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PUERTO ORDAZ, JULIO DE 2009 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE ANTONIO JOSÉ DE SUCRE.

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1 PUERTO ORDAZ, JULIO DE 2009 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica Integrantes: Luis G Perez Anghelina Rindone Profesor: Ing Henry Romero REDES DE TRANSMISION DE DATOS

2 Estándares, Tecnologías y servicios de Alta velocidad. Cada acción que emprendemos necesita de un sin fin de convenciones que estabilizan el mundo que habitamos. No importa lo que tengamos previsto decir. De nada sirve, si antes no hemos acordado la lengua en la que comunicarnos o la hora en la que se producirá el encuentro. Y eso sin entrar en otros detalles como el uso horario al que remitimos la cita o la ciudad en la que vamos a encontrarnos. Sin esos y otros muchos acuerdos tácitos no hay comunicación. Los estándares están tan presentes como el aire que respiramos Y nos garantizan la comunicación.

3 Estándar SDH. SDH (Jerarquía digital sincrónica) es una norma para el transporte de datos en telecomunicaciones formulado por la Unión de Telecomunicación internacional (ITU). La primera generación de sistemas de fibra-òptica en las redes de telefonia publica utilizaba una arquitectura propietaria, codigo de línea de equipamiento, formatos de multiplexión y procedimientos de mantenimiento. Los usuarios de este equipamiento requerían de compatibilidad para poder mezclar y conectar equipos de diferentes vendedores. Esta basado en la superposición de una señal multiplexada sincrónica sobre un haz de luz transmitido sobre un cable de fibra- óptica. SDH también esta definido para funcionar con enlaces de radio, satélite e interfaces eléctricas entre los equipos.

4 Ventajas Una reducción en la cantidad de equipamiento y un incremento en la eficiencia de la red. Es sincrónico. Actualmente, la mayoría de los sistemas de fibra y multiplexion son plesiocronas. Esto significa que el tiempo puede variar de equipo en equipo debido a que están sincronizados con diferentes relojes. La provisión de bytes de overhead y payload – los bytes de overhead permiten la administracion de los bytes de payload sobre una base individual y facilitan la seccionalizacion de fallos centralizada. La definición de un formato de multiplexion sincrónico para trabajar con señales digitales de bajo nivel (como 2, 34 y 140Mbps) que simplifica en gran medida la interface a los switches digitales, cross-connects digitales y multiplexores add-drops. La disponibilidad de un conjunto de estándares, que permiten inter- operatividad multi-vendedor. La definición de una arquitectura flexible capaz de adaptarse a futuras aplicaciones, con una variedad de tasas de transmisión.

5 Estándar PDH. La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), es una tecnología usada en telecomunicacion tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea Cable coaxial, radio o microondas) usando técnicas de multiplexacion por division de tiempo y equipos digitales de transmisión. También puede enviarse sobre fibra optica, aunque no está diseñado para ello y a veces se suele usarse en este caso SDH (Sinchronous Digital Hierarchy). Generalmente, las señales que son multiplexadas proceden de fuentes distintas, pudiendo haber ligeras diferencias entre la velocidad real de los distintos flujos de información, por ello, la tecnología PDH, permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente, están funcionando a la misma velocidad, pero permitiendo una cierta variación alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se forman las tramas.

6 Desventajas La rigidez de las estructuras plesiócronas de multiplexación hacían necesaria la demultiplexación sucesiva de todas las señales de jerarquía inferior para poder extraer un canal de 64 Kbps. La baja eficiencia de este proceso, suponía baja flexibilidad en la asignación del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos. La información de gestión que puede transportarse en las tramas PDH es muy reducida, lo cual dificulta la supervisión, control y explotación del sistema. La falta de compatibilidad entre los distintos sistemas PDH y la adopción de estándares propietarios por parte de los fabricantes, dificultaba la interconexión entre redes de incluso un mismo operador. Los grandes avances del hardware y software, así como la entrada de la fibra óptica como medio de transmisión, no eran aprovechados por los sistemas PDH.

7 Modo de transferencia asincrónica (ATM). El Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una tecnología de telecomunicacion desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones. Con esta tecnología, 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 enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales.

