Tecnologías de redes WAN y Frame relay

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 -WAN: Una red de área amplia (Wide Area Network) 100 hasta unos 1000 km. La WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Medios de comunicación: fibra óptica, sistemas satelitales, enlaces de microondas. La mayoría son construidas por proveedores de servicios de Internet (ISP). La mayor WAN existente hoy es Internet. La CAPA FISICA WAN describe la interfaz entre el equipo terminal de datos (DTE) y el equipo de conexión de los datos (DCE). Algunos estandares son: EIA/TIA-232D: Interfaz estándar para conectar un DTE a un DCE. EIA/TIA-449: extienden las distancias y velocidades de transmisión más que la norma 232. V.35: conectar un DTE a un DCE síncrono de banda ancha (analógico) que operara en el intervalo de 48 a 168 kbps. X.21 Conecta un DTE al DCE de una red de datos pública. G.703: relativa a los aspectos generales de una interfaz. EIA-530: Presenta el mismo conjunto de señales que la EIA-232D. High-Speed Serial Interface (HSSI): para las conexiones seriales de alta velocidad (hasta 52 Mbps) sobre conexiones WAN. La CAPA DE ENLACE DE DATOS: Protocolos WAN. Las tramas más comunes son: Synchronous Data Link Control (SDLC) orientado a dígitos desarrollado por IBM. SDLC define un ambiente WAN multipunto, define una estación primaria y una o más estaciones secundarias. Comunicaciónà est. prim-sec y no est. sec-sec. High-Level Data Link Control (HDLC). ISO. no fue compatible entre versiones distintas de cada venededor. Soporta configuraciones punto a punto como multipunto. Link Access Procedure Balanced (LAPB). Usado con X.25, puede ser utilizado como transporte simple de enlace de datos. LAPB incluye detección de pérdida de secuencia o extravío de marcos, intercambio, retransmitición, y reconocimiento de marcos. Frame Relay. Utiliza los recursos digitales de alta calidad donde sea innecesario verificar los errores LAPB, puede enviar la información de la capa 2 muy rápidamente. Point-to-Point Protocol (PPP). RFC 1661. PPP pude identificar el protocolo de la capa de red. X.25. Define la conexión entre una terminal y una red de conmutación de paquetes. Integrated Services Digital Network (ISDN). Un conjunto de servicios digitales que transmite voz y datos sobre las líneas de teléfono existentes.
-MAN: Red de área metropolitana MAN Metropolitan Area Network (50 Km. aprox.). Medios de transmisión alámbricos (Multipares), FFOO y sistem. inalámbricos (MMOO), hasta velocidades de 155 Mbit/s. Aplicaciones: Interconexión de redes de área local (LAN), Interconexión de centralitas telefónicas digitales (PBX y PABX), Interconexión ordenador a ordenador, Trans de video e imágenes, Transmisión CAD/CAM, Pasarelas para redes (WAN).
TECNOLOGÍAS DE REDES WAN:
X25, RDSI, Frame Relay, XDSL, ATM, MPLS, SDH/SONET, LMDS/MMDS, WiMax. X.25: primer borrador 1974, texto definitivo en 1985. Entrega procedimientos de establecimiento de sesión e intercambio de datos entre un DTE y un DCE como: Identificación de paquetes procedentes de ordenadores y terminales concretos, asentimiento de paquetes, Rechazo de paquetes, Recuperación de errores, Control de flujo. LAPB basado en el protocolo HDLC es su protocolo de enlace punto a punto de propósito general. Proporciona metodología para recuperación de errores (en la cola de la trama habilita CRC, ciclic redundancy check) y fallos de secuencia, habilita ambos extremos para iniciar la trasmisión a través de negociación de características de comunicación. X.25 Trabaja sobre servicios basados en circuitos virtuales (CV es aquel en el cual el usuario percibe la existencia de un circuito físico dedicado exclusivamente al ordenador que el maneja, cuando en realidad ese circuito físico dedicado, lo comparten muchos usuarios). Para identificar las conexiones en la red de los DTE, se emplean números de canal lógico (LCN). Pueden asignarse hasta 4095 canales lógicos y sesiones de usuario a un mismo canal físico. Cada anfitrión DTE se comunica con un conmutador de paquetes DCE por un cable serial (RS232 ? 