El documento presenta una introducción a las tecnologías de banda ancha, incluyendo la evolución de las redes telefónicas hacia la transmisión digital, las diferentes clasificaciones de redes como locales, metropolitanas y amplias área, y los métodos de multiplexación y conmutación utilizados en las redes de telecomunicaciones.

1. Tecnologías de Banda Ancha Nyquist Shannon

2. Tecnologías de Banda Ancha Introducción a las redes de telecomunicaciones Redes ópticas Redes de acceso (XDSL) Multiplexación (PCM, PDH , SDH) Modo de transferencia asincrónico (ATM) Adaptación de servicios BISDN (AAL) Servicios de banda ancha

3. http://www.eie.fceia.unr.edu.ar/~comunica/ Docentes: Dr. Elizabeth Tapia [email_address] Ing. Verónica Miró [email_address] Ing. Adrián Luque [email_address]

4. Introducción a las redes de telecomunicaciones Tecnologías de Banda Ancha (TBAA)

5. Clasificación de las redes de telecomunicaciones

6. Evolución de las redes

7. Evolución de la red telefónica Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Transmisión analógica Transmisión analógica Transmisión analógica Transmisión analógica lazo analógico ETAPA 1 (1850-1950)   Terminal analógica  Terminal datos   Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación analógico Transmisión analógica Transmisión digital Transmisión analógica Transmisión analógica lazo analógico ETAPA 2 (1960-1970)   Terminal analógica  Terminal datos   lazo digital A/D D/A Plantel de distribución analógico

8. Evolución de la red telefónica Nodo Conmutación digital Nodo Conmutación analógico Nodo Conmutación digital Nodo Conmutación digital Transmisión digital Transmisión digital Transmisión analógica Transmisión digital lazo digital Plantel de distribución analógico A/D    Terminal analógica Terminal datos ETAPA 3 (1970-1980)   Nodo Conmutación ISDN Nodo Conmutación ISDN Nodo Conmutación ISDN Nodo Conmutación ISDN Transmisión digital Transmisión digital Transmisión digital Transmisión digital lazo ISDN lazo ISDN      Terminal datos Terminal ISDN ETAPA 4 (1990-2000)

9. Evolución de la red telefónica Nodo Conmutación B-ISDN Nodo Conmutación B-ISDN Nodo Conmutación B-ISDN Nodo Conmutación B-ISDN Transmisión digital B-ISDN Transmisión digital B-ISDN Transmisión digital B-ISDN Transmisión digital BISDN lazo BISDN lazo ISDN     ETAPA 5 (2000 - 2010 ) HDTV

10. Ejemplo de una red telefónica

11. Red de acceso local y central local digital

12. Estructura jerárquica de la red

13. Red de acceso local

14. Ejemplo red troncal de 2 niveles

15. Red Internacional

16. Red publica conmutada

17. Evolución de la red de transporte IMPULSO TECNOLOGICO  FIBRA OPTICA DE BAJO COSTO Y ALTO RENDIMIENTO. CHIPS DE SILICIO DE ALTA INTEGRACION. SOFTWARE ORIENTADO A OBJETOS PARA SISTEMAS DISTRIBUIDOS DE ALTA CALIDAD SDH  ESTRUCTURA MULTIPLEX SENCILLA Y FLEXIBLE.  INTERFACES NORMALIZADOS DE ALTA CAPACIDAD. FACILIDADES AUXILIARES Y GESTION INTEGRAL. IMPULSO DEL MERCADO  MEJOR RENTABILIDAD CON EFICACIA DE RED MEJORADA Y COSTOS REDUCIDOS.  ENTORNO LIBERALIZADO MULTIOPERADOR.  INCREMENTO DE ABONADOS, MEJOR CALIDAD DE SERVICIO, FLEXIBILIDAD Y NUEVOS SERVICIOS. RED DE TRANSPORTE

18. Clasificación de redes Internet Planeta 10,000 km Continente 1,00 km Redes de area amplia (WAN) País 100 km Redes de área metropolitana (MAN) Ciudad 10 km Campo 1 km Edificio 100 m Redes de área local (LAN) Oficina 10 m Computadores en paralelo Sistema 1 m Flujo de datos dentro de un equipo Circuito 0.1 m Ejemplo Los terminales están en el mismo Distancia entre terminales

19. Redes de área local (LAN) Tipo BUS (Ethernet) 10, 100, 1000 Mbps IEEE 802.3 Tipo Anillo (Token Ring) IEEE 802.5 Bus Anillo

20. Redes de área local (MAN) Dirección de transmisión en el bus A Dirección de transmisión en el bus B Protocolo DQDB (IEEE 802.6) Distributed Queue Dual Bus Dos Buses (una terminal examina y reserva ranuras en un bus para usar ranuras en el otro bus) Transporte de Datos y Voz No tiene capacidad de conmutación Medio: FO monomodo 150MBps <60kms entre nodos Bus A Bus B 1 N 3 2 Terminador . . . . . .