8 Figura 1.- Diagrama simplificado del proceso ATM

9 Servicio de datos conmutados Multimegabits (SMDS). SMDS significa Servicio de datos conmutado multimegabits. Es un servicio de red de área extendida diseñado para una conectividad LAN a LAN. Es una red metropolitana, con base en celdas, sin conexión, de alta velocidad, publico, banda ancha y paquetes conmutados. SMDS utiliza celdas de longitud fija al igual que ATM, estas celdas contienen 53 bytes compuesta por un encabezado de 7 bytes, una carga útil de 44 bytes y una cola de 2 bytes. SMDS puedes aportar varias velocidades de datos, incluidas DS-1, DS-3 y SONET, representa una evolución del concepto de red de area local a un ámbito más amplio, cubriendo áreas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana.

10 Especificaciones de la capa física SMDS Se basa en un subconjunto de la capa física y en un estándar de subcapa MAC, que especifica un protocolo de red de alta velocidad. En la capa física, especifica un diseño bus dual que usa cable de fibra óptica. En la capa de enlace el acceso a la red SMDS es regido por el protocolo Bus distribuido de cola dual y esto lo que hace es subdividir cada bus en cuadros de tiempo, que se usan para transmitir datos. El protocolo DQDB antes de enviar datos, un nodo debe primero reservar cuadros sobre un bus para usarlos sobre el segundo bus, esto permite avisar a sus vecinos que ellos tienen datos que transmitir.

11 Aplicaciones Las redes de área metropolitana tienen muchas y variadas aplicaciones, las principales son: Despliegue de servicios de VoIP, en el ambito metropolitano, permitiendo eliminar las "obsoletas" lineas tradicionales de telefonia analogica o RDSI, eliminando el gasto corriente de esta lineas. Interconexión de redes de área local (LAN) Despliegue de Zonas Wifi sin Backhaul inalámbrico liberando la totalidad de canales Wifi para acceso, esto en la práctica supone más del 60% de mejora en la conexión de usuarios wifi. Interconexión ordenador a ordenador Sistemas de Videovigilancia Municipal. Transmisión CAD/CAM Pasarelas para redes de área extensa (WAN)

12 Espectro Expandido Esta técnica se desarrollo inicialmente para aplicaciones de agencias de información y militares. La idea básica consiste en expandir la información de la información de la señal sobre un ancho de banda mayor para con ello dificultar las interferencias y su intercepción. Todos los sistemas de espectro ensanchado satisfacen dos criterios: El ancho de banda de la señal que se va a transmitir es mucho mayor que el ancho de banda de la señal original. El ancho de banda transmitido se determina mediante alguna función independiente del mensaje y conocida por el receptor.

13 Comparación de una señal en banda estrecha con una señal modulada en secuencia directa. La señal en banda estrecha se suprime al transmitir el espectro ensanchado.

14 Técnicas de espectro expandido Sistemas de secuencia directa La secuencia directa es quizás uno de los sistemas de espectro ensanchado más ampliamente conocido, utilizado y relativamente sencillo de implementar. Una portadora en banda estrecha se modula mediante una secuencia pseudoaleatoria, el incremento de ensanchado depende de la tasa de bits de la secuencia pseudoaleatoria por bit de información. En el receptor, la información se recupera al multiplicar la señal con una réplica generada localmente de la secuencia de código. Es decir, cada bit de la señal original se representa mediante varios bits de la señal transmitida; a este procedimiento se le denomina código de compartición. Este código expande la señal a una banda de frecuencias mayor, directamente proporcional al número de bits que se usen.

15 Sistemas de salto de frecuencia En este esquema, la señal se emite sobre una serie de radiofrecuencias aparentemente aleatorias, saltando de frecuencia en frecuencia por cada fracción de segundo transcurrida. El receptor captará el mensaje saltando de frecuencia en frecuencia síncronamente con el transmisor. Los receptores no autorizados escucharán una señal ininteligible. Si se intentara interceptar la señal sólo se conseguiría para unos pocos bits.

16 Sistemas de salto temporal Un sistema de salto temporal es un sistema de espectro ensanchado en el que el periodo y el ciclo de trabajo de una portadora se varían de forma pseudoaleatoria bajo el control de una secuencia pseudoaleatoria. El salto temporal se usa a menudo junto con el salto en frecuencia para formar un sistema híbrido de espectro ensanchado mediante acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Sistemas de frecuencia modulada pulsada (o Chirping) Se trata de una técnica de modulación en espectro ensanchado menos común que las anteriores, en la que se emplea un pulso que barre todas las frecuencias, llamado chirp, para expandir la señal espectral. El chirping, como también es conocido, suele usarse más en aplicaciones con radares que en la comunicación de datos.