15m y 64Kbps, 20kbps original%). No existe un algoritmo de encaminamiento en DTE/DCE, de todos modos X25 interviene de un extremo a otro de la transmisión. Modelo OSI X25: (capas 1, 2 y 3). Físico: Su interfaz es X.21 (interfaz eléctrica, mecánica, procedimental y funcional entre DTE y DCE x UIT-T). Se asumen activados los circuitos Tx y Rx por X25 durante el intercambio de paquetes. Asume X.21 se encuentra en estado 13S (enviar datos), 13R (recibir datos) o 13 (transferencia de datos), que los canales C(control) e I(indicación) están activados. Del control de los paquetes se encargan los niveles de enlace y de red. Enlace: El protocolo LAPB se encarga de que lleguen correctamente los paquetes X.25 entre DTE y DCE, que se transportan dentro del campo I (información). Los paquetes se crean en el nivel de red y se insertan dentro de una trama, la cual se crea en nivel de enlace. LAPB utiliza HDLC y utiliza los comandos: información(I), Receptor Preparado(RR), Rechazo(REJ), Receptor No Preparado(RNR), Desconexión(DSC), Activar Modo de Respuesta Asíncrono(SARM) y Activar Modo Asíncrono Equilibrado(SABM). Las respuestas son: Receptor Preparado(RR), Rechazo(REJ), Receptor No Preparado(RNR), Asentimiento No Numerado(UA), Rechazo de Trama(FRMR) y Desconectar Modo(DM). Las tramas I siempre contendrán la dirección de destino. En LAPB los números de envío S y recepción R se denotan como N(S) y N(R), en X.25 la notación de los números de secuencia es P(S) y P(R). Red: está dominada por el protocolo X25 y describe cómo se pueden establecer muchos canales lógicos sobre la misma conexión física y cómo se establecen y desconectan circuitos virtuales. Existen dos formas de conexión: Llamadas Virtuales que consiste en establecer, usar y liberar una conexión, Circuitos Virtuales Permanentes es como una línea alquilada: siempre disponible y cualquier DTE puede comenzar a transmitir sin establecer conexión. Paquete X25:
 
Q: qualifier: permite a la capa de transporte separar los datos de usuario del campo de control. D: Delivery Confirmation: confirmación de entrega en la inicialización de la llamada. Bits 3 y 4: Indica el tipo de paquete. Con 01 indica un paquete de datos con tres octetos de encabezado. (Existe un encabezado estandarizado de 4 octetos) LCN: Logical chanel number: Número de circuito virtual. Dirección del paquete X.25 formado por un grupo de 4 bits y otro de 8 (12 bits). El circuito virtual 0 está reservado, por lo cual restan 4095 direcciones para circuitos virtuales. RSN: Recive sequence number y SSN: Send Sequence number: proveen control de flujo en la misma capa de paquetes. M: More data: Le otorga a X.25 la posibilidad de soportar fragmentación. M=1indica más la existencia de más segmentos. M=0 indica el fin del segmento. Ventajas de X25 (1980): Networking: permite conectividad DTE-DTE, siendo solo obligación del suscriptor la configuración. Estandarización: es un estándar definido por la UIT-T. Multiplexación: muchos circuitos virtuales potencialmente activos sobre una interface dada pueden soportar diferentes protocolos. Integridad de la información: la capa de control asegura la integridad de la información a las capas superiores. Características de negociación y conexión dinámicas: Esta función permite que el DTE adapte sus recursos a la demanda. RDSI o Red Digital de Servicios Integrados (ISDN), es una red que procede por evolución de la Red Digital Integrada (RDI o Red telefónica digital) y que facilita conexiones digitales extremo a extremo para proporcionar muchos servicios, en voz y otros tipos, los usuarios acceden a través de interfaces normalizados, se utiliza como base el Sistema de Señalización Número 7 (SS7). Hay 2 tipos: RDSI-BE: de banda estrecha de 64 Kbps. RDSI-BA: de banda ancha para velocidades mayores, para distribución de televisión, videotelefonía, etc. La CCITT establece puntos de referencia, separaciones entre distintas unidades funcionales, en las instal del usuario:

