Redes de datos

REDES DE VOZ Y DATOS
La convergencia de las redes de voz y las redes de datos han tenido como
consecuencia, profundos cambios en el desarrollo e implementación de
soluciones corporativas, fundamentalmente para las pequeñas y medianas
empresas. Debido a la importancia actual de estos sistemas, a continuación se
explicará desde los conceptos de un sistema de telecomunicaciones hasta la
estructura misma de una red de datos y una red de voz, luego se pasará a
explicar su topología, los componentes de estas redes y las tecnologías de
acceso que son utilizadas por estas redes.
1.1 Sistemas de Telecomunicaciones
La comunicación es la transferencia de información desde un lugar (remitente,
fuente, origen, transmisor) a otro lugar (destino, receptor). Si la comunicación
es realizada a distancia, empleando medios guiados (Cable de cobre, fibra
óptica, guías de onda) y no guiados (microondas) entonces se la denomina
telecomunicación.
La red de telecomunicación es el <<Conjunto de equipos, sistemas y medios
de transmisión que posibilitan que una información circule de un punto a
otro>>.1
En la figura 2.1 se muestra un diagrama de bloques del modelo básico de un
sistema de comunicaciones, este muestra los principales componentes que
permiten la comunicación entre el emisor y el receptor.
1
HUIDOBRO, José M. y ROLDAN, David. Integración De Voz Y Datos, Ed. McGraw-Hill

Figura 2.1. Modelo de un sistema de comunicaciones
Fuente. HUIDOBRO, José M. y ROLDAN, David. Integración De Voz Y Datos, Ed. McGraw-
Hill
1.1.1 Estructura de una Red de Telecomunicaciones
La estructura típica de una red de telecomunicación se divide en tres partes
claramente diferenciadas: red de acceso, red de transporte y red de
conmutación. Alrededor de estas partes gira una estructura para la gestión y
administración, que resulta fundamental para la provisión de servicios y el
mantenimiento operativo de la red.

Figura 2.2. Partes de una red de telecomunicaciones
Fuente. HUIDOBRO, José M. y ROLDAN, David. Integración De Voz Y Datos, Ed. McGraw-
Hill
1.1.1.1 Red de Acceso.
Cuando nos referimos a la red de acceso en el caso de una red pública de
telecomunicaciones, se debe tomar en cuenta el denominado Punto de
Terminación de Red (PTR), que es el conjunto de conexiones físicas o
radioeléctricas y sus especificaciones técnicas de acceso que se necesitan
para tener acceso a la misma y a los servicios que la utilizan como soporte.
La red de acceso, la que conecta individualmente a los usuarios con la red de
conmutación, es una red que puede ser más sencilla en cuanto a que necesita
menor capacidad de ancho de banda por nodo, pero más compleja en cuanto a
que el número de ellos es muy superior a los de las redes troncales.
a) Red de Transporte.
La red de transporte es la que contiene los sistemas de transmisión y de
interconexión entre los distintos elementos de la red de
telecomunicaciones, puede ser válida y compartida por distintos tipos de
servicios, mientras que la red de conmutación suele ser específica del
Red de transporte
Red de conmutación
Red de
acceso
Usuarios
Servicios
Gestión y
Administración

servicio prestado. Así, para proporcionar el servicio telefónico fijo y/o móvil
se utilizan centrales de conmutación específicas y para el de datos se hace
uso de nodos X.25, Frame Relay, routers IP, etc.
b) Red de Conmutación.
En las redes de conmutación se establece un circuito entre emisor (origen)
y receptor (destino) para el intercambio de información entre ellos, bien
antes del envío o en ese mismo momento, quedando establecida la ruta o
camino por el que viajan los datos. Esta estructura es la típica de las redes
de área extensa y de la red telefónica, en la que utilizan como medios de
transmisión circuitos alquilados punto a punto o conmutados.
Los nodos de conmutación (Centrales, routers, switchs, etc.) transfieren la
información de sus entradas a sus salidas, comunicando unas con otras.
Pueden ser de tránsito, si no tienen equipos conectados, y periféricos o de
acceso, que son a los que se conectan los equipos terminales, o
desempeñar ambas funciones a la vez.
1) Técnicas de Conmutación
La conmutación es el proceso por el cual un usuario se pone en
comunicación con otro, mediante una infraestructura de comunicaciones
común, compartida entre todos los terminales, para la transferencia de
información. Existen tres técnicas de conmutación que son:
i. Conmutación de Circuitos. La técnica de conmutación de
circuitos puede ser espacial o temporal, consiste en el
establecimiento de un circuito físico previo al envío de información,
que se mantiene abierto durante todo el tiempo que dura la misma.
El camino físico se elige entre los disponibles, empleando diversas
técnicas de señalización; si viaja en el mismo canal (por canal
asociado) o si hace por otro distinto (por canal común), encargadas
de establecer, mantener y liberar dicho circuito. Esta técnica es
empleada en las centrales telefónicas para establecer una
comunicación; en transmisión de datos, una vez establecido el