17 Sistemas híbridos Los sistemas híbridos usan una combinación de métodos de espectro ensanchado para beneficiarse de las propiedades más ventajosas de los sistemas utilizados. Dos combinaciones comunes son secuencia directa y salto de frecuencia. La ventaja de combinar estos dos métodos está en que adopta las características que no están disponibles en cada método por separado.

18 Ventajas Resiste todo tipo de interferencias, tanto las no intencionadas como las malintencionadas (más conocidas con el nombre de jamming), siendo más efectivo con las de banda estrecha. Tiene la habilidad de eliminar o aliviar el efecto de las interferencias multisenda. Se puede compartir la misma banda de frecuencia con otros usuarios. Confidencialidad de la información transmitida gracias a los códigos pseudoaleatorios (multiplexación por división de código). Desventajas Ineficiencia del ancho de banda. La implementación de los circuitos es en algunos casos muy compleja.

19 Propiedades Direccionamiento selectivo y la multiplexación por división de código. Al asignar una secuencia pseudoaleatoria dada a un receptor particular, la información se le debe direccionar de forma distinta con respecto a los otros receptores a los que se les ha asignado una secuencia diferente. Las secuencias también pueden escogerse para minimizar la interferencia entre grupos de receptores al elegir los que tengan una correlación cruzada baja. De esta forma, se puede transmitir a la misma vez más de una señal en la misma frecuencia. Como vemos, el direccionamiento selectivo y el acceso múltiple por división de código (CDMA) se implementan gracias a las secuencias pseudoaleatorias. Baja probabilidad de interceptación y el anti-jamming (la capacidad para evitar las interferencias intencionadas). Cuando a una señal se la expande sobre varios megahercios del espectro, su potencia espectral también se ensancha. Esto hace que la potencia transmitida también se ensanche sobre un extenso ancho de banda y dificulta la detección de forma normal.

20 Si recordamos el teorema de Shannon: donde: C = capacidad de transmisi ó n, en bits por segundo W = ancho de banda S = potencia de la se ñ al N = potencia del ruido Vemos que la capacidad del canal es proporcional a su ancho de banda y a la relaci ó n se ñ al-ruido del canal. De la ecuaci ó n anterior se deduce que al expandir el ancho de banda en varios megahercios hay m á s del ancho de banda suficiente para transportar la tasa de datos requerida, permitiendo contrarrestar los efectos del ruido.

21 Cualidades importantes en el funcionamiento del espectro expandido Con una ganancia de procesado alta y señales portadoras impredecibles (generadas con las secuencias pseudoaleatorias) se puede conseguir una baja probabilidad de interceptación, siempre que la potencia de la señal se expanda uniformemente por todo el dominio de frecuencias. Las señales portadoras impredecibles aseguran una buena capacidad contra jamming. El jammer (aquella persona que se dedica a interferir en las señales) no puede usar observaciones de la señal para mejorar su funcionamiento en este caso. Mediante la detección por correlación de señales de banda ancha se consigue una gran resolución temporal. Las diferencias en el tiempo de llegada de la señal de banda ancha son detectables. Esta propiedad puede usarse para eliminar el efecto Los multisenda e, igualmente, hacer ineficaces los repetidores de los jammers.

22 Los pares transmisor-receptor que usan portadoras pseudoaleatorias independientes pueden operar en el mismo ancho de banda con una interferencia entre canales mínima. A estos sistemas se les llama de acceso múltiple por división de código (CDMA). Se obtienen propiedades criptográficas al no poder distinguir la modulación de los datos de la modulación de la portadora. La modulación de la portadora es efectivamente aleatoria para un observador no deseado. En este caso, la modulación de la portadora en espectro ensanchado adquiere el papel de llave en un sistema de cifrado.

23 Dispositivos de interconexión de redes. ¿Qué es la interconexión de redes? Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué características posean. El objetivo de la Interconexión de Redes (internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el usuario.

24 Dispositivos de conexión: Repeater (Repetidor) Switch (Conmutador) Router (dispositivo de encaminamiento) Gateway (Pasarela) Hub (Concentrador) Bridge (Puente)

25 Es un dispositivo electrónico que conecta dos segmentos de una misma red, transfiriendo el tráfico de uno a otro extremo, bien por cable o inalámbrico. Los segmento de red son limitados en su longitud, si es por cable, generalmente no superan los 100 M, debido a la perdida de señal y la generación de ruido en las líneas. Repeater (Repetidor)

26 El Repetidor amplifica la señal de la red LAN inalámbrica desde el router al ordenador..

27 HUB (Controlador) Contiene diferentes puntos de conexión, denominados puertos, retransmitiendo cada paquete de datos recibidos por uno de los puertos a los demás puertos. El Hub básicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que puede ser considerado como una repetidor.