21. Redes de área amplia (WAN) La sub-red se dedica exclusivamente a la conmutación La sub-red está compuesta por líneas tx y routers La sub-red interconecta redes o computadoras LAN Sub-red Router Host

22. Ejemplo de WAN

23. Otra clasificación de redes

24. Topologías de redes

25. Topología de redes Punto a punto Multi punto (o bus común) Estrella Anillo (ring) Malla

26. 1. Redes punto a punto NODO A NODO B NODO A NODO B NODO A NODO B 1 enlace físico 1 enlace físico 3 enlaces virtuales 3 enlaces físicos 6 enlaces virtuales

27. 2. Redes Multi punto NODO A NODO B NODO C Ejemplos : IEEE802.4 – Token Ring IEEE802.3 Ethernet IEEE802.6 DQDB Las redes de bus común caen en la categoría de redes de acceso múltiple NODO D NODO E NODO F

28. 2. Multi punto – Cont . Ejemplos: Broadcast: TV, radio Incast: GPS Multicast: Ethernet Caso 1 2 1 3 4 2 1 3 4 2 1 3 4 2 1 3 4 Punto - Multipunto Multipunto - Punto Multipunto - Multipunto Punto - Punto

29. 3 .Redes en estrella NODO B NODO C NODO D NODO E NODO A Todas las conexiones se hacen a través del nodo central (host) que actúa como conmutador Ejemplo: Mainframes, hubs La nuevo tecnología ATM usa esta topología El hub permite tener topología física estrella y topología lógica de bus

30. 4. Redes en anillo Flujo de datos unidireccional Ejemplos: Token ring (IBM) y FDDI (sobre F.O.) A transmite a C vía D C confirma a A vía B El receptor elimina los datos del anillo. D B A C D B A C D B A C D B A C 1. 2. 3. 4. 1 1 2 2

31. 5. Redes en malla Las redes conmutadas emplean esta topología. Grado de conectividad: depende de la cantidad de enlaces que llegan al nodo. GC C = 4 GC D = 3 GC A = 2 Nodo D Nodo B Nodo F Nodo A Nodo H Nodo C Nodo G Nodo E Red tipo malla parcialmente conectada

32. 5. Redes en malla – Cont. N = cantidad de nodos N(N-1)/2 = cantidad enlaces Si N>4 a 8 se usan redes totalmente conectadas. Ej: Las grandes redes usan topología malla porque ofrecen caminos alternativos en caso de falla Nodo D Nodo B Nodo F Nodo A Nodo H Nodo C Nodo G Nodo E Red tipo malla completamente conectada

33. Métodos de transmisión La transmisión de datos se puede clasificar en SINCRONICA y ASINCRONICA . TRANSMISION ASINCRÓNICA La transmisión se hace sin reloj asociado Cantidad de tiempo variable entre caracteres Tasa de bit neta es siempre menor al 80% del baud rate Ej: Interfaz RS232, X21 - Velocidades bajas: 9600 bps 1 2 3 4 5 6 7 8 S S 1 2 3 4 5 6 7 8 S S 1 2 3 4 5 6 7 8 S S Tiempo 2 Orden de transmisión Bit de Arranque Bit de Stop Bits de datos

34. Transmisión sincrónica Existe señal de reloj asociada El reloj debe poder ser derivado de la fuente o el destino Los datos fluyen en tramas Las interfases paralelas tienen una línea especial de reloj Ejemplos: V.35, RS449, RS232 y X21 Sincr. Sincr. SOM Control DATOS CRC EOM

35. Métodos de transferencia de datos La transferencia de datos se puede clasificar en SINCRONICA (STM) y ASINCRONICA (ATM) . El concepto es diferente al de transmisión, la transferencia depende del método de conmutación y multiplexación. MODO DE TRANSFERENCIA SINCRONICA (STM ) Cada ranura de tiempo es un AB dedicado a un canal Las ranuras sombreadas son bit de overhead o tara Cuando un canal no transmite hay AB reservado sin uso. Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1 Canal 2 ... Canal N Trama Canal 1

36. Modo de transferencia asincrónico ( ATM) Canales de carga (celdas) con cabeceras propios que pueden ser usados por cualquier usuario. La cabecera identifica el canal virtual Cuando nadie tiene que transmitir la celda se transmite vacía ATM es más eficiente en el uso de AB. STM es mejor para servicios de tiempo real. En la práctica las celdas ATM son transmitidas sobre redes STM de alta velocidad (SDH o SONET) H Canal 1 H Canal 1 H Canal 5 H Sin uso H Canal 1 H Canal 7 H Canal 5

37. Métodos Multiplexado Hay 4 métodos de multiplexado: Espacio (SDM) Frecuencia (FDM) Tiempo (TDM) Dirección (CDM)

38. 1. SDM Se separan en forma espacial los canales de comunicación Varios conductores Varias antenas receptoras Ejemplo: Interfaz paralelo (Centronic) Esta forma de multiplexación es impráctica, pero ofrece seguridad ante fallas o ante cambios de condiciones de transmisión

39. 2. FDM Modulando las señales banda base se pueden transmitir varias comunicaciones por el mismo medio físico. Cada canal ocupa una banda de frecuencias dentro del espectro. Aumenta la eficiencia respecto de SDM. Está asociado con los sistemas analógicos de transmisión Es vulnerable a problemas de ruido, distorsión e interferencia

40. Ejemplo de FDM

42. 3. TDM Fue posible a partir de la década del 60 gracias a la electrónica de estado sólido Está asociado a la transmisión digital. Las señales que en forma nativa son analógicas deben convertirse a digital. La calidad de la señal es independiente de la distancia por ser digital Hay dos métodos: Bit Interleaved o Byte Interleaved. STDM (TDM estadístico o asincrónico) las ranuras de tiempo se asignan en forma dinámica (a demanda) En TDM hay n ranuras para n canales. En STDM hay n ranuras para k canales, con k<n STDM es más eficiente en el uso de AB que TDM

43. TDM

44. 4. Mux por etiquetas Cada paquete de información es marcado con una dirección La dirección es interpretada en los nodos de la red Cada nodo decide si el paquete recibido es correcto o no y pide retransmisión en caso de no serlo. Ejemplo: X.25, ATM, Frame Relay.

45. Métodos de conmutación Hay básicamente dos métodos de conmutación: Punto a punto Punto a multipunto Punto a punto 1 2 3 4 3 1 4 2 Conmutación frecuencia 1 2 3 4 3 1 4 2 Conmutación espacial frecuencia frecuencia 1 2 3 4 3 1 4 2 tiempo tiempo Conmutación Temporal Conmutación Direcciones A 1 B 2 C 3 D 4 B 1 D 2 A 3 C 4

46. Conmutación punto a multipunto La información de entrada es copiada en todas las salidas. Ejemplos: 1.splitter, 2y3.replicación de señales, 4 video conferencia 1 1 2 3 4 Conmutación frecuencia Conmutación espacial 1 1 1 1 1 frecuencia frecuencia 1 1 1 1 1 tiempo tiempo Conmutación Temporal Conmutación Direcciones A 1 B 1 C 1 D 1 A 1

47. Técnicas de Conmutación CONMUTACION DE CIRCUITOS Asociado a señales analógicas Ejemplo: red telefónica CONMUTACION DE PAQUETES Asociado a señales digitales. Ejemplo: X-25 Un caso particular de Conmutación de paquetes es la conmutación de celdas (ATM)

48. Conmutación de Circuitos Existe un circuito físico entre los dos extremos de la comunicación El canal es para uso exclusivo de esa comunicación Es orientada a la conexión. Las centrales usan conmutación espacial y temporal.

49. Conmutación de Paquetes 1- Por circuito virtual (orientada a la conexión) 2- Datagramas (orientada a la no-conexión)

50. Conmutación paq.por circuitos virtuales La información se trocea en paquetes. Servicio orientado a la conexión Existe un circuito virtual reservado para cada conexión

51. Conmutación Paquetes por Datagrama La unidad de información es el datagrama (en lugar de paquete). Servicio orientado a la no-conexión. Los datagramas pueden llegar desordenados (o no llegar)

52. Comparación Datos (audio) Datos (email) Tiempo real Servicios No existe Estadística Recursos físicos Reserva Muy variables Variable Fijo y bajo Retardo Muy eficiente Eficiente Ineficiente Uso AB Conmut. Paq.Datagr Conmut. Paq.C.Virt Conmut. Circuitos

53. Interconexión de redes Protocolo de capa 1 Protocolo de capa 3 Interfase capa 1/2 Interfase capa 2/3 Interfase capa 3/4 Interfase capa 4/5 Capa 2 Capa 1 Capa 5 Capa 4 Capa 3 Capa 2 Capa 1 Capa 5 Capa 4 Capa 3 Medio físico Host 1 Host 2 Protocolo de capa 5 Protocolo de capa 4 Protocolo de capa 2

54. Modelo de Referencia OSI Nombre de unidad de intercambio PPDU APDU SPDU TPDU Paquete Trama Bit Límite de la sub-red Interfase capa 7/6 Protocolo de Sesión 6 Protocolo de Aplicación Protocolo de Presentación Protocolo de Transporte Capa Host A Red Enlace Físico Red Enlace Físico Transporte Red Aplicación Presentación Sesión Enlace Físico Transporte Red Aplicación Presentación Sesión Enlace Físico 7 5 4 3 2 1 Host B Router Router Protocolo host - router de capa de red Protocolo host - router de capa de enlace Protocolo host - router de capa física

55. Servicios de red Orientados a la conexión 3 Fases de conexión: A- Establecimiento y reserva de recursos (buffers, canales, AB) B- Transferencia de información. C- Desconexión y liberación de recursos. Orientado a la no-conexión Servicio de “mejor esfuerzo” 1 Fase de conexión: Tranferencia

56. Ejemplo

57. Dispositivos de redes Hubs (Concentradores) Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y caracter ísticas de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión remota, etc. La tendencia es a incorporar más funciones en el concentrador. Existen concentradores para todo tipo de medios físicos. Repetidores Son equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido . La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio. &quot;Bridges&quot; (Puentes) Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos. &quot;Routers&quot; (Encaminadores) Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red. Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los bridges pero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente. &quot;Gateways&quot; Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.