ET1: eq terminal 1, diseñado para conectarse directo con la RDSI (teléfono digital, fax, videofono, etc.) ET2: Eq no soporta una conexión directa a la RDSI. AT: Adaptador terminal, permite que ET2 se conecte a la RDSI, cada ET requiere un AT específico. TR1: Terminación de red 1, representa la separación física entre las instalaciones del usuario y la red exterior. TR2: controla las funciones de conmutación del usuario. TL: Terminación de línea, equipo de Tx que esta en la central local a la que se conecta el abonado de la RDSI. TC: Terminación de Central, Representa la separación de los equipos de conmutación de la red y los de Tx de línea. Punto de Referencia S: Interfase entre usuario y la red, 4 hilos 2 Tx 2 Rx. Punto de Referencia T: Se sitúa entre equipos de tx de línea y abonado, carac físicas y mecánica iguales a S. Punto de Referencia U: Interfase entre instal de abonado y central telefónica (bucle de 2 hilos). Punto de Referencia V: Interface entre los elementos de tx y los de conmutación para la RDSI local. Punto de Referencia R: Punto de conexión de cualquier terminal normalizado que no se pueda conectar directamente a la RDSI (requiere un adaptador para cada terminal) / El flujo entre la central y el usuario se usa para llevar varios
canales de comunicación: Canal B: Canal básico de 64 kbps para transporte de datos, voz digital (PCM) o combinaciones de ellas. Puede subdividirse en subcanales, debiendo todos ellos establecerse entre los mismos extremos subcriptores. Soporta conmutación de circuitos, conmutación de paquetes y canal permanente. Canal D: es un canal de señalización a 16 ó 64 kbps. Sirve para llevar información de señalización para controlar las llamadas de circuitos conmutados asociadas con los canales B- El canal D puede usarse para conmutación de paquetes de baja velocidad mientras no haya esperando información de señalización. Canal H: son canales de altas velocidades, superiores a 64 kbps (384 (6B), 1472 (23B), 1536 (24B), 1920 (30B) kbps). (E1 32 canales de 64 kbps-30 de datos y 2 de señalización SS7, 2048 Mbps y T1 24 canales de 64 kbps, 1544 Mbps). Tipos de Acceso: Acceso Básico: Consiste en dos canales B full-duplex de 64 kbps y un canal D full-duplex de 16 kbps más la división en tramas, la sincronización, y otros bits dan una velocidad total a un punto de acceso básico de 192 kbps. Acceso Primario: No hay velocidad única debido a las diferencias en las jerarquías de transmisión digital usadas en distintos países (Estados Unidos, Japón y Canadá usan una 1.544 Mbps, Europa 2.048 Mbps. (1.544 Mbps es 23 canales B + 1 canal D de 64 kbps y 2.048 Mbps, 30 canales B + 1 canal D de 64 kbps. Servicios Ofrecidos: Para Portadores Modo Circuito: son las funciones que se necesitan para establecer, mantener, y cerrar una conexión de circuito conmutado en un canal de usuario. Modo Paquete: son las funciones que se necesitan para establecer una conexión de circuito conmutado en un nodo de conmutación de paquetes RDSI. Para Teleservicios: Telefonía a 7 kHz, Facsímil Grupos 2 y 3 Facsímil Grupo 4, Teletex, Videotex, Videotelefonía. Grupo Cerrado de usuarios. Identificación y restricciones a usuario llamante. Marcación directa y abreviada de extensiones. Múltiples números de abonado. Multiconferencia. Desvío y transferencia de llamadas. Información de Tarificación. ISDN BRI (interfaz de tarifa básico). Los BRI y PRI (mayor ancho de banda) se diseñan semejantemente. Es decir, ambos hacen uso de los canales B y de D para la comunicación de datos, El interfaz de tarifa básico, BRI, se compone de dos canaels B de 64 Kbps y un D-canal de 16 Kbps, juntos pueden proporcionar una tarifa de datos hasta 128 Kbps.