28 HUB (Concentrador)

29 Como los repetidores y los hub, permiten conectar dos segmentos de red, pero a diferencia de ellos, seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo (Router, Ordenador o Gateway) de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del bridge. Bridge (Puente)

30 A nivel de enlace el Bridge comprueba la dirección de destino y hace copia hacia el otro segmento si allí se encuentra la estación de destino. La principal diferencia de un receptor y hub es que éstos hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino.

31 Tipos de Puentes: Un puente transparente o de árbol de expansión: Es un puente que no requiere ninguna configuración para su funcionamiento. Determina la reexpedición de tramas en función de los sucesos que observa por cada uno de sus puertos. Puente simple: Son los más primitivos, enlaza 2 segmentos y contiene una tabla que almacena las direcciones, todas las direcciones deben introducirse en forma manual. Antes de utilizarlo debe introducir las direcciones de cada estación.

32 Tipos de Puentes: Puente multipuesto: Se utiliza para conectar más de dos LAN. Las redes LAN (Local Area Network, redes de área local)

33 Switch (Conmutador) Interconecta dos o más segmentos de red, pasando segmentos de uno a otro de acuerdo con la dirección de control de acceso al medio (MAC).. El Switch es considerado un Hub inteligente, cuando es activado, éste empieza a reconocer las direcciones (MAC) que generalmente son enviadas por cada puerto.

34 Switch (Conmutador)

35 Store-and-Forward Los switches Store-and-Forward guardan cada paquete en un buffer antes de encaminarlo hacia el puerto de salida. Mientras el paquete está en el buffer, el switch calcula el CRC y mide el tamaño del paquete. Si el CRC falla, o el tamaño es muy pequeño o muy grande el paquete es descartado. Si todo se encuentra en orden, el paquete es encaminado hacia el puerto de salida. Ese método asegura operaciones sin error y aumenta la confianza de la red. Pero el tiempo utilizado para guardar y chequear cada paquete añade un tiempo de demora importante al procesamiento de los paquetes.

36 Cut-Through Los Switches Cut-Through fueron proyectados para reducir esta demora. Esos switches minimizan el delay leyendo sólo los 6 primeros bytes de datos del paquete, que contiene la dirección de destino, e inmediatamente encaminan el paquete. Pero este tipo de switch no detecta paquetes corruptos causados por colisiones (conocidos como runts), ni errores de CRC. Cuanto mayor es el número de colisiones en la red, mayor será el ancho de banda que consume al encaminar paquetes corruptos.

37 Un router es un dispositivo de interconexión de redes informáticas que permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos. La primera función de un router, es saber si el destinatario de un paquete de información está en nuestra propia red o en una remota. Para determinarlo, el router utiliza un mecanismo llamado máscara de sub- red. La máscara de sub-red es parecida a una dirección IP (la identificación única de un ordenador en una red de ordenadores) y determina a qué grupo de ordenadores pertenece uno en concreto. Router (Dispositivo de encaminamiento)

38 Si la máscara de sub-red de un paquete de información enviado no se corresponde a la red de ordenadores de nuestra LAN (red local), el router determinará, lógicamente que el destino de ese paquete está en otro segmento de red diferente o salir a otra red (WAN), para conectar con otro router. Los router pueden estar conectados a dos o más redes a la vez, en la actualidad existen router que son también Switch con 4 puertos y punto de acceso WIFI. Router (Dispositivo de encaminamiento)

39 DIAGRAMA

40 Tipos de routers Los tipos principales de routers son: Estático: Los routers estáticos requieren un administrador para generar y configurar manualmente la tabla de encaminamiento y para especificar cada ruta. Dinámico: Los routers dinámicos se diseñan para localizar, de forma automática, rutas.

41 Gateway (Pasarela) Es un dispositivo, con frecuencia un ordenador, que permite interconectar redes con protocolos y arquitecturas diferentes a todos los niveles de comunicación. Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una red al protocolo usado en la red de destino. Trabaja en los 7 niveles (capas) del modelo OSI.

42 Gateway (Pasarela)


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