encargado del monitoreo de la información para evitar un error en el sistema. Con todo lo expuesto se dice que la red de transporte es un sistema muy complejo que necesita de una amplia gama de proceso para su buen funcionamiento y que este a tenido un progreso extraordinario atreves de su historia. 22