Curso Introductorio Maestría en Ingeniería Industrial Parte I

1. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vicerrectorado Puerto Ordaz Departamento de Post-Grado Curso Introductorio Maestría en Ingeniería Industrial Parte I INFORMATICA Y REDES DE COMUNICACIONES MsC. Charlo González

2. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vicerrectorado Puerto Ordaz Departamento de Post-Grado TEMA III REDES DE COMUNICACIONES Segunda Parte

3. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vicerrectorado Puerto Ordaz Departamento de Post-Grado SUMARIO Redes Publicas de Datos Métodos de Acceso en Redes LAN Redes de Alta Velocidad Estándar X.25 Frame Relay ATM TCP/IP

4. Redes Públicas de Datos Una Red Pública de Datos (PDN) es una red de telecomunicaciones de datos conmutados parecidos a la red de telefonía pública, excepto que una red PDN se diseña para la transferencia de datos solamente. Las redes PDN usan técnicas de conmutación comunes con redes públicas de datos.

5. Redes Públicas de Datos TECNICAS DE CONMUTACION Se usan técnicas de conmutación comunes con redes públicas de datos: Conmutación de Circuito Conmutación de Mensaje Conmutación de Paquetes

6. Redes Públicas de Datos Conmutación de Circuito Se establece la llamada, se transfiere información y se desconecta después de la llamada. Los circuitos interconectados son exclusivamente utilizados por el usuario. La información se transfiere en tiempo real y cuando la llamada se termina, los circuitos están disponibles para otro usuario.

7. Redes Públicas de Datos Conmutación de Mensaje Es una forma de red de almacenar y enviar mensajes, evidentemente los datos no se transfieren en tiempo real. Esta conmutación es más eficiente que la de circuito, porque los datos que entran a la red durante los momentos ocupados pueden mantenerse y retransmitirse más tarde, cuando la congestión de la red haya disminuido.

8. Redes Públicas de Datos Conmutación de Paquete Los datos se dividen en segmentos más pequeños (llamados paquetes) antes de ser transmitidos a través de la red. Así, un mensaje se divide en paquetes y cada paquete puede tomar una trayectoria diferente a través de la red. Por eso, todos los paquetes no necesariamente llegan al lado receptor al mismo tiempo o en el mismo orden que fueron emitidos.

9. Redes Públicas de Datos Conmutación de Paquete Antes de enviarse, cada paquete debe ser identificado para que pueda ser detectada su ubicación en el destino y poder estructurar la información en forma adecuada en el receptor. De esta forma se sabe si faltan paquetes y cuales son los paquetes faltantes, para ser reenviados por el emisor.

10. METODOS DE ACCESO EN REDES LAN Los métodos de acceso se refieren a las reglas que deben seguir las estaciones de trabajo para acceder al medio y transmitir su información en forma ordenada, evitando así colisiones con la consecuente pérdida de datos. Los métodos de acceso más utilizados en la actualidad son: CSMA/CD, CSMA/CA y Token Passing.

11. METODOS DE ACCESO EN REDES LAN Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora, con Detección de Colisión (CSMA/CD). La estación de trabajo sensa el medio antes de hacer una transmisión; si el medio está ocupado espera un tiempo determinado antes de volver a sensar, cuando detecta que ninguna estación está transmitiendo comienza su envío.

12. METODOS DE ACCESO EN REDES LAN Acceso Múltiple con Sensibilidad de Portadora Evitando Colisiones (CSMA/CA). Esta técnica combina multicanalización por división de tiempo ranurado con acceso múltiple por detección de portadora/detección de colisión para evitar que las colisiones ocurran una segunda vez; CSMA/CA trabaja mejor si el tiempo para alojar un paquete es menor comparado con la longitud del paquete y si el número de estaciones es pequeño.

13. METODOS DE ACCESO EN REDES LAN Token Passing Consiste en una señal eléctrica de paso (Token Passing) código que, circulando de estación en estación en una red con topología en anillo, autoriza a quién posea el testigo (Token) a transmitir. Luego que la estación transmite, envía la señal (Token) a la siguiente estación secuencial.