Frame Relay: es una técnica de comunicación mediante retrasmisión de tramas ITU-T I.122 (1988). Tx una variedad de tamaños de tramas para datos (tx grandes sumas de datos), permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a menor costo. Definida para superar la lentitud de X.25, elimina la función de los conmutadores, en cada "salto" (overhead). Beneficios: eficacia, mejora la disponibilidad de la red, usando las modernas infraestructuras, mayor flujo de información. Reducción de complejidad en la red. Conexiones virtuales múltiples son capaces de compartir la misma línea de acceso. Definirse oficialmente, como un servicio portador RDSI de banda estrecha en modo de paquetes à ofrecer múltiples servicios digitales. Adaptado para velocidades de 2,048 Mbps. Proporcionar conexiones entre usuarios a través de una red pública. Reemplaza las líneas privadas por un enlace a la red / Tecnología: se construye de un equipamiento de usuario encargado de empaquetar las tramas de los protocolos existentes en una única trama Frame Relay. Incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la conexión en la red. Este equipo se denomina FRAD (Frame Relay Assembler/Disassembler) y el nodo de red se denomina FRND(Frame Relay Network Device). Las tramas y cabeceras pueden tener diferentes longitudes. La información transmitida en una trama puede oscilar entre 1 y 8.250 bytes, aunque por defecto es de 1600 bytes. Siempre existe la posibilidad de convertir su formato a uno común. Los equipos terminales son los responsables del control de flujo y de errores. La red se encarga de la transmisión, conmutación de los datos y del estado de sus recursos. En caso de error o saturación, los terminales solicitan el reenvio o baja de velocidad. El identificador de conexión es la concatenación de dos campos HDLC (High-level Data Link Control). FR incluye otros campos debido a que los nodos conmutadores carecen de una estructura de paquetes en la capa 3, en la que se implementan las funciones: DE "elegible para ser rechazada" (Discard Eligibility) usada para identificar tramas que pueden ser rechazadas en la red en caso de congestión. FECN "notificación de congestión explícita de envío" (Forward Explicit Congestion Notification) es usado con protocolos de sistema final que controlan el flujo de datos entre en emisor y el receptor, como el mecanismo "windowing" de TCP/IP; en teoría, el receptor puede ajustar su tamaño de "ventana" en respuesta a las tramas que llegan con el bit FECN activado. BECN "notificación de congestión explícita de reenvío" (Backward Explicit Congestion Notification) es usado con protocolos que controlan el flujo de los datos extremo a extremo en el propio emisor, la red es capaz de detectar errores, pero no de corregirlos (en algunos casos podría llegar a eliminar tramas). Partiendo de la capa 2 e inferiores Frame Relay descarta todas las funciones de la capa 3 que realizaría un conmutador de paquetes X.25, y las combina con las funciones de trama. La trama contiene al identificador de conexión, y es transmitida a través de los nodos de la red en lugar de realizar una "conmutación de paquetes". Todo el control de errores en el contenido de la trama, y el control de flujo, se realiza en los extremos de la comunicación / Ventajas: puede ser implementado en software; esta orientado a conexiones, puede "empaquetar" tramas de datos de cualquier protocolo de longitud variable; la "carga del protocolo" (overhead) es menor de un 5%. Desventaja: sólo ha sido definido para velocidades de hasta 1,544/2,048 Mbps. (T1/E1). No soporta aplicaciones sensibles al tiempo. ATM: El Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode desarrollada en los años 60 en los laboratorios Bell, por la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones en tiempo real. Su aplicación inicia 1988, CCITT en rec I.121 en conmutación en redes ISDN en banda ancha. Se establece en 1989 que el tamaño de la carga de su paquete sería de 48 bytes, la cabecera de 5 bytes totalizando 53 bytes. Bastante pequeña para fluir rápido por la red y bastante grande para llevar una aceptable cantidad de datos. Paquete ATM: 53 bytes formados por: Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada, puede tener corrección de errores, número de secuencia. Payload, tiene 48 bytes con datos del usuario y protocolos AAL que son considerados datos del usuario. Dos principales conceptos de ATM son Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están plasmados en dos identificadores en el header de cada célula (VCI y VPI) ambos determinan el routing entre nodos. Dos formatos de celda: NNI (Network to N Interface o interfaz red a red) se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas. UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) se refiere a la conexón de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, el último es el más usado. Celdas ATM:

GFC: Generic Flow Control (Control de Flujo Genérico, 4 bits) VPI: Virtual Path Identifier (Identificador de Camino Virtual, 8 bits) VCI: Virtual Circuit Identifier (Identificador de Canal Virtual, 8 bits) HEC: Header Error Control (Control de Errores de Cabecera, 8 bits) PT: Payload type (tipo de carga, 3 bits) CLP: Cell Low Priority (Célula de Baja Prioridad, 1 bit).
