REDES DIGITALES DE SERVICIOS INTEGRADOS Ramón Fabregat Gesa EPS - Edificio P4 – Despacho 210 972 41 84 84.

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1 REDES DIGITALES DE SERVICIOS INTEGRADOS Ramón Fabregat Gesa EPS - Edificio P4 – Despacho 210 ramon.fabregat@udg.es 972 41 84 84

2 1.INTRODUCCION 1.1Evolución de las redes de comunicaciones 1.2 Servicios de banda ancha 1.3 Requerimientos 1.4 Arquitectura

3 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES Inicialmente, cada red de telecomunicaciones ha sido especialmente diseñada para diferentes servicios. –Red telefónica: Transmisión de voz Comunicación entre personas –Redes de datos Transmisión de datos Comunicación entre ordenadores –Redes de distribución Transmisión de imágenes de televisión

4 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (2) Posteriormente, se pasa de una tecnología analógica a una tecnología digital. 1959 (AT&T): –Se pensó en una integración de estas redes, pero no se realizó por no disponer de la tecnología necesaria y porque los usuarios no pedían la integración de servicios. 1972 (CCITT) Red Digital de Servicios Integrados: –Los mismos conmutadores y caminos digitales son usados para establecer las conexiones de diferentes servicios.

5 Avances tecnológicos: –Microelectrónica –Tecnología óptica (introducción de sistemas de transmisión óptica: gigabits/segundo) –Monitores de vídeo y cámaras de alta calidad –Estaciones de trabajo de alta capacidad –Software –Procesamiento de imágenes Nuevos servicios: –Aplicaciones multimedia –TV de alta definición –Videoconferencia –Educación a distancia –Trabajo colaborativo –Vídeo bajo demanda –Transferencia de ficheros a alta velocidad 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (3)

6 Estas nuevas aplicaciones requieren más recursos que las aplicaciones existentes Necesidad de incrementar la velocidad de las redes El incremento de la velocidad hace que los usuarios utilicen más las aplicaciones, lo que a su vez vuelve a provocar la necesidad de incrementar la velocidad Son necesarias velocidades del orden de 150 Mbits/s para ofrecer un servicio y de 600 Mbits/s para ofrecer varios simultáneamente La aparición de nuevos servicios implica un incremento en la utilización de las redes 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (4)

7 La realimentación entre los avances tecnológicos y los nuevos servicios provoca un cambio importante en las redes de telecomunicaciones. Nuevas aplicaciones o servicios Nuevos requerimientos, diferentes entre si Red universal flexible para proporcionar los requerimientos a todos los servicios Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (B-ISDN) 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (5)

8 Hablaremos de banda ancha cuando los servicios o sistemas requieran canales capaces de soportar velocidades superiores a 2 Mbits/s Ventajas –La aparición de un servicio nuevo no implica el diseño de una nueva red. Se obtiene una disminución de los costes de implantación y de mantenimiento. –Utilización mas eficiente de los recursos de la red. Todos los recursos de la red pueden ser usados por todos los servicios. 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (6) B-ISDN

9 Es necesario diseñar un nivel de transporte y de protocolos que proporcionen un entorno en el que se puedan integrar todos los servicios actuales y los que puedan definirse en el futuro El modo de transferencia asíncrono (ATM) es el modo de transferencia que se ha desarrollado para soportar todos estos nuevos servicios y es independiente del medio de transporte del nivel físico 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (7) B-ISDN

10 Factores que guían el trabajo de la ITU-T (I.121): –La demanda creciente de servicios de banda ancha –La disponibilidad de tecnologías de transmisión de alta velocidad, de conmutación y de procesamiento de la señal –Los avances en las aplicaciones de software que se procesan –La necesidad de integrar los servicios interactivos y los de distribución –La necesidad de integrar la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes en una red de banda ancha universal –La necesidad de proporcionar flexibilidad para satisfacer los requerimientos de los usuarios y los operadores de red 1.1 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES (8) B-ISDN

11 B-ISDN pueden soportar servicios de velocidad constante y de velocidad variable Puede transmitir diferentes medios: datos, voz, sonidos, imágenes estáticas, imágenes de vídeo y aplicaciones multimedia que combinan todos éstos medios La variedad de servicios posibles requiere una red con capacidad de transferencia universal para: –proveer servicios que puedan emplear bastantes velocidades diferentes –soportar tráfico a ráfagas –considerar tanto aplicaciones sensitivas al retardo como aplicaciones sensitivas a las pérdidas 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA

12 La recomendación I.121 de la ITU-T describe los servicios ofrecidos por la B-ISDN Servicios interactivos: son aquellos en los que hay intercambio de información (además de la información de control) en los dos sentidos, tanto entre usuarios como entre proveedor y usuario –Servicios conversacionales, –Servicios de mensajería –Servicios de recuperación de información Servicios de distribución: el camino de la información es principalmente uno, desde el proveedor al usuario –Servicios en los que el usuario no tiene control sobre la presentación de la información –Servicios en los que el usuario si tiene control sobre la presentación de la información 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (2)

13 Proporcionan los medios para una comunicación con una transferencia de información extremo a extremo en tiempo real. El flujo de información puede ser bidireccional o unidireccional Esta categoría incluye un gran rango de aplicaciones y tipos de datos Ejemplos de servicios conversacionales: –Vídeo-teléfono, –Videoconferencia –Vídeovigilancia –Transferencia de ficheros y de documentos 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (3) SERVICIOS CONVERSACIONALES

14 Ofrecen comunicación entre usuarios individuales mediante el almacenamiento de unidades de información con funciones de almacenar - reenviar (store-and-forward), buzones y manejo de mensajes En contraste con los servicios conversacionales no son servicios de tiempo-real Hace menos demanda a la red y no es necesario que los dos usuarios estén conectados al mismo tiempo Ejemplos de servicios de mensajería –Correo electrónico –Correo de voz –Correo de imágenes 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (4) SERVICIOS DE MENSAJERÍA

15 Permiten que el usuario pueda recuperar información almacenada en centros de información que generalmente está accesibles para ser usados públicamente La información únicamente es enviada al usuario cuando la solicita La información se recupera individualmente, el momento en el cual una secuencia de información empieza a ser enviada está bajo el control del usuario Ejemplos de servicios de recuperación –Archivos de información –Web 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (5) SERVICIOS DE RECUPERACIÓN

16 Proporcionan un flujo continuo de información que es distribuido desde un emisor central a un conjunto ilimitado de receptores autorizados que están conectados a la red Propiedades de las aplicaciones de distribución –no todos los servicios requieren velocidades de transmisión muy grandes –la naturaleza de algunos tipos de comunicaciones es de ráfagas (la multiplexación estadística permitirá economizar considerablemente los recursos utilizados) 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (6) SERVICIOS DE DISTRIBUCIÓN

17 Un usuario puede controlar cuando accede a la información pero no tiene ningún otro control sobre ella, no puede controlar cuando empieza la emisión ni puede ordenar la información que recibe Los usuarios sencillamente reciben el flujo de información Ejemplos de servicios de distribución sin control –distribución de televisión –distribución de radio 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (7) SERVICIOS DE DISTRIBUCIÓN SIN CONTROL SOBRE LA PRESENTACIÓN

18 La información es proporcionada como una secuencia de entidades de información que se repite cíclicamente El usuario tiene la capacidad de acceder individualmente a la información distribuida cíclicamente y controlar el inicio y el orden de la presentación. Como la información, seleccionada por el usuario, se distribuye cíclicamente siempre es presentada desde el principio Ejemplos de servicios de distribución con control –teletexto –vídeo bajo demanda 1.2 SERVICIOS DE BANDA ANCHA (8) SERVICIOS DE DISTRIBUCIÓN CON CONTROL SOBRE LA PRESENTACIÓN

19 De velocidad –Algunos servicios transmiten a una velocidad constante –otros requieren la facilidad de transmitir a una velocidad variable De calidad de servicio –Retardo en el tránsito de celdas (Cell Transfer Delay - CTD) –Variación del retardo de celdas (Cell Delay Variation - CDV) –Relación de pérdida de celdas (Cell Loss Ratio -CLR) 1.3REQUERIMIENTOS

20 Aproximaciones para reducir los requerimientos de velocidad en la transmisión de vídeo –permitir algunas distorsiones que no son apreciadas por el ojo humana –utilizar técnicas de compresión de datos que eliminen la redundancia o la información innecesaria las técnicas de compresión interframe se pueden aplicar cuando un frame tiene pocos cambios respecto al frame anterior (video-conferencia y video-telefono) en el fax se utilizaban técnicas de compresión intraframe 1.3REQUERIMIENTOS (2) VELOCIDAD