circuito sería equivalente a un enlace punto a punto, mediante un
servicio de línea alquilada.
ii. Conmutación de mensajes. La conmutación de mensajes es un
método basado en el tratamiento de bloques de información,
dotados de una dirección de origen y otra de destino, por lo que
pueden ser tratados por los centros de conmutación de la red que
los almacena hasta verificar que han llegado correctamente a su
destino procediendo solo entonces, a su retransmisión. Esta técnica
requiere del establecimiento de colas de mensajes, en espera de
ser transmitidos por un canal disponible, lo que puede ocasionar
congestión en la red, no resultando adecuada para una
comunicación interactiva, ya que los retardos pueden resultar muy
altos. Se aplica esta técnica con el servicio télex y algunas
aplicaciones de correo electrónico.
iii. Conmutación de paquetes. Con la conmutación de paquetes, los
datos se dividen en segmentos más pequeños denominados
paquetes antes de su transmisión por la red. Cada uno de estos
paquetes contiene información suficiente sobre la dirección, así
como para el control del mismo en caso de que suceda alguna
anomalía en la red. Los paquetes también llamados datagramas,
tramas, permanecen muy poco tiempo en memoria, por lo que
resulta muy rápida, permitiendo aplicaciones de tipo convencional.
Además, el tiempo de retención es generalmente corto y la
transferencia de mensajes es cercana al tiempo real y no puede
ocurrir un bloqueo, pero requieren arreglos de comunicación más
complejos y costosos así como protocolos más complicados.

1.1.1.2 Tecnologías de Acceso
La red de acceso se puede considerar desde dos puntos de vista: (Véase
Figura 2.3)
Geográfico, cuando se refiere a aquella infraestructura de
comunicaciones que existe entre el domicilio del cliente y la central
de conmutación.
Técnico, cuando hace referencia a toda la infraestructura de
comunicaciones existente entre el punto de conexión del terminal de
usuario en el domicilio del cliente y el primer equipo que procesa la
información en el nivel de red, es decir, en el nivel 3 del modelo de
interconexión de sistemas abiertos OSI (OSI - Open System
Interconection).creado por la ISO (International Standard
Organization).
Figura 2.3. Acceso geográfico vs. Acceso técnico
Fuente. ADELL, Hernani, José A. y GABEIRAS, José E. Las Telecomunicaciones de
Nueva Generación
A su vez, también la red de acceso se puede agruparse de acuerdo a
tecnologías de acceso guiado y tecnologías de acceso no guiado:

a) Acceso guiado
El acceso guiado precisa de la existencia de un medio físico de transmisión
que transporte en su interior la información entre el usuario y la central, o
entre el usuario y el primer punto donde se reenvíe a la red troncal o
backbone. Ejemplos de medios de transmisión de este tipo son: el par de
cobre, el cable coaxial y la fibra óptica.
1) Bucle digital de abonado (xDSL).
Bajo las siglas xDSL se agrupan un conjunto de tecnologías que utilizando
códigos de línea y técnicas de modulación adecuados, permiten transmitir
regímenes de datos de alta velocidad sobre el par trenzado telefónico. En la
Figura 2.4 se muestran los anchos de banda requeridos por cada
tecnología xDSL, así como los regímenes binarios que proporcionan.
Figura 2.4. Anchos de banda y caudales de xDSL
Fuente. BERROCAL, Julio y VASQUEZ, Enrique. Redes de Acceso de Banda Ancha.
2003
La línea de cliente digital asimétrica (ADSL – Asymmetric Digital Subscriber
Line) es una de las múltiples variantes que intervienen dentro de las
tecnologías xDSL. Permite proveer un acceso de alta velocidad a datos,
manteniendo la línea de voz operativa, a través de los elementos que

