Tecnologías Digitales

Temario Interfaces físicas (RS232, V.35, G.703, E3, STM-1, Ethernet) Medición de tasas de errores. Fundamentos de TDM. Fundamentos de ATM. Fundamentos de Frame Relay. Interworking Frame Relay/ATM Fundamentos de ADSL.

Interfaces físicas

Interfaz RS 232

Interfaz RS 232 Características: Eléctricas Mecánicas Funcionales

RS 232 Características eléctricas No balanceada eléctricamente (tierra de retorno única) TX: Entre +5 y +15 Volts Entre - 5 y - 15 Volts RX: Entre +3,5 y +18 Volts Entre - 3,5 y - 18 Volts Tolera cortocircuitos.

RS 232 Características eléctricas Transmisión Asincrónica Cantidad de bits de datos Paridad del carácter Bit de parada Transmisión Sincrónica Reloj de TX proporcionado por DTE o DCE Reloj de RX proporcionado por DCE

RS 232 Características eléctricas Velocidad original hasta 20 Kb/s. Velocidad usual hasta 64 Kb/s Limitado en la longitud del cable.

RS 232 Características mecánicas Conectores macho (DTE) y hembra (DCE). DB-25, DB-9 RJ-45

Conector DB-25 DTE macho

Conector DB-9 DTE macho

RS-232 en DTU DCE

RS-232: Características funcionales Datos Reloj Control

RS-232: Pines de Datos TxD/RxD Pin 2 - Transmitted Data (TxD) Esta señal se activa cuando el DTE transmite. Si no se transmiten datos, se envía Mark (marca, "1" lógico , voltaje negativo). Pin 3 - Received Data (RxD) Esta señal se activa cuando el DCE transmite. Si no se transmiten datos, se envía Mark (marca, "1" lógico , voltaje negativo).

RS-232: Pines de Control DTR/DSR Pin 20 - DTE preparado (DTR, Data Terminal Ready) Esta señal la activa el DTE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DCE que está encendido y operativo. Pin 6 - DCE preparado (DSR, Data Set Ready) Esta señal la activael DCE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que está encendido y operativo.

RS-232: Pines de Control RTS/CTS Pin 4 - Request to Send (RTS) Esta señal la activa el DTE ("0" lógico, voltaje positivo) para pedir autorización al DCE para enviar datos. Cuando el DCE está pronto contesta activando el CTS (Clear to Send). Pin 5 - Clear to Send (CTS) Esta señal la activa el DCE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que puede transmitir datos.

RS-232: Pines de Control DCD Pin 8 - (DCD, Data Carrier Detect) Esta señal la activa el DCE local ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que está conectado con el DCE remoto.

RS-232: Pines de Reloj de TX Pin 15 - Transmitter Clock (TxC) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DCE genera la señal de reloj a partir de la cual el DTE envía sus datos al DCE. Pin 24 - External Transmitter Clock (XClock) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DTE genera la señal de reloj a partir de la cual envía sus datos al DCE.

RS-232: Pines de Reloj de TX Pin 17 - Receiver Clock (RxC) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DCE genera la señal de reloj a partir de la cual envía sus datos al DTE.

RS-232: Pines de diagnóstico Pin 18 - Local Loopback (LL) Esta señal la genera el DTE para hacer que el DCE local haga un bucle local a nivel de línea. El DCE confirma su estado de prueba activando la señal en el pin 25. Pin 21 - Remote Loopback (RL) Esta señal la genera el DTE para hacer que el DCE remoto haga un bucle a nivel de interfaz digital. El DCE local confirma el estado de prueba activando la señal en el pin 25.

RS-232: Pines de diagnóstico Pin 25 - Test Mode (TM) Cuando está activada indica que el modem está en una estado de bucle local o bucle remoto. Otros tests de diagnóstico pueden provocar que esta señal se active.

