ANEXO C

Redes Privadas

 

         En esta sección se revisará todo lo referente a las tecnologías de redes privadas, el papel que juegan y los servicios corporativos que brindan y sus características: banda ancha, ATM, Frame Relay, Fibra Óptica, SDH,  DWDM y MPLS.

         Las redes privadas son un conjunto de elementos  de red que establezcan personas naturales o jurídicas  para uso particular o exclusivo, sin prestación de servicios a terceras personas y sin conexión a la red de telecomunicaciones del estado o a otras redes privadas de telecomunicaciones.

         Las redes privadas ofrecen la integración de servicios de voz y datos tanto a escala nacional como internacional, con lo que las empresas disponen de una única red y único acceso a la misma (convergencia), que facilitan sus comunicaciones. Aunque no es estrictamente un servicio de comunicaciones de empresa, se incluye en este apartado el alquiler de líneas punto a punto, ya que es requerido en gran medida por las empresas y corporaciones para la interconexión, mediante módems u otros dispositivos, de las diferentes sedes y realizar, a través de ellos, todo tipo de comunicaciones de voz y datos. Es, por tanto, un elemento imprescindible en muchas ocasiones para formar la red corporativa de una empresa.

         Una red privada puede estar compuesta de uno o más circuitos arrendados, líneas privadas virtuales, infraestructura propia o una combinación de éstos. Dichas redes pueden abarcar puntos en el territorio nacional y en el extranjero. Una red privada puede ser utilizada para la transmisión de voz, datos, sonidos, imágenes o cualquier combinación de éstos.

         Resumiendo, las principales características de las redes privadas serian las siguientes:

 

 

         En la actualidad el mayor ancho de banda lo aporta la fibra óptica. Ella permite integrar gran cantidad de servicios de telecomunicaciones, gracias al gran ancho de banda que puede soportar. Televisión, telefonía e Internet suelen configurar el trío de ases que acompaña a toda instalación de fibra óptica, aunque las potencialidades de este sistema aún están por verse y seguro que nos sorprenderán en un futuro no muy lejano.

         En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

         A continuación se explica detalladamente la Fibra Óptica, tipos y características, orígenes y funcionamiento. Seguidamente de establecen los conceptos y características de SDH, Frame Relay, ATM, DWDM y  MPLS.

 

Origen y Evolución de la Fibra Óptica

         El uso de los sistemas de transmisión de fibra óptica ha crecido en los últimos años debido al crecimiento exponencial de la información que viaja por Internet lo que demanda mayor ancho de banda y capacidad de transporte. Estas características permiten a este medio sustituir a los sistemas por cable.

         Su origen y evolución datan desde 1959 como resultado de los estudios en física enfocados a la óptica, descubriendo una nueva manera de utilizar la luz, a la que se denominó rayo láser, la cual fue aplicada a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a grandes velocidades y con amplia cobertura. Para esa época su utilización era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser. Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica.  Ya para 1966 surge la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. Si embargo no fue hasta mediado de los 70 que se publicaron los resultados de trabajos realizados donde se demostraba que era posible confiar un haz luminoso en una fibra transparente flexible.

 

Que es Fibra Óptica

         La fibra óptica ha pasado a ser una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión. Los logros con este material fueron más que satisfactorios, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en su totalidad ruidos e interferencias, hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

         La fibra óptica es un sistema de transmisión de datos que se hace a través de un filamento de vidrio de alta pureza (compuesto por cristales naturales) o plástico (cristales artificiales), cuyo diámetro es aproximadamente igual al de un cabello (entre10 y 300 micrones). Se puede decir también que es una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros. Son fabricadas a altas temperaturas con base de silicio y su proceso de elaboración es controlado por computadoras para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones.

         En la fibra óptica, el emisor está formado por un láser que emite un potente rayo de luz, que varia en función de la señal eléctrica que le llega.  El receptor está constituido por un fotodiodo que transforma la luz incidente de nuevo en señales eléctricas.  Alrededor del filamento hay un revestimiento especial, con ciertas características, que permiten que los rayos de luz vayan rebotando por las paredes, cubriendo largas distancias, aplicando el principio de reflexión total interna, es decir, la luz viaja por el centro del núcleo.

Fig. 01 – Sección lateral de una  Fibra Óptica.

 

Funcionamiento:

         En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden: señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.

Fig. 02 – Reflexión Total dentro de una  Fibra Óptica.

Los rayos de luz pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla contenido dentro de un cierto ángulo denominado cono de aceptación. Un rayo de luz puede perfectamente no ser transportado por la fibra óptica si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica ha sido construida. La Fig. 03 ilustra todo lo dicho.

Fig. 03 – Diagrama del Cono de Aceptación.