intervienen en la arquitectura del sistema (ver la Figura 2.5 y la Figura 2.6), que
son los siguientes:
El par de cobre o bucle de abonado.
El splitter o divisor, para separar los distintos canales.
El módem del lado del usuario (ATU-R, ADSL Terminal Unit
Remote).
El módem del lado de la central (ATU-C, ADSL Terminal Unit
Central).
Figura 2.5. Elementos que intervienen en una conexión ADSL
Fuente. ADELL, Hernani, José A. y GABEIRAS, José E. Las Telecomunicaciones de
Nueva Generación
La base sobre la que se fundamenta la tecnología ADSL está íntimamente
relacionada con el medio de transmisión que debe emplear, el par de cobre,
así como con la utilidad que debe ofrecer tanto al usuario como al operador de
telecomunicaciones. Debe posibilitar el acceso de banda ancha a Internet, con
conexión permanente y sin perder la opción de utilizar simultáneamente la
línea de voz, al mismo tiempo debe permitir que se pueda redirigir la
comunicación de datos a una red que los procese más eficientemente,
permitiendo ofrecer nuevos servicios reutilizando la infraestructura existente.
La solución se basa en la utilización de todo el ancho de banda disponible en
el par de cobre. Para aprovechar mejor este medio, se optó por dividir el
espectro de frecuencias, permitiendo el uso simétrico o asimétrico del mismo

En la figura 2.6 se representa cómo se redirigen los datos provenientes del PC
del cliente hacia el ISP (Internet Service Provider – Proveedor de Servicios de
Internet), a través del divisor.
Figura 2.6. Elementos que intervienen en una conexión ADSL
Fuente. ADELL, Hernani, José A. y GABEIRAS, José E. Las
Telecomunicaciones de Nueva Generación
El divisor
Los divisores o splitters son los elementos que realizan la separación entre
el tráfico de voz y el de datos. En el lado del usuario, separa las
comunicaciones de voz, que se encaminan al teléfono, de las
comunicaciones de datos, que se envían al módem ADSL (ATU-R). En la
central el funcionamiento es similar, aunque los destinos son diferentes.
Las señales de voz se procesan en la central de conmutación pertinente,
mientras que los datos se envían directamente a una red que procesa esta
información.
El módem en el lado del usuario

El ATU-R (ADSL Terminal Unit Remote) es el módem ADSL que se instala
en las dependencias del cliente. Las funcionalidades asociadas a este
dispositivo son:
La evaluación de las características del par de cobre para
el reparto del flujo de datos entre las distintas portadoras.
La provisión de una interfaz de acceso a los equipos del
cliente. Normalmente esta interfaz es Ethernet (10BaseT),
pero se pueden disponer de otras más como USB
(Universal Serial Bus - Bus Serie Universal), ATM, etc.
El funcionamiento en modalidad de bridge (conmutando
tramas de nivel 2) o de router (trabajando en el nivel de red
con posibilidad de encaminamiento).
La conversión en celdas ATM de la información a
transmitir, y la evaluación de la calidad de servicio en la
información que se transmite.
El módem en el lado de la central
Para finalizar la conexión en la central se instala otro módem, el ATU-C
(ADSL Terminal Unit Central), que recibe los datos una vez han sido
redirigidos por el divisor instalado en la central. Las tareas que realiza este
equipo son similares a las del ATU-R, con la salvedad de que en
funcionamiento asimétrico precisa operar con un mayor número de
subportadoras. El equipo instalado en la central se conoce normalmente
como DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer). (Véase Figura
2.7)

Figura 2.7. Módem en el lado de la central
Evolución
Son múltiples las variantes que se han desarrollado implementando DSL,
especificadas a lo largo del tiempo, con objeto de cubrir todas las
necesidades de envío de datos. (Véase Cuadro 2.1).
Cuadro 2.1. Velocidades y alcances para xDSL
Tecnología
Simétrico /
Asimétrico
Alcance
(Km)
Velocidad
descendente
(Mbit/s)
Velocidad
Ascendente
(Mbit/s)
IDSL Simétrico 6,00 0,128 0,128
SDSL Simétrico 3,30 1,544 1,544
HDSL Simétrico 4,00 1,544 1,544
ADSL Asimétrico 4,00 6,00 0,640
VDSL Asimétrico 1,00 26,00 3,000
VSDL Simétrico 1,00 13,00 13,00
VSDL Simétrico 0,30 26,00 26,00
La primera implementación vino de la mano del IDSL (Integrated DSL),
que permite alcanzar velocidades de hasta 144 Kbit/s de manera