RS-232: Pines de Canal secundario Son similares al canal principal. No suelen usarse. Pin 14 - Secondary Transmitted Data (STxD) Pin 16 - Secondary Received Data (SRxD) Pin 19 - Secondary Request to Send (SRTS) Pin 13 - Secondary Clear to Send (SCTS) Pin 12 - Secondary Received Line Signal Detector (SCD)

RS-232: Otros pines Pin 7 - Signal Ground Retorno eléctrico para todas las señales.Es el pin más importante del punto de vista eléctrico. Pin 22 - Ring Indicator (RI) Indica una llamada. Sólo es relevante en modems vocales.

Interfaz V.35 Uso normal hasta 2 Mb/s (2.048 Kb/s). Señales de datos y reloj eléctricamente balanceadas. Señales de control eléctricamente no balanceadas. Señales análogas a las de la RS-232. Conector usual: M34 (Winchester).

V35 female DCE

V35 M34 male DTE

Interfaz G.703 Opera a velocidad normal de 2.048 Mb/s. Código de Línea HDB3 (High - Density Bipolar 3) o AMI. Organizado en tramas de 256 bits = 32 Time Slots * 8 bits / Time Slot Sincronismo a partir del time slot 0. Interfaz de 75 ohms (coax) no balanceada o 120 ohms (UTP) balanceada. TX y RX.

Tipos de trama E1 CCS (Common Channel Signaling), no emplea TS16 Uso en Datos PCM 31 CAS (Channel Associated Signaling), emplea TS 16 Uso en Voz PCM 30

Conectores BNC

Interfaz E3 Velocidad de 34 Mb/s Cable coaxial, conectores BNC Interfaz de 75 ohms (coax) no balanceada Uso normal con ATM. TX y RX.

Interfaz STM-1 Velocidad de 155 Mb/s Interfaz eléctrica (coaxial) u óptica (fibra). Uso normal con ATM. TX y RX.

Interfaz Ethernet Velocidad: Ethernet 10 Mb/s, Fast Ethernet 100 Mb/s. Red broadcast, con colisiones, no determinista. Conectores RJ-45, cable UTP. Señales eléctricamente balanceadas.

Medición de tasas de errores

Medición de tasas de errores El modo usual es enviar mediante un instrumento una secuencia de bits conocida y predeterminada a un receptor. El receptor compara lo efectivamente recibido con lo que debería haber recibido y calcula las tasas de error correspondientes.

BER y BLER BER: Bit Error Rate BER = Bits erróneos / Bits Totales BLER: Block Error Rate BLER = Blocks erróneos / Blocks totales (Medido durante el tiempo disponible)

ES y SES Errored Seconds, ES, (Segundos errados) es la cantidad de segundos en los cuales hubo al menos un error, una violación bipolar, etc. Severely Errored Seconds (SES). Un segundo severamente errado es aquél en que la tasa es peor que 10E-3.

UAS, AS UAS (Unavailable Seconds) Se cuentan a partir de la existencia de 10 SES (Severely Errored Seconds) consecutivos. También si se detecta pérdida de señal o pérdida de trama. AS (Available Seconds) Es la diferencia entre el tiempo de la prueba y los UAS.

DGRM DGRM: DeGRaded Minutes es la cantidad de minutos degradados desde el inicio de la prueba. Un minuto degradado es aquél en el cual la tasa de error está entre 10E-6 y 10E-3 durante 60 segundos disponibles.

SLIP Un Slip ocurre cuando un patrón sincronizado pierde un bit o tiene un bit adicional insertado. Indica problemas de reloj.

Patrones de prueba Secuencias seudoaleatorias: Se generan a partir de registros de desplazamiento realimentados. 2 Exp(n) - 1: 511, 2047, 2e15, etc.