Protocolo ATM: ATM es independiente del medio de transmisión físico. ATM lleva a cabo la transferencia de datos en trozos discretos denominados celdas, permitiendo la multiplexación de varias conexiones lógicas sobre una única interfaz física. Es de alta velocidad por: es un protocolo con poca capacidad de control de errores y de flujo, lo que reduce el tamaño y el coste de procesamiento de las celdas. El empleo de celdas de tamaño fijo simplifica el procesamiento necesario en cada nodo. Capas: Física: Especifica el medio de transmisión, el esquema de codificación de la señal y las velocidades de transmisión: 155,52 Mbps y 622,08 Mbps. ATM: es común a todos los servicios de conmutación de paquetes. Ejecuta los procesos de construcción y extracción de cabeceras, ruteo entre los nodos y multiplexión y de multiplexión de células. Adaptación ATM (AAL): Es dependiente del servicio y agrupa información de capas superiores en celdas ATM, para enviarlas a través de la red ATM, al tiempo que extrae información de las celdas ATM y la transmite a las capas superiores. Planos: Usuario: permite transferencia de información de usuario, hace uso de los controles de flujo y error. Control: realiza el control de las llamadas y las funciones de control de conexión. Administración: realiza funciones de gestión del sistema; proporcionando coordinación entre todos los planos, y gestión de capa.

*La capa de adaptación permite admitir protocolos de transferencia no basados en ATM, esta permite: gestión de errores de transmisión, segmentación y ensamblado para permitir la transmisión de bloques mayores de datos en el campo de información de celdas ATM., gestionar condiciones de pérdida de celdas y de celdas mal insertadas, control de flujo y temporalización.

Cuadro: Clases de servicios AAL. (Tipo 1: Emulación de circuitos. Tipo 2: Videoconferencias, con tasa de transmisión variable. Tipo 3, 4 y 5: Transmisión de datos). La capa AAL se organiza en dos subcapas lógicas: Subcapa de convergencia (CS) da soporte a aplicaciones usando AAL. Cada usuario AAL se conecta con un servicio AAL en el punto de acceso al servicio, que indica la dirección de la aplicación. Subcapa de segmentación y agrupación o ensamblado (SAR) es responsable de empaquetar la información recibida desde CS en celdas de transmisión y desempaquetar en el otro extremo.
Control de tráfico y congestión: Esta centrado en el tráfico sensible al retardo. El tráfico en circuitos virtuales individuales es de naturaleza a ráfagas, esperando el sistema receptor recibir el tráfico a ráfagas en cada conexión. Modulo ATM de conexiones: una VCC (Virtual Channel Connection) se establece entre dos usuarios finales, proporcionando un flujo full-duplex de celdas del mismo tamaño a una velocidad determinada, las celdas se entregan al destinatario en el mismo orden que se enviaron, el campo de control (cabecera) con información de origen y destino es identificado por un VCI (virtual circuit identifier) y un VPI (virtual path identifier) dentro de esos campos de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión, la organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red, las celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores. Hay cuatro modos principales de establecer/liberar VCC, estos además pueden combinarse, estos son: 1) Las VCC semi permanentes pueden usarse en el tráfico usuario-usuario, para lo cual no es necesaria la señalización de control. 2) Si no existe un canal de señalización de control, será necesario establecer uno. Para ello, se intercambiarán señales de control entre usuario y red a través de un canal específico. Es necesario un canal permanente para ser usado en establecer las VCC para el control de llamadas. Este canal permanente se llama canal de meta-señalización, dado que se emplea para establecer canales de señalización. 3) El canal de meta-señalización sirve para establecer canales virtuales de señalización usuario-red, el cual se utilizará para establecer las VCC de transmisión de datos. 4) El canal de meta-señalización también permite establecer un canal virtual de señalización usuario-usuario, el cual se utilizará para que dos usuarios finales establezcan y liberen VCC para el transporte de datos. Métodos para establecer/liberar VPC: 1) (semipermanente) mediante negociación previa, no son necesarias señales de control. 2) (El usuario) haciendo uso de la VCC de señalización. 3) (La propia red) en donde las VPC podrán estar destinadas al tráfico red-red, usuario-red ó usuario-usuario. Comunicación entre 2 nodos ATM, primero se establece una VCC entre origen y