simétrica y full-dúplex sobre un par de cobre, con alcances de casi
5.500 metros. Suele emplearse para el acceso a Internet y a LANs
remotas.
HDSL (High data rate DSL) permite alcanzar velocidades de 1,544
Mbit/s (2,048 siguiendo estándares europeos) de forma simétrica y
dúplex, utilizando dos pares de cobre con alcances que rondan los
3.600 metros. Se ha venido empleando como sustituto de los enlaces
T1/E1 tradicionales, ya que elimina la necesidad de emplear repetidores
a lo largo de su recorrido.
SDSL (Symmetric DSL), se presenta como una versión de HDSL
implementada sobre un único par de cobre. Permite alcanzar
velocidades de 1,544 Mbit/s sobre distancias de 3.000 metros. Los
servicios que puede soportar son similares a los de HDSL. Emplea una
parte del espectro menor, lo que permite reducir su nivel de
interferencias
SHDSL (Single-pair High-speed DSL), es la primera técnica DSL
simétrica que ha sido normalizada, en concreto mediante la
recomendación de la ITU (G.991.2), aprobada en febrero de 2001. El
estándar G.991.2 define velocidades simétricas por par de cobre de
entre 192 kbit/s y 2,312 Kbit/s.
VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line) es la tecnología
DSL que permite mayores velocidades. Comenzó denominándose
VADSL, ya que en su origen fue una extensión de ADSL en la que se
obtenían mayores velocidades reduciendo el alcance de los enlaces y
manteniendo la naturaleza asimétrica de ADSL. Sin embargo, el término
VDSL se impuso sobre VADSL, ya que puede ser tanto simétrico como
asimétrico.
Los sistemas VDSL asimétricos están diseñados para ofrecer servicios
como difusión de televisión digital, vídeo bajo demanda, acceso a
Internet de banda ancha, etc. La provisión de estos servicios requiere
anchos de banda descendentes mucho mayores que los ascendentes.
Por ejemplo, HDTV (High Definition Televisión - Televisión de Alta
Definición) requiere 18 Mbit/s en el enlace descendente para la difusión

de vídeo, sin embargo, el enlace ascendente transporta información de
señalización que tan sólo necesita unos pocos Kbit/s.
Por otro lado, VDSL también se ha diseñado para proporcionar servicios
simétricos, especialmente atractivos para el mercado empresarial. Por
ejemplo, mediante VDSL simétrico se podrían ofrecer servicios de
teleconferencia, teleconsulta o se podrían sustituir las líneas T1 actuales
por otras de mayor capacidad.
VDSL puede coexistir con las tecnologías DSL precedentes. El ancho de
banda que utiliza está comprendido entre los 200 KHz y los 30 MHz.
2) Fibra óptica
i. FTTC / FTTB (Fiber To The Curb / Building)
De las siglas en ingles FTTC o FTTB que significan Fibra hasta el
borde / Fibra hasta el vecindario. La fibra óptica está tendida
desde el nodo de conmutación a cada “manzana” y termina en un
dispositivo llamado ONU (unidad óptica de red). Cada ONU
distribuye hasta 16 pares de cobre. Estos lazos de abonado (en
cobre) están hechos con los requerimientos necesarios para
soportar canales T1 full - dúplex para vídeo MPEG-1 o T2 full -
dúplex para MPEG-2. Dado que el canal es simétrico permite
operar el servicio de videoconferencia.