Configuración Interfaz (V.35, E1, etc) Género de la interfaz: DTE o DCE (usualmente DTE) Velocidad, Time slots en el caso de E1 canalizado. Reloj (Interno, Recibido) Patrón (2047, 2E15, etc)

Asynchronous Transfer Mode ATM Asynchronous Transfer Mode

ATM Estructura de celda Header 5 bytes Payload 48 bytes header payload

ATM Conexiones Tipos de conexiones previstas: permanentes conmutadas (establecidas mediante señalización) Dos niveles de conexiones: Virtual Channel Connections (VCC), se identifican con Virtual Channel Identifiers (VCI) Virtual Path Connections (VPC), se identifican con Virtual Path Identifiers (VPI) Un VPC puede contener varios VCC. Un VCC puede atravesar varios VPC Los dos niveles facilitan la gestión y disminuyen el jitter y el tiempo de establecimiento de conexión permanente conmutada VCC VPC VPC VPC S S S S S W W W W W

ATM

ATM Modelo de capas B-ISDN Plano g g l e o s b t a i l ó n de gestión d Plano de Plano de control usuario g e e s c t a i p ó a n s Capas altas Capas altas Capa de adaptación a ATM (AAL) Capa ATM Capa física

ATM Modelo de capas B-ISDN Convergencia Convergence Sublayer AAL Segmentación y reensamblado Segmentation And Reassembly Control de flujo genérico (interfaz de usuario) Traducción de VCI/VPI de celdas ATM Multiplexado de celdas Desacoplamiento de velocidad de celdas Generación y verificación de HEC Delineamiento de celdas Transmission Convergence Adaptación de trasmisión de tramas Física Trasmisión de tramas Temporización de bit Physical Medium Medio físico

ATM Capa ATM GFC VPI VPI VCI VPI VPI VCI VCI VCI VCI PTI HEC PAYLOAD CLP VCI PTI HEC PAYLOAD CLP Celda en interfaz Usuario- Red (UNI) Celda en interfaz Red- Red (NNI) CLP= Cell Loss Priority Payload= Carga

PTI: Payload Type Indicator

ATM Entrega de información La capa ATM no efectúa retrasmisión en caso de perder o descartar una celda, por lo cual no asegura la entrega confiable de información de extremo a extremo. Esta función deberá ser contemplada en una AAL o bien en capas superiores. ATM es orientado a conexión pero soporta servicios con y sin conexión Para servicios con conexión garantiza la entrega ordenada de celdas, si bien los retardos pueden ser variables y pueden perderse celdas. Para servicios sin conexión no se garantiza el secuenciamiento, porque la capa AAL puede emplear múltiples VCC sobre múltiples VPC para la trasmisión, lo cual puede causar que las celdas arriben en desorden.

ATM Adaptation Layer Proporciona el mismo soporte de celdas para distintas Clases de Servicio. Criterios para definir Clase de Servicio: Tasa de bits (constante o variable) Relaciones de tiempo origen/destino Modo de conexion (con o sin conectividad)

ATM ATM Adaptation Layer Capas Capas Superiores Superiores AAL AAL ATM ATM ATM ATM Física Física Física Física Terminal Conmutador Conmutador Terminal Las funciones de capa AAL son de extremo a extremo

ATM Adaptation Layer Clases de Servicio: AAL 1: Emulacion de circuito transparente AAL 2: Transmision de video comprimido AAL 3/4 y AAL 5: Servicios de datos no orientados a conexion.

ATM Subcapas AAL Capas Superiores Convergence Sublayer: provee el servicio requerido por el usuario, adaptando esas exigencias al servicio provisto por SAR; es dependiente del servicio de usuario soportado. Segmentation And Reassembly: segmenta la información de CS en bloques de tamaño adecuado al tamaño del payload de celda. Service Specific C S SSCS CS Primitivas Common Part C S CPCS Primitivas SAR S A R Capa A T M

ATM AAL 1 1 3 4 47 x 8 CS Indication Sequence Number Sequence Number Protection SAR SDU C R C Paridad 3 1 48 x 8 bits ESTRUCTURA DE SAR

ATM AAL 2 Sequence Information Length SAR SDU CRC Number Type Indicator 48 x 8 ESTRUCTURA DE SAR

ATM AAL 5 Carga CPCS Relleno Información Alineamiento en Largo de CRC entre usuarios bloques de 64 bits Carga y Relleno 0 a 65535 0 a 47 1 1 2 4 ESTRUCTURA DE CPCS