14. REDES DE ALTA VELOCIDAD Un punto crítico en lo que se refiere a la necesidad de redes de alta velocidad es el poder y complejidad de aplicaciones tales como: vEl proceso distribuido de datos. v     Aplicaciones multimedia. v     Videoconferencia. v     Transmisión de imágenes. v     CAD (Computer - Aided Design). CAE (Computer - Aided Engineering).

15. REDES DE ALTA VELOCIDAD Las principales tecnologías propuestas son: 100BaseT (Fast Ethernet) para LAN. 100VGAnyLAN para LAN. FDDI para LAN y MAN. SONET/SDH para WAN. SMDS para MAN. 

16. REDES DE ALTA VELOCIDAD 100BaseT (Fast Ethernet) para LAN. Fast Ethernet o 100 BaseT es una red convencional Ethernet sólo que con mayor rápidez operando a l00 Mbps en lugar de l0 Mbps. Está basada en el protocolo de acceso al medio CSMA/CD y puede utilizar cableado existente de 10 BaseT, lo cual la presenta como una evolución natural de 10 BaseT.

17. REDES DE ALTA VELOCIDAD 100VGAnyLAN para LAN. Es una nueva tecnología de red definida por el estándar 802.12 de la IEEE, que provee un rango de velocidad de 100 Mbps, soporta todas las reglas designadas y topología de redes Ethernet 10 BaseT y Token Ring. Las facilidades permiten a las organizaciones elevar el nivel de sus redes existentes, así como de su infraestructura de cableado mientras emigran hacia velocidades de transmisión más altas.

18. REDES DE ALTA VELOCIDAD FDDI para LAN y MAN. La tecnología de FDDI especifica un medio de transmisión de 2 anillos de fibra óptica con un protocolo de acceso al medio de Token Passing a una velocidad de 100 Mbps. Está definido en la Capa Física y en la parte de acceso al medio en la Capa de Enlace. Una de las características más importantes de FDDI es que usa como medio de transmisión la fibra óptica que ofrece grandes ventajas sobre el tradicional cableado de cobre.

19. REDES DE ALTA VELOCIDAD FDDI está definido por 4 especificaciones separadas: MAC (Media Access Control) PHY (Physical Layer Protocol) PMD (Physical Layer Medium) SMT (Station Management)

20. REDES DE ALTA VELOCIDAD MAC (Media Access Control):señala como es accesado el medio incluyendo el formato de la trama, el manejo de Token, el direccionamiento, el algoritmo para calcular el valor del ciclo redundante y los mecanismos para la corrección de errores. PHY (Physical Layer Protocol):son los procedimientos en que son codificados y decodificados los datos, los requerimientos de sincronización, de trama y de otras funciones.

21. REDES DE ALTA VELOCIDAD PMD (Physical Layer Medium):son las características del medio de transmisión, incluyendo el enlace de fibra óptica, los niveles de poder, los rangos de error de los bits, los componentes ópticos y los conectores. SMT (Station Management):es la configuración de la estación FDDI, la configuración del anillo, las características del control del anillo, incluyendo lo que sería la activación y desactivación de estaciones, inicializaciones, estadísticas, etc.

22. REDES DE ALTA VELOCIDAD SONET/SDH para WAN Usada para el caso de interconectar LANs a 100 Mbps entre sí y formar una WAN de alta velocidad. Una de las tecnologías más prometedoras desarrolladas para ofrecer los servicios de transmisión de banda ancha en Estados Unidos es SONET (Red Síncrona Óptica).

23. REDES DE ALTA VELOCIDAD SONET/SDH para WAN. SONET es una norma ANSI que define una jerarquía digital de altas velocidades de transmisión y los formatos de multiplexaje síncrono correspondientes para uso en sistemas de transmisión de fibra óptica. Fue desarrollada por Bellcore en 1985 y es un estándar que provee servicios del rango de los 1.84 Mbps hasta los 2.488 Gbps.

24. REDES DE ALTA VELOCIDAD SMDS para MAN.  SMDS (Switched Multimegabit Data Service) es un servicio de transporte de datos basado en la conmutación de celdas y orientada a no conexión que opera en Estados Unidos, creado como un servicio MAN por Bellcore.