Figura 2.8. Red de Fibra FTTHC
Fuente. MIRO. Verónica M. Tecnologías de Banda Ancha. 2001
ii. FTTH (Fiber to the Home)
De sus siglas en ingles que significan Fibra hasta el Domicilio.
Consiste en la instalación completa de una red de acceso en fibra
óptica hacia el domicilio de todos los abonados / oficinas. La
interfaz puede ser OC-1 (SONET 53 Mbps) o OC-3 (SONET 155
Mbps) o de mayor velocidad para usuarios que lo requieran. Esta
es la solución más costosa pero también la que ofrece mayor
flexibilidad y capacidad de expansión.
iii. HFC (Hybrid Fiber Coaxial)
Las redes HFC (Hybrid Fiber Coaxial) son una evolución de las
redes de distribución de televisión por cable coaxial. Esta
constituye una plataforma tecnológica de banda ancha que
permite el despliegue de todo tipo de servicios de
telecomunicación, además de la distribución de señales de TV
tanto analógica como digital y el acceso de alta velocidad a redes
de datos (Internet, Intranets, etc.) mediante cable módems.
Figura 2.9. Red de Fibra HFC
b) Acceso no guiado

Las tecnologías de acceso no guiado emplean como medio de transmisión
el espacio libre, por medio del cual se propagan las ondas
electromagnéticas de manera similar a las ondas de radio.
1) Bucle inalámbrico (LMDS)
LMDS o Local Multipoint Distribution Service (Sistema de Distribución Local
Multipunto) es una tecnología de conexión vía radio inalámbrica que
permite, gracias a su ancho de banda, el despliegue de servicios fijos de
voz, acceso a Internet, comunicaciones de datos en redes privadas, y video
bajo demanda.
Las redes de acceso inalámbricas se caracterizan por una estructura punto
a multipunto que consta de las siguientes partes:
Las estaciones base: son los elementos que, por un lado, se
conectan a las redes públicas o privadas de telecomunicación, con
interfaces como ATM, IP, mientras que por el otro ofrecen la interfaz
a la red de acceso inalámbrica.
Los equipos terminales (IDU, In Door Unit): son los elementos a los
que se conectan los diferentes abonados. La estructura de una red
de acceso inalámbrica no exige que exista un equipo terminal por
abonado, sino que un mismo equipo terminal puede dar servicio a un
número elevado de abonados, actuando como multiplexor de
acceso. Estos equipos terminales proporcionan diferentes interfaces
a los usuarios finales, como pueden ser:
Circuitos dedicados E1/T1
Circuitos dedicados de n x 64 kbit/s
10/100 BaseT

Figura 2.10. Estructura de una red punto a multipunto
2) WIMAX (IEEE 802.16)
WiMAX (viene del acrónimo Worldwide Interoperability for Microwave
Access, "Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas") es un
estándar de acceso a radio de última generación orientada a ultima milla
que permite la transmisión inalámbrica de datos (802.16 MAN) la misma
que proporciona accesos concurrentes en áreas de hasta 48 km de radio y
a velocidades de hasta 70 Mbps. Utiliza tecnología que no requiere visión
directa con las estaciones base. WiMax es un concepto parecido a Wi-Fi
pero con mayor cobertura y ancho de banda.
i Características de WiMAX
Una característica importante del estándar es que define una
capa MAC que soporta múltiples especificaciones físicas.
Mayor productividad a rangos más distantes (hasta 50 km)
Mejor tasa de bits/segundo/HZ en distancias largas
Sistema escalable
Fácil adición de canales: maximiza las capacidades de las
células.

Anchos de banda flexibles que permiten usar espectros
licenciados y exentos de licencia
Soporte de mallas basadas en estándares y antenas inteligentes.
Servicios de nivel diferenciados: E1/T1 para negocios, mejor
esfuerzo para uso doméstico
En el cuadro 2.9 se realiza una descripción breve de los diferentes estándares
desarrollados para Wimax
Cuadro 2.3. Estándares de Wimax
ESTÁNDAR DESCRIPCIÓN
802.16
Utiliza espectro licenciado en el rango de 10
a 66 GHz, necesita línea de visión directa,
con una capacidad de hasta 134Mbps
enceldas de 2 a 5 millas. Soporta calidad de
servicio.
802.16a
Ampliación del estándar 802.16 hace
bandas de 2 a 11 GHz, con sistemas NLOS
y LOS, y protocolo PTP y PTMP.
802.16c
Ampliación del estándar 802.16 para definir
las características y especificaciones en la
banda de 10 – 66 GHz.
802.16d
Revisión del 802.16 y 802.16ª para añadir
los perfiles aprobados por el WIMAX Forum
802.16e
Extensión del 802.16 que incluye la
conexión de banda ancha nomádica para
elementos portables del estilo a notebooks
Fuente: Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
Elaboración : Propia

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