ATM Interfaz Terminal-Red Interfaz UNI MAN o WAN Nodo ATM LAN Router

ATM Tipos de tráfico Constant Bit Rate: Emula una línea dedicada, provee una conexión constante entre dos puntos, ya sea que se use o no. Variable Bit Rate: Se emplean recursos en la medida que se necesitan Available Bit Rate: Mediante control de flujo la red informa al terminal la disponibilidad en cada instante, evitándole así la pérdida de información en condiciones de congestión. Unspecified Bit Rate: La información es transportada sobre la base del “mejor esfuerzo” por parte de la red, sin garantías, y sin notificaciones del estado de congestión en cada instante.

Frame Relay

Modelo OSI

Comparación TDM, X.25, FR

Frame Relay Sin numeración de tramas. Conmutación de tramas. Longitud variable. Protocolo de nivel 2. Sin retransmisión.

FRAME RELAY DLCI DLCI Trama Información (longitud variable) 16 a 4472 bytes Flag (1 byte) Encabezado (2 bytes) FCS (2 bytes) Flag (1byte) DLCI C/R EA DLCI FECN BECN DE EA

Utilización de los “DLCI” (Data Link Connection Identifier) El campo de direcciones tiene 10 bits, por lo tanto la gama de DLCI disponibles es de: 0 a 1023 De 16 a 1007: DLCI´s disponibles para el usuario 0 : Annex A, Annex D 1023 : LMI FRF De 0 a 15: Valores reservados (Multicast, SVC) De 1008 a 1023:Valores reservados (Multicast, SVC)

DLCI : Data Link Connection Identifier Red Frame Relay Usuario A C B D DLCI 16 DLCI 35 DLCI 17 DLCI 410 DLCI 413 DLCI 120 UNI DLCI´s Enlace Frame Relay PVC DLCI : Data Link Connection Identifier

Conmutador Frame Relay Circuito Virtual Permanente (PVC) Conmutador Frame Relay Conmutador Frame Relay FRAD UNI UNI FRAD FRS FRS 16 Dispositivo de Acceso a Frame Relay 18 NNI Dispositivo de Acceso a Frame Relay A B Enlace Frame Relay (Frame Relay Link) 728 334 FRS in out A, 728 B, 334

Puerto de conexión Proporciona el acceso a la red Frame Relay Velocidad física. La capacidad del Puerto se asigna en forma dinámica a los Circuitos Virtuales que están definidos dentro de él Determina la máxima velocidad de transferencia con el resto de los sitios de la red

Puerto de conexión Protocolo de gestión del enlace (Annex A, Annex D, LMI). Máximo tamaño de trama. Debe permitir transmitir el paquete de mayo tamaño (típico 1600 bytes). Los parámetros anteriores determinan el máximo número de circuitos virtuales que pueden pasar por él

Protocolo de gestión del enlace Q933 Annex A, T1.617 Annex D, LMI FRF Prover al usuario final con la información de estado de los VC Define interfaz UNI, NNI En interfaz UNI el dispositivo interroga a la red en forma periódica y esta contesta En interfaz NNI el protocolo es bidireccional. Ambas puntas interrogan y responden interrogaciones. Propagan a través de la red el estado de los PVC

Operación del LMI

Protocolo de gestión del enlace Status enquiry El usuario interroga en forma periódica a la red (10s) Status La red contesta al usuario los interrogatorios Keep alive Respuesta a los status enquiry Full status Respuesta a los status enquiry con información de todos los PVC del enlace (1 de cada 6 status) Update status (mensaje asincrónico)

Especificaciones de LMI

Redes Frame Relay Características Router DTU DTU Router Router DTU DTU Router PVCs canal virtual Nodo Frame Relay Frame Relay es un servicio preferentemente de datos, de alta confiabilidad y privacidad. Por sus características de reenrutamiento automático, brinda gran confiabilidad. Brinda velocidades medias y altas (64 y 128 kbps y 2 Mbps) y retardos reducidos. Permite una reducción de costos respecto de DataExpress para los casos de redes en estrella o malladas con necesidades de tráfico no constante. Un único acceso a la red soporta múltiples conexiones lógicas PVCs. Es posible configurar redes privadas en estrella o malladas. Estas últimas son más seguras ante fallos. DTU Router Red Frame Relay