21 Se define como el tiempo que transcurre desde que el primer bit de una celda sale del origen hasta que el último bit de la celda pasa por el destino Esta determinado por varios factores: –Retardo de codificación: tiempo necesario para convertir una señal no digital a digital o para comprimir grandes volúmenes de datos antes de ser transmitidos –Retardo de paquetización: tiempo que transcurre para disponer del número de bits necesarios para formar una celda ATM, dependerá del tipo de capa de adaptación usada y de la velocidad de la fuente 1.3REQUERIMIENTOS (3) RETARDO EN EL TRANSITO DE CELDAS

22 –Retardo de propagación: es proporcional a la distancia entre el origen y el destino. Se produce debido a la velocidad de la luz en el medio de transmisión –Retardo en el conmutador: es el tiempo requerido para que la celda pase por el conmutador. Dependerá de la velocidad interna del conmutador y de la cantidad de información añadida a la celda para el encaminamiento dentro del conmutador 1.3REQUERIMIENTOS (4) RETARDO EN EL TRANSITO DE CELDAS

23 –Retardo en la cola de los buffers: es aleatorio y es introducido por los buffers que hay en los dispositivos de conmutación durante los periodos de tiempo en los que la velocidad del flujo que llega al buffer es mayor que la velocidad del enlace –Retardo de reensamblado: en algunas aplicaciones las celdas de una aplicación deben ser almacenadas en el destino antes de ser pasadas a la aplicación. Por ejemplo, algunas celdas de voz son almacenadas para que al reproducirlas se puedan proporcionar a una velocidad constante de 64-Kbps. Fijada una conexión todos los retardos son constantes excepto el retardo producido por los buffers 1.3REQUERIMIENTOS (5) RETARDO EN EL TRANSITO DE CELDAS

24 El retardo de dos celdas consecutivas de una misma conexión varía a lo largo del tiempo y por lo tanto se produce un cambio respecto al intervalo de tiempo esperado entre dos celdas consecutivas Las variaciones del retardo de celdas debidos a los efectos de la red son mínimo debido a que: –El protocolo ATM es diseñado para minimizar el procesamiento suplementario en los nodos –Los conmutadores ATM se han diseñado para ofrecer un rendimiento extremadamente alto. 1.3REQUERIMIENTOS (6) VARIACION DEL RETARDO DE CELDAS

25 Incluso si la aplicación transmite a velocidad constante es posible que exista una variación en el retardo de celdas 1.3REQUERIMIENTOS (7) VARIACION DEL RETARDO DE CELDAS CBR Delay Espacio entre celdas Esta celda es retardada más de la cuenta debido a los retardos de los buffers Una celda de otra fuente ocupa la posición que esperabamos que tuviera una celda de la conexión

26 Es la relación entre el número de celdas pérdidas y el total de celdas enviadas en un intervalo de tiempo Las celdas se pueden perder por diversos motivos: –desbordamiento en el buffer, cuando una celda llega a un buffer puede encontrarlo lleno y por lo tanto la celda se pierde –si cuando llega ya ha pasado el máximo tiempo permitido. Algunas aplicaciones, de voz y vídeo, descartan estas celdas porque ya no pueden ser usadas –si en la cabecera de la celda hay mas de un bit erróneo. El 8-bit HEC de la cabecera de la celda corrige un error y detecta múltiples errores 1.3REQUERIMIENTOS (8) RELACION DE PERDIDA DE CELDAS

27 Pueden producirse errores que no sean detectados por ser una palabra del código Si la cabecera cambiada corresponde con la dirección de otra conexión, la celda es encaminada erróneamente a un destino incorrecto La velocidad de inserción errónea corresponde con el número de celdas que son insertadas erróneamente por segundo de conexión Este error es difícil de tratar y si la celda al ser insertada erróneamente usa enlaces muy cargados, puede producir una degradación en el servicio del tráfico que utiliza esos enlaces. También puede causar problemas de sincronización 1.3REQUERIMIENTOS (9) VELOCIDAD DE INSERCION ERRONEA

28 La arquitectura del modelo B-ISDN es descrito en la recomendación I.327 de la ITU-T La transferencia de información y las capacidades de señalización de la B-ISDN consta de –capacidades de banda ancha –64 kbit/s basados en las capacidades ISDN –capacidades de señalización de intercambio –señalización entre el usuario y la red –señalización de usuario a usuario La transferencia de información de banda ancha es proporcionada por el modo de transferencia asíncrono (ATM) 1.4ARQUITECTURA