         Una vez que la luz entra en la fibra óptica dentro del cono de aceptación, es decir, que sí puede ser propagado dentro de esta, tiene diferentes opciones en su camino:

·        Viajar en línea recta: Si la fibra está perfectamente recta, y el rayo de luz se hace entrar en una forma alineada exactamente igual que la fibra, este rayo puede ir por el centro de la fibra sin tocar en ningún momento las paredes de la fibra, de esta forma el rayo puede viajar distancias muy grandes y llegará de forma muy rápida al otro extremo de la fibra. Esto sería el caso del rayo que se muestra en la Fig. 03 con el color rojo. Esto nunca sucede, por dos cosas: una, que es muy difícil tener una fibra óptica perfectamente recta, y por otro lado, es difícil alinear el rayo de luz exactamente con la fibra.

·        Viaje con rebote en las paredes: Esto es lo que sucede en la mayoría de los casos. La luz siempre entra con un cierto ángulo de apertura en el extremo de la fibra, lo que hace que desde el comienzo del camino el rayo vaya rebotando en las paredes, por lo que va a tardar un cierto tiempo más que el rayo que viaja sin rebotar. Por otro lado el rayo de luz no es un solo rayo como tal, en realidad es un haz de rayos, que pueden tardar diferentes tiempos en llegar al otro extremo, por lo que un mismo rayo tiene un cierto tiempo de duración mayor en el extremo que recibe que en el que manda. Los rebotes suceden además principalmente porque las fibras se colocan no siempre en línea recta, normalmente tienen dobleces y curvaturas que hacen que los rayos se vean forzados a rebotar muchas veces más que si fuera recto, pero incluso así, la fibra óptica puede transmitir esa luz una distancia de cientos de kilómetros sin necesidad de repetidoras, gracias a que el revestimiento no absorbe nada de la luz transmitida.

·        Rayo fuera de la fibra: En algunos casos extremos puede suceder que si el cable es doblado muy abruptamente, la luz no pueda seguir rebotando y viajando a través de la fibra, y se salga de ésta, tal como si se introdujera en la fibra fuera del cono de aceptación. Esto sucede porque hay un ángulo crítico para el que para cierto ángulo menor si hay reflexión total interna, pero para un ángulo mayor no. Esto se muestra en la Fig. 3 como el rayo de color verde.

 

Componentes:

         El Núcleo: en sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9 um para la fibra monomodo.

         La Funda Óptica: Es una o más capas que rodean a la fibra óptica, generalmente están hechas de un material con un índice de refracción menor al de la fibra óptica, de tal forma que los rayos de luz se reflejen por el principio de reflexión total interna hacia el núcleo y permite que no se pierda la luz.

         El revestimiento de protección: por lo general esta fabricado en plástico que protege a la fibra y asegura la protección mecánica de la fibra de la humedad y los maltratos.

 

Fig. 04 – Componentes de la Fibra Óptica.

 

 

Tipos de Fibra Óptica:

Fibra Monomodo

         Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar y costosa. En la figura 5 se pude observar que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, es decir, su modo de propagación sigue un camino del haz luminoso único.

         Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm y transmiten la luz láser infrarroja (longitud de onda = 1.300 a 1.550 nanómetros). Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado.

           

 

Fig. 05 – Trayectoria del Rayo dentro de la Fibra Monomodo.

 

 

 

Fibra Multimodo de Índice Gradiante Gradual

         Transmiten una señal por la fibra  y son usadas en teléfonos y  televisión por cable. Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta.

         Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra. La fibra multimodo de índice de gradiente gradual es de tamaño 62,5/125 m (diámetro del núcleo/diámetro de la cubierta), pero se pueden encontrar otros tipos de fibras:

-          multimodo de índice escalonado 100/140 ð m;

-          multimodo de índice de gradiente gradual 50/125 ð m;

-          multimodo de índice de gradiente gradual 85/125 ð m.

 

Fig. 06 – Trayectoria del rayo dentro de la Fibra Multimodo de Índice Gradiante Gradual.

 

Las fibras multimodo de índice escalonado

         Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice escalonado. Su utilización, a menudo, se limita a la transmisión de información a cortas distancias, algunas decenas de metros y flujos poco elevados. Su principal ventaja reside en el precio más económico.

Fig. 07 – Trayectoria del Rayo dentro de la Fibra Multimodo de Índice escalonado

 

Los tipos de fibra óptica son:           

         Las fibras multimodo tienen núcleos más grandes (cerca de 62,5 micrones de diámetro) y transmiten la luz infrarroja (longitud de onda = 850 a 1.300 nm) de diodos emisores de luz (LEDs). Por permitir la transmisión de muchas señales por la fibra son usadas en las redes de área local.

 

Fig. 08 –Típico diámetro externo y diámetros del núcleo para dos fibras comunes multimodo y una fibra de modo simple.