25. REDES DE ALTA VELOCIDAD SMDS para MAN.  La tecnología SMDS brinda una variedad de funciones en su servicio, en el transporte de datos a alta velocidad ya que los paquetes son enviados tan rápido como son recibidos y no se establece una llamada para hacerlo, soporta protocolos claves usados en redes LAN y WAN tales como TCP/IP, IPX, DECNET, AppleTalk, SNA y ofrece administración de red usando SNMP.

26. ESTÁNDAR X.25 ORIGEN En los años 60 el Departamento de Defensa de Estados Unidos auspició las investigaciones en una tecnología que permitiera el envío de un mensaje vocal en fragmentos a través de distintas rutas de una red de Telecomunicaciones como una manera de evitar que el enemigo pudiera extraer información importante de la línea telefónica. Poco después en 1969, el mismo Departamento de Defensa patrocinó la puesta en operación de 4 nodos de Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET).

27. ESTÁNDAR X.25 DEFINICION Es una red de comunicación de datos que trabaja dentro de las 3 primeras capas del modelo OSI (Open System Interconnection), Capa Física, Capa de Enlace de Datos y Capa de Red. Maneja un conjunto de normas asociadas (X.3. X.28 y X.29) para la conexión de equipos asíncronos y para la conexión con otras redes (X.75), utilizando la conmutación de paquetes (tramas) para lograr la transmisión de datos.

28. FRAME RELAY GENERALIDADES Y JUSTIFICACION Las 3 tecnologías más utilizadas para la transmisión de datos a niveles locales, nacionales e internacionales son, sin duda alguna, el X.25, Frame Relay y ATM. Dichas tecnologías son utilizadas cada día más por los operadores públicos para ofrecer servicios de alta y baja velocidad, que buscan satisfacer las necesidades de interconexión de datos en redes de área local y redes de banda amplia, así como también para la transmisión de voz, imágenes y video.

29. FRAME RELAY DEFINICIÓN DE FRAME RELAY Algunas definiciones que podemos mencionar son las siguientes: Estándar internacional de redes de datos para redes públicas y privadas. Se define sobre cl estándar ISDN. Alto desarrollo de redes orientado a paquetes. Múltiples conexiones lógicas sobre un sólo enlace físico.

30. FRAME RELAY ¿CÓMO TRABAJA FRAME RELAY ? Las viejas líneas analógicas de voz tienen un BER de cerca de 1/1,000 (1 error en 1.000 bits). Como resultado, tienen una pequeña oportunidad de transmitir cantidades grandes o medianas de paquetes sin error. Las fibras ópticas modernas tienen un BER de 1/1.000.000.000 ( 1 error en 1 billón de bits), por lo que una gran cantidad de paquetes tienen una excelente oportunidad de llegar sin error.

31. FRAME RELAY ¿CÓMO TRABAJA FRAME RELAY ? Frame Relay opera bajo el supuesto de que las conexiones son confiables y transporta únicamente datos. Elimina gran parte del control y detección de errores de X.25 , por lo que requiere menos procesamiento que éste. Soporta velocidades en el rango de 256 Kbps a 34 Mbps. La conmutación por celdas manejará de 34 Mbps hasta l55 Mbps en la interfase del usuario y 600 Mbps entre los nodos conmutados.

32. FRAME RELAY El proceso seguido en concreto es el siguiente: a)      Los datos desde un equipo terminal son encapsulados sobre un paquete Frame Relay. b)      La Dirección del destinatario está junto al paquete de Frame Relay con los datos sobre el apropiado circuito virtual. c)      El equipo destino retira la información Frame Relay y entrega solamente la información original. d)      Frame Relay no hace corrección de errores. e)      Los paquetes dañados son descartados. f)    Si la red está congestionada los paquetes pueden ser descartados.

33. IMPLICACIONES DE FRAME RELAY Se desprenden las siguientes implicaciones: El equipo terminal debe ser inteligente y hacer corrección de errores. Requiere poco procesamiento (Low Overhead), los paquetes Frame Relay sólo agregan 6 octetos a la información y son dirigidos tan pronto la dirección es recibida. Menor complejidad en equipamiento, lo cual significa menores costos en fabricación de equipos.

34. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE FRAME RELAY Las ventajas se pueden resumir en: a)      Tiene un bajo costo. b)      La inversión no depende del tráfico. c)      El precio no está basado en el uso (costos variables).

35. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE FRAME RELAY Las ventajas se pueden resumir en (cont.): d)Se pueden tener varias conexiones lógicas sobre una simple línea de acceso. Soporta múltiples protocolos necesita menos equipo con pocos puertos. e)Soporta fácilmente ambientes de malla. f)Permite un rápido desarrollo en redes digitales.

36. ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) ANTECEDENTES El aplanamiento de los organigramas dentro de las empresas sometidas a un proceso de Reingeniería, reemplazando la estructura jerárquica de varios niveles, traen como consecuencia la sustitución de arquitecturas centralizadas basadas en grandes computadoras por el procesamiento distribuido de una LAN.

37. ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) ANTECEDENTES Estos cambios organizacionales influyen en los sistemas de información de las empresas. Conceptos tales como: arquitectura cliente-servidor, Groupware, Intranet, videoconferencia al escritorio, bases de datos distribuidas, aplicaciones multimedia y el correo electrónico, entre otros, forman parte de esta tendencia.

38. ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) ¿PORQUÉ ATM? Tantas y variadas aplicaciones generan la necesidad de aumentar el ancho de banda de las redes de Telecomunicaciones para lo cual el uso de ATM es muy atractivo. La tecnología ATM transmite información a velocidades que van del orden de los Mbps a los Gbps.

39. ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) Requerimientos de ancho de banda

40. ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE) Definición de ATM El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM por su siglas en inglés), se define como una tecnología para la transferencia de información entre redes de datos. Esta tecnología, relativamente nueva, tiene algunas características que hacen que se vislumbre como la tecnología del futuro; tecnología que ha de sustituir paulatinamente a las utilizadas actualmente en redes de cobertura amplia.

41. Elementos de ATM Los elementos de ATM son los siguientes: Celdas ATM Direccionamiento Control de flujo Tipo de Información Prioridad de la celda

42. Elementos de ATM Celdas ATM La celda es la unidad principal en ATM y ha sido definida con un tamaño fijo de 53 bytes (de lo que se obtiene 8*53 = 424 bits). Al igual que en otras tecnologías basadas en conmutación de paquetes, existen celdas de propósito especial que dan lugar a la aparición de los distintos tipos de celdas.

43. Elementos de ATM • Celdas ATM • Contiene los distintos tipos de celdas que se mencionan a continuación.

44. Elementos de ATM Descripción de las celdas en ATM GFC: Control Genérico de Flujo (GenericFlow Control). VPI: Identificador de Ruta Virtual (Virtual PathIdentifer). VCI: Identificador de Canal Virtual (Virtual ChannelIdentifer). PT: Tipo de Información (PailoadType). CLP: Prioridad de la Celda (CellLossPriority). HEC: Chequeo de Errores en Encabezado (Header Error Check).

45. Elementos de ATM ¿Como Funciona TDM?

46. Encabezado Datos Datos Datos Voz Voz Voz Imagen Imagen Imagen Elementos de ATM Encabezado MUX MUX MUX MUX ¿Como Funciona ATM?

47. Elementos de ATM Direccionamiento La dirección de la celda está contenida en los campos VPI y VCI; éstos indican la dirección hacia donde se dirige la celda. Cuando un conmutador ATM recibe una celda, el VPI y VCI dicen la procedencia de la celda, después se los cambia a la celda con base en una tabla de "conexiones" almacenada en su base de datos, y la envía por el siguiente enlace hacia el próximo nodo (conmutador o equipo de usuario).

48. Elementos de ATM Control de flujo El primer campo de la celda (GFC) le permite a un conmutador ATM controlar la velocidad de un equipo de usuario que va a comunicarse a través de la red de acuerdo a las condiciones de ésta; por ejemplo si está congestionada la velocidad puede ser reducida. 

49. Elementos de ATM Tipo de Información El campo PT le indica al conmutador la clase de información que forman los datos de la celda. Existen celdas con datos de usuario, de señalización y de mantenimiento. 

50. Elementos de ATM Prioridad de la celda Este le indica al conmutador si la celda es prioritaria o no, si tiene prioridad se descartará como ultima instancia en caso de congestión; las celdas sin prioridad son las primeras que se descartan durante los episodios de congestión.