Redes Frame Relay Características bits Parámetros de trafico por PVC CIR - Tasa de Información comprometida. Bc - Ráfaga comprometida en tiempo Tc. Be - Ráfaga admitida en exceso, a ser entregada en mejor esfuerzo. Tc - Período de medición de los parámetros de tráfico: Tc = Bc/CIR Tc = Be/(Vel.acc.) si CIR = 0 MIR - Tasa de información máxima, MIR = (Bc+Be)/Tc velocidad de acceso Descarte Bc+Be Be Setea DE Configuración de enlaces La velocidad del enlace debe soportar el MIR de cada PVC. La suma de los CIR puede superar la capacidad del enlace. Se llama “overbooking” a la relación entre el total de todos los CIR y la capacidad del canal, y se expresa en %. Es común emplear un overbooking de 200-400% en redes WAN y 400-1000% en redes privadas. Los valores de MCT y SCT se expresan en % del ACT. Es habitual definir: MCT=50%, SCT=80%. El comportamiento a seguir ante FECN y BECN no está normalizado y depende de la reacción de cada aplicación. Actualmente, FECN se mapea al byte de notificación de congestión del CLNP y DECnet Phase IV. En el caso de TCP/IP el algoritmo de repliegue interpretara la perdida de paquetes como situación de congestión, por lo cual reducirá el caudal de trasmisión. NFS, sin embargo, reaccionará con pérdida de conexión. Bc debe ser de tamaño suficiente para que quepa una trama máxima. Si se toma Tc=1 segundo, Bc debe contener la cantidad de bits que en un segundo se trasmiten cuando la velocidad efectiva es la correspondiente al estado de congestión de red. Bc+Be debe contener la cantidad de bits trasmitidos en un segundo cuando la red no tiene congestión.. En ambos casos, el cálculo depende del tamaño de ventana que se emplee. Bc CIR Bc tiempo Tc

Parámetros del PVC DLCI CIR Bc Be

Normas Frame Relay

Efecto de la congestión

Uso de FECN y BECN

Frame Relay Explicit Congestion Notification

Interworking Frame Relay/ATM

Frame Relay y ATM ¿Cómo interconectar dos usuarios Frame Relay utilizando un backbone ATM? ¡FR/ATM Network Interworking! ¿Cómo interconectar un usuario Frame Relay con un usuario ATM? ¡FR/ATM Service Interworking!

Frame Relay Interworking Network: Transporta tramas entre dos redes Frame Relay a través de una red ATM intermedia. Service: Transforma tramas Frame Relay en celdas ATM y viceversa

FR/ATM Interworking FR/ATM Network Interworking FR/ATM Service Interworking

FR/ATM Network Interworking

FR/ATM Service Interworking

Interworking Function (IWF) Las tramas y células se delimitan y formatean como corresponda. Se mapea Discard Eligibility y Cell Loss Priority. Se envían o reciben las indicaciones de congestión según corresponda ( FECN de Frame Relay se mapea a EFCI de ATM). Se mapea el DLCI de Frame Relay al par VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Circuit Identifier) de ATM.

FR/ATM Network Interworking

FR/ATM Service Interworking

FR/ATM Service Interworking

ADSL

Topología ADSL

Espectro ADSL

Ancho de banda y alcance

DMT (Discrete MultiTone) Se modulan múltiples portadoras en QAM sobre una línea telefónica. Las frecuencias están igualmente espaciadas y se mide la SNR para determinar el máximo QAM conseguible. Se pone en la línea la suma de las frecuencias. Esto es llamado Discrete Multi Tone (DMT)

Efecto de las características de la línea

ADSL y DMT El espectro ADSL se divide en 255 portadoras. Cada portadora está situada a n x 4,3125 kHz Para la dirección upstream se usan las portadoras 7 a 29. Para la dirección downstream se usan las portadoras 38 a 255.