         Para transmitir información en las redes de banda ancha, generalmente se utiliza el multiplexamiento de los circuitos para optimizar el uso de los medios de transmisión. Dicha multiplexación se realiza asignando a cada señal transportada una frecuencia, que es equivalente a un circuito de 4 Khz, y un tiempo el cual es un circuito de 64 Kbps.

         En EE.UU. utilizaron para la multiplexación 24 circuitos básicos que formaban el primer nivel de señalización digital, es decir; DS-1 a 1.544 Mbps.  A partir de aquí se agrupaban para formar los siguientes niveles de señalización.

         En Europa utilizaron otra jerarquía de multiplexación agrupando 30 circuitos básicos para formar el primer nivel E1 a 2.048 Mbps.

         Para entender mejor estos niveles de jerarquía de Multiplexación según cada país, a continuación se anexa un cuadro comparativo:

Fig. 09 – Categoría de Señales Digitales.

 

         Debido a  la ausencia de una norma de multiplexación mundialmente aceptada, a la falta de flexibilidad de acceso directo a las señales de baja velocidad de transmisión en el multiplexaje asíncrono y a la necesidad de establecer estándares de multiplexaje de alta velocidad, Bellcore (Bell Comunication Research) propone una nueva jerarquía digital para las redes de telecomunicaciones de fibra óptica con la intención de proporcionar una especificación que aproveche las ventajas que brinda la transmisión digital de alta velocidad a través de la fibra óptica. Este proceso de normalización se inicio en EE.UU. en 1984 bajo el nombre de SONET “Synchronous Optical Network” o “Red Sincronía Óptica”.

         SONET  es una norma ANSI (American National Standarization Institute) que define una jerarquía digital de altas velocidades de transmisión y una estructura de trama multiplexado síncrono para uso de sistemas de transmisión en Fibra óptica. En las últimas etapas del desarrollo de SONET entró también el Comité Consultivo Internacional Telefónico y Telegráfico (CCITT) de la unión Internacional de telecomunicaciones (UIT) para que se pudiera desarrollar una norma que posibilitara la interconexión mediante fibra de las redes telefónicas a nivel mundial. De aquí  se desarrollo la denominada Jerarquía digital Síncrona, conocida popularmente como SDH (Synchonous Digital Hierarchy).

         Se cree que los estándares SONET/SDH podrán proporcionar las infraestructuras de transporte para la red mundial de telecomunicaciones para las próximas décadas.   Se debe hacer mención que el estándar SONET es usado en los Estados Unidos y Canadá mientras que el SDH en el resto del mundo.

         SONET es una tecnología para transportar muchas señales de diferentes capacidades a través de una jerarquía óptica síncrona y flexible y está basada en una arquitectura de capas, correspondientes a la capa física del modelo de referencia OSI.

         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. La finalidad de este diseño es permitir la Interoperación entre carriers, unificar los sistemas digitales de Europa, EE.UU. y Japón, y la posibilidad de multiplexar canales lentos en unos canales más rápidos de forma simple.

 Sus características:

- Trayectoria

Ofrece servicios de transporte entre equipos terminales, su propósito principal es mapear los servicios requeridos, ejemplo E3,  en el formato utilizado por la capa de línea.

- Línea

Tiene como función transportar la información de la capa superior entre multiplexores ADM. Realiza las funciones de multiplexaje y desmultiplexaje de datos

- Sección

Se encarga de la construcción de las tramas SONET y de su transporte a través de un solo enlace de fibra óptica.

- Fotónica

Es responsable del transporte de bits a través del medio físico y convierte las señales eléctricas en ópticas. Se especifica el tipo de fibra y las características de los transmisores y receptores.

- Es un sistema síncrono con multiplexación por división de tiempo (TDM), Se transmite un trama casa 125 ms, exista o no datos que transmitir, es decir, 8000 tramas por segundo.

- Existen distintos tipos de canales estandarizados para distintas velocidades cada una con un tamaño de trama diferente.

 

         El prime paso en el proceso de la multiplexación de SONET implica la generación de señales de bajo nivel, la cual se conoce como señal de nivel 1 o STS-1 “Synchronous Transport Signal Level 1”. Este primer nivel esta formado por un conjunto de 810 bytes distribuidos en 9 filas de 90 bytes. Como se mencionó anteriormente son trasmitidos cada 125 microsegundos, correspondientes a la velocidad del canal telefónico básico de 64 Kbps, por lo que la velocidad binaria de la señal STS-1 es de 51, 85 Mbps.

         Las señales de niveles más altos están formadas por la multiplexación de diversas señales de STS-1 creando así la familia de señales STS-N, donde N indica el número de señales de nivel 1 que la componen.

         En la figura 10 se muestran las señales eléctricas, portadoras ópticas y sus velocidades.

Fig. 10 –  Señales y Velocidades binarias SONET.

Los elementos que conforman la red SONET son:

1.- Multiplexor terminal

Es el elemento que actúa como un concentrador de las señales DS-1 (1,544 Mbps) tributarias así como de otras señales derivadas de ésta y realiza la transformación de la señal eléctrica en óptica y viceversa.

Dos multiplexores terminales unidos por una fibra con o sin un regenerador intermedio conforman el más simple de los enlaces de SONET.

2.- Regenerador

Se necesita un regenerador cuando la distancia que separa a dos multiplexores terminales es muy grande y la señal óptica que se recibe es muy baja. El reloj del regenerador se apaga cuando se recibe la señal y este reemplaza parte de la cabecera de la trama de la señal antes de volver a retransmitirla. La información de tráfico que se encuentra en la trama no se ve alterada.

3.- Multiplexor Add/Drop (ADM)

SONET se despliega encima de la fibra óptica en modo dual –anillo, como se muestra en la figura 10.

 

Fig. 11 –  Arquitectura de anillo.

 

         El multiplexor de extracción-inserción (Add/Drop ADM) permite extraer, en un punto intermedio de una ruta, parte del tráfico cursado y a su vez inyectar nuevo tráfico desde ese punto. En los puntos donde tengamos un ADM solo aquellas señales que necesitemos serán descargadas o insertadas al flujo principal de datos. El resto de señales a las que no tenemos que acceder seguirá a través de la red. Aunque los elementos de red son compatibles con el nivel OC-N, puede haber diferencias en el futuro entre distintos vendedores de distintos elementos. SONET no restringe la fabricación de los elementos de red. Por ejemplo, un vendedor puede ofrecer un ADM con acceso únicamente a señales DS-1, mientras que otro puede ofrecer acceso simultaneo a señales DS-1 (1,544 Mbps) y DS-3 (44,736 Mbps).

Los beneficios de la red SONET son:

-          Interfaz centralizado, integrado y remoto para los equipos de transporte y multiplexación.

-          Rápido aislamiento de fallos.

-          Monitorizado de rendimiento extremo a extremo.

-          Soporte de nuevos servicios de alta velocidad.

-          Permite REDES VIRTUALES privadas.

-          La posibilidad de crear estructuras de red distribuidas de forma muy económica gracias a los multiplexores ADD/DROP (ADM)

-          Estructura en doble anillo para mayor inmunidad a los fallos.

 

SDH “Synchonous Digital Hierarchy “ o “Jerarquía Digital Sincrónica”

         El CCITT basado en la primera parte de la norma SONET, en 1988 elaboró el protocolo SDH “Synchonous Digital Hierarchy “ o “Jerarquía Digital Sincrónica” con el mismo principio de multiplexado sincrónico y capacidad de reserva.

         Es un protocolo de transporte, primera capa del modelo OSI, basado en la existencia de una referencia o Reloj primario que multiplexa las diferentes señales dentro de una jerarquía común flexible y gestiona su transmisión de forma eficiente a través de la fibra óptica como mecanismos internos de protección. SDH permite el transporte de muchos tipos de tráfico tales como voz, video, multimedia y paquetes de datos como los que genera IP. Su función es gestionar el ancho de banda eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detectar fallas y recuperar la información perdida de forma transparente para las capas superiores.

         Por ser el SDH un estándar internacional para redes ópticas de telecomunicaciones de alta capacidad, en  1989 la ITU-T estableció las normas G.707, G.708 y G.709 que definen la Jerarquía Digital Síncrona. La ITU-T define un número de tasa básica de transmisión que se emplea en SDH. STM significa Modulo de Transporte Síncrono.

         Una trama STM-1 que es el elemento básico del SDH, comprende 2430 bytes de información y está distribuido en 270 columnas  por 9 filas. Dentro de ellos están  contenidos la carga útil del STM-1, los punteros y las cabeceras de la sección. EL primer nivel básico de transporte se ubica en 155,52 Mbps. Ver figura 10.

         Estas recomendaciones también definen una estructura de multiplexación donde la señal STM-1 puede portar un número de señales de menor tasa de transmisión formando parte de su carga útil, por ejemplo,  los contenedores son empaquetados en STMs por elementos de red. Para que los elementos de red en el extremo contrario extraigan un contenedor virtual, éste debe conocer la localización exacta del contenedor virtual dentro del área de carga útil del STM. Un puntero denota esta ubicación. En una red síncrona todo el equipamiento está sincronizado mediante un reloj único para toda la red. La temporización de una señal asíncrona colocada dentro de un contenedor virtual puede variar en frecuencia o fase con respecto al reloj de red. Como resultado de esto, la localización de un contenedor virtual en una estructura STM puede no ser fija, por lo que el puntero asociado con cada contenedor virtual indica su posición dentro del área de carga útil del STM.

         La construcción del área de carga STM es definida por la estructura definida o mapeada SDH. Las tasas de transmisión de los clientes son mapeadas en contenedores (C) y una cabecera de camino (POH) añadida para dar lugar a un contenedor virtual (VC). Estos formarán Unidades Tributarias (Tributary Units o TU) las cuales consisten en contenedores virtuales más el puntero. El puntero indica la posición de contenedor virtual dentro de la unidad tributaria. La unidad tributaria es empaquetada en Grupos de Unidades Tributarias (Tributary Units Groups o TUGs)  y finalmente en Grupos de Unidades Administrativas (Administrative Unit Groups o AUGs) de acuerdo a las reglas de estructura de multiplexión SDH.

         Las reglas SDH de multiplexación aseguran que la posición exacta de un contenedor virtual contenido en el área de carga útil puede ser identificada por cada nodo. Esto tiene la ventaja de que cada nodo puede directamente acceder a un contenedor virtual de la carga útil sin necesitar desmontar y volver a construir la estructura de carga.

Sus ventajas con respecto al estándar asincrónico son:

-          Operaciones de multiplexión y demultiplexión más sencillas y flexibles, permitiendo extraer e insertar circuitos sin tener que desmontar la señal.

-          Fácil de migrar hacia órdenes superiores de multiplexación, ya que emplean la misma filosofía de trabajo.

-          Las cabeceras permiten mejorar los procedimientos de operación, administración y mantenimiento de la red (OAM).

-          Pueden transportar señales PDH G.702, ATM, etc.

-          Cuenta con mecanismos integrados de protección.

-          Define un interfaz óptico abierto para permitir la interconexión con otros equipos.

 

         En los últimos años las redes se han convertido en un factor crítico para cualquier organización y en la actualidad la mayoría de las empresas y corporaciones necesitan conectar a sus clientes y ejecutivos a un mismo tiempo, por medio de una red, que en muchos casos se puede extender sobre un área geográfica, a un país o un continente.

         Debido a que la información transmitida es vital para las empresas, las redes deben cumplir con atributos tales como seguridad, fiabilidad, alcance geográfico y efectividad en costos.  Es importante señalar que todavía existen muchas empresas que utilizan para sus servicios de comunicaciones corporativos cualquiera de las siguientes opciones:

-          Modem: no cuenta con la calidad y velocidad adecuada al momento de la transmisión y su costo es alto ya que depende directamente de la duración de la llamada y de cada minuto conectado.

-          Línea Privada: Se debe tender un cable, ya sea de cobre o fibra óptica, de un punto a otro,  en esta opción el costo es elevado debido a la renta mensual por kilómetro, sin importar el uso.

-          VPN: Los costos son bajos porque son llamadas locales y se cuenta con velocidad, calidad y seguridad al momento de la transmisión de la información.

         Se ha demostrado en la actualidad que las redes reducen en tiempo y dinero los gastos de las empresas, eso ha significado una gran ventaja para las organizaciones sobre todo las que cuentas con oficinas remotas a varios kilómetros de distancia, pero también es cierto que estas redes remotas han despertado la curiosidad de algunas personas que se dedican a atacar los servidores y las redes para obtener información confidencial. Por tal motivo la seguridad de las redes es de suma importancia, es por eso que escuchamos hablar tanto de los famosos firewalls y las VPN.

         Para cubrir con estas necesidades casi todas las empresas de telecomunicaciones (carriers) ofrecen servicios de comunicaciones corporativas con prestaciones y facilidades propias de una Red Privada Virtual “VPN”, que incluyen integración de servicio de voz y datos y un único acceso a la misma lo que facilita las comunicaciones.

         Una Red Privada Virtual “VPN” es una red que se extiende geográficamente, mediante un proceso de encapsulación o túnel y de encriptación de los paquetes de datos a distintos puntos remotos mediante el uso de unas infraestructuras públicas de transporte. Se caracterizan por soportar simultáneamente comunicaciones de voz, datos e imagen y tener una infraestructura totalmente digital, tanto en la conmutación como en la transmisión. Las VPN pueden enlazar la oficina corporativa con oficinas remotas o sus ejecutivos o socios mediante los siguientes protocolos: Internet, IP, IPSec, Frame Relay, ATM.

 

Frame Relay: nace como una extensión de ISDN y X.25  y de la instalación progresiva de computadores personales PC´s y estaciones de trabajo en las empresas privadas y gubernamentales, proporcionando conexiones entre usuarios a través de una red pública, del mismo modo que lo haría una red privada con circuitos punto a punto.

         Frame Relay es una tecnología de conmutación rápida de tramas, basada en estándares internacionales, que puede utilizarse como un protocolo de transporte y como un protocolo de acceso en redes públicas o privadas proporcionando servicios de comunicaciones.

         Emplea una infraestructura de comunicaciones única, conectando todas las sucursales y oficinas de la empresa y reduciendo los costes globales de telecomunicación. A esta reducción de costos contribuye el tener tanto un único medio de transmisión como una tarifa plana, independiente del consumo. Gracias a la integración que realiza constituye una Red Privada Virtual (RPV) de voz y datos para los clientes. Sus principios básicos vienen dados por su utilización en las líneas digitales, la eliminación de funciones innecesarias y la prevención de la congestión; Esto lo convierte en la mejor solución WAN.

         La técnica Frame Relay se ha desarrollando teniendo presente las mayores velocidades de transmisión y bajas tasas de error en los circuitos actuales; así, se ha pasado de los 64 kbit/s de las redes de conmutación de paquetes X.25 originales, a una velocidad de 2 Mbps. Este aumento de velocidad se ha conseguido eliminando información redundante y procesamiento asociado al control de errores.

         Frame Relay solo ha sido definido para velocidades de hasta 1,544/2,048 Mbps (T1/E1).

         Frame Relay es una tecnología de corto plazo, aunque sin duda estará en uso por un buen rato.

 

         ATM: es la nueva generación de tecnología para transporte digital de banda ancha que marca la evolución de las redes TDM.

         La función principal de una red digital de banda ancha es ofrecer servicios de transporte para diferentes tipos de tráfico a diferentes velocidades usando, como soporte, un limitado número de enlaces de comunicaciones de elevado ancho de banda.  La metodología tradicional de las redes de transporte digital se basaba en la multiplexación estática en el tiempo (TDM) de los diferentes servicios sobre los escasos troncales de comunicación. Esta tecnología de multiplexación es tanto utilizada a velocidades asíncronas, como en JDS (Jerarquía Digital Síncrona). Los nuevos tipos de datos, aplicaciones y requerimientos de los usuarios de este tipo de servicios obligaron al desarrollo de una nueva tecnología que permitiera ofrecer este nuevo nivel de servicio. La nueva tecnología debería ser, además, lo suficientemente flexible como para asegurar un crecimiento rápido hacia las nuevas demandas que aparecerían en el futuro.  El servicio ATM es un servicio integrado de transmisión de voz, datos e imágenes, que resuelve, de forma global, las necesidades de comunicación de los clientes corporativos, a la vez que los aísla al máximo de los problemas de gestión y mantenimiento de sus comunicaciones con el grado de calidad de servicio acordado. Dispone  de mecanismos de control dinámico del ancho de banda, de este modo, cuando una fuente de datos deja de emitir, el ancho de banda que resulta liberado del canal de comunicación se reasigna a otra fuente.

         Se basa en el concepto de Red Privada Virtual (RPV), con recursos dedicados en exclusiva al cliente, una infraestructura de red compartida y un medio de acceso único a la red. La integración se consigue gracias al despliegue en el domicilio del cliente de un equipo integrador.  El equipo “integrador” permite integrar sobre la misma línea de acceso, datos, voz e imagen. Para ello multiplexa, combinando todos los tipos de tráfico sobre celdas ATM que entrega a la red. Igualmente, cuando recibe un paquete, es capaz de diferenciar los tipos de tráfico y entregarlos en sus correspondientes destinos. Además, este equipo se configura para dar prioridad a los tráficos más sensibles a retardos (voz e imágenes), frente a los menos sensibles, como son el texto o los datos.

         El protocolo ATM, que se utiliza en este servicio, se puede considerar una evolución del Frame Relay, con la diferencia que en vez de utilizar paquetes de longitud variable, usa paquetes de longitud fija (53 bytes, con 48 de información y 5 de cabecera), denominados “celdas”. Igualmente, introduce poca información adicional para el control de errores, confiando en la robustez del medio y en la capacidad del destino en detectar los errores. Además, al utilizar paquetes de longitud fija, todavía se reduce más el procesamiento de los paquetes. También, supone una evolución en la conmutación de circuitos, ya que ATM permite la definición de múltiples canales virtuales con velocidades de transmisión que se definen en el momento en que el canal virtual se crea. En definitiva, la potencia de ATM viene dada por la posibilidad de ofrecer canales a velocidades constantes incluso utilizando técnicas de conmutación de paquetes, lo que permite garantizar la Calidad de Servicio (QoS), tan importante para algunas aplicaciones.

         Para la calidad de servicio se definen cuatro categorías de tráfico básicas: CBR (Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), UBR (Undefined Bit Rate) y AVR (Available Bit Rate).

 

Redes ópticas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) o Multiplexión Densa por División de Onda

         DWDM es una tecnología que permite introducir datos de diferentes fuentes en una fibra óptica, en la que la señal de cada fuente viaja en una frecuencia de onda distinta y separada de las demás. Lo más importante de todo ello estriba en que con el sistema DWDM se pueden usar hasta 80 (teóricamente más) canales virtuales que pueden ser multiplexados en rayos de luz que se transmiten por la misma fibra óptica.

         EL uso de las redes DWDM nace a raíz de la búsqueda de una solución que tienen los proveedores de servicio para satisfacer el aumento de la demanda por utilización de mayor ancho de banda para el uso de servicios de video y aplicaciones multimedia. Las redes no fueron diseñadas para soportar el crecimiento de demanda de las comunicaciones de datos. La demanda de intercambio de datos cambió al mismo tiempo que los negocios de Telecomunicaciones, que empezaron a variar con la regulación del mercado.

         Las redes no fueron diseñadas para soportar los incrementos exponenciales en la demanda de comunicaciones de datos que podemos observar hoy. Las privatizaciones, las regulaciones, el desarrollo de voz y fax y el crecimiento de Internet han sido los mayores factores que han contribuido a la proliferación de las telecomunicaciones. Ante este incremento exponencial en la demanda de comunicaciones de datos, los proveedores de servicios pueden tener diversas soluciones. Una de ella es que puede instalar más fibra aunque ésta es una solución cara y en algunos casos inviable. Otra solución consiste en utilizar técnicas de multiplexación por división en el tiempo (TDM), donde el aumento de capacidad se consigue por medio de ranuras de tiempo más pequeñas que permiten transmitir mayor cantidad de bits (datos) por segundo. Esta tecnología ha sido utilizada en las redes de transporte basadas en los estándares SDH/SONET. Sin embargo, el principal problema al que se enfrentan los proveedores de servicio es el relacionado con el salto a una capacidad mayor. Basándose en la jerarquía SDH, la capacidad inmediatamente superior a los 10 Gbit/s son los 40 Gbit/s, por lo que se obtiene más capacidad de la que pudiera necesitarse en un principio, con el correspondiente desembolso económico pues hay que actualizar todos los transmisores y receptores del sistema.

         Y finalmente, como tercera alternativa tiene la red DWDM que permite aumentar de una forma económica la capacidad de transporte de las redes existentes. Por medio de multiplexores, DWDM combina multitud de canales ópticos sobre una misma fibra, de tal modo que pueden ser amplificados y transmitidos simultáneamente. Cada uno de estos canales, a distinta longitud de onda, puede transmitir señales de diferentes velocidades y formatos: SDH/SONET, IP, ATM, etc. En otras palabras DWDM puede multiplexar varias señales TDM sobre la misma fibra.

         Las redes DWDM futuras se espera que transporten 80 canales OC-48/STM-16 de 2,5 Gbit/s (un total de 200 Gbit/s), ó 40 canales OC-192/STM-64 de 10 Gbit/s (un total de 400 Gbit/s), la capacidad equivalente a unos 90.000 volúmenes de datos por segundo. A diferencia del sistema WDM convencional, en este caso todas las portadoras ópticas viajan por la fibra con separaciones inferiores a 1 nm.

         Una de las principales ventajas de los sistemas DWDM es su modularidad, la cual permite crear una infraestructura conocida como "grow as you go", que se basa en añadir nuevos canales ópticos de forma flexible en función de las demandas de los usuarios. Así, los proveedores de servicio pueden reducir los costos iniciales significativamente, al tiempo que desarrollan progresivamente la infraestructura de red que les servirá en el futuro.

         La revolución de los sistemas DWDM fue posible gracias a las características clave de tres tipos de tecnología:

-          La capacidad que poseen los diodos láser de emitir luz a una longitud de onda estable y precisa con un ancho de línea espectral muy estrecho.

-          El ancho de banda de la fibra óptica (varios THz), el cual no ha sido aprovechado completamente durante tiempo.

-          La transparencia de los amplificadores ópticos de fibra (EDFA) a las señales de modulación y su habilidad para amplificar de forma uniforme varios canales simultáneamente.

 

         Los rápidos avances producidos en DWDM en los últimos años, junto con la creciente demanda de servicios de alta velocidad y gran ancho de banda, están provocando cambios sustanciales en las arquitecturas de las redes ópticas. Así, la tecnología DWDM se está expandiendo progresivamente desde el núcleo de las redes ópticas de alta velocidad hacia las redes metropolitanas y de acceso. Y todo ello provocado por el éxito alcanzado por las soluciones DWDM de largo alcance que han permitido un aumento espectacular en la capacidad de las redes ópticas de transporte.

         La primera generación de redes WDM surgió para aliviar el problema del agotamiento de capacidad de las redes SDH/SONET que consistía simplemente en combinar múltiples longitudes de onda en una misma fibra. El número de canales era pequeño (del orden de 16) y la protección se realizaba en las capas 2 ó 3.

         La segunda generación de redes metropolitanas DWDM dobla el número de canales e introduce protección de anillo y OADMs estáticos, permitiendo que los proveedores de servicio proporcionen servicios basados en longitud de onda. Adicionalmente, las arquitecturas de red que emplean DWDM de segunda generación soportan interfaces multiservicio protegidos, tales como Gigabit Ethernet, ESCON y SDH/SONET. Si bien estas mejoras son enormes en comparación con las redes SDH/SONET convencionales, la segunda generación de redes posee limitaciones en cuanto a capacidad, costos, escalabilidad y gestión de red. La conmutación entre múltiples anillos metropolitanos se realiza de forma centralizada y las longitudes de onda se demultiplexan antes de ser conmutadas/enrutadas de forma individual. Esto da lugar a conmutadores con un gran número de puertos (por ejemplo, 1024 x 1024) para poder gestionar el tráfico entre anillos, resultando en costos elevados. Adicionalmente, la mayoría de OXCs existentes realizan conversiones optoelectrónicas a la entrada y a la salida del conmutador debido a la falta de estándares de interconexión de longitudes de onda en entornos donde existen equipos de múltiples fabricantes.

         Y por último las redes ópticas de tercera generación se caracterizan por ofrecer gestión dinámica de las longitudes de onda directamente en el dominio óptico, proporcionando ventajas significativas con respecto a la segunda generación de redes. Asimismo, el número de canales es mayor y existe una monitorización de prestaciones más sofisticada que se realiza sobre cada canal óptico. Por medio de láser sintonizables y filtros, junto con tarjetas de interfaz de múltiples velocidades, se puede realizar la gestión dinámica de longitudes de onda en el dominio óptico de una forma rápida y eficiente. Sin embargo, la clave para ganar clientes consiste en su habilidad para proporcionar nuevos servicios o cambiar la capacidad de los existentes de forma rápida.

MPLS ( MultiProtocol Label Switching)

         MPLS es un estándar IP de conmutación de paquetes de IETF, que trata de proporcionar algunas de las características de las redes orientadas a conexión a las redes no orientadas a conexión.

         MPLS (Multi-Protocol Label Switching) es una red privada IP que combina la flexibilidad de las comunicaciones punto a punto o Internet y la fiabilidad, calidad y seguridad de los servicios Private Line, Frame Relay o ATM.

         Ofrece niveles de rendimiento diferenciados y priorización del tráfico, así como aplicaciones de voz y multimedia. Y todo ello en una única red.

Elementos de una red MPLS

         En MPLS un concepto muy importante es el de LSP (Label Switch Path), que es un camino de tráfico específico a través de la red MPLS, el cual se crea utilizando los LDPs (Label Distribution Protocols), tales como RSVP-TE (ReSerVation Protocol – Traffic Engineering) o CR-LDP (Cons-traint-based Routing –Label Distribution Protocol); siendo el primero el más común. El LDP posibilita a los nodos MPLS descubrirse y establecer comunicación entre sí con el propósito de informarse del valor y significado de las etiquetas que serán utilizadas en sus enlaces contiguos.

         Una red MPLS está compuesta por dos tipos principales de nodos, los LER (Label Edge Routers) y los LSR (Label Switching Routers). Los dos son físicamente el mismo dispositivo, un router o switch de red troncal que incorpora el software MPLS; siendo su administrador, el que lo configura para uno u otro modo de trabajo. Los nodos MPLS al igual que los routers IP normales, intercambian información sobre la topología de la red mediante los protocolos de encaminamiento estándar, tales como OSPF (Open Shortest Path First),

RIP (Routing Information Protocol) y BGP (Border Gateway Protocol), a partir de los cuales construyen tablas de encaminamiento basándose principalmente en la alcanzabilidad a las redes IP destinatarias.

         Los beneficios que MPLS proporciona a las redes IP son: realizar ingeniería del tráfico o TE (Traffic Engineering), cursar tráfico con diferentes calidades de clases de servicio o CoS (Class of Service) o grados de calidad de servicio o QoS (Quality of Service), y crear redes privadas virtuales o VPN (Virtual Private  Networks) basadas en IP.

         La migración a IP está provocando profundos cambios en el sector de las telecomunicaciones y configura uno de los retos más importantes para los ISP, inmersos actualmente en un proceso de transformación de sus infraestructuras de cara a incorporar los beneficios de esta tecnología. MPLS nació con el fin de incorporar la velocidad de conmutación del nivel 2 al nivel 3.

         MPLS ofrece como ventaja soporte para aplicaciones que atraviesan límites geográficos y de empresas a modo de intranets, extranets y, en el futuro, redes de comunidades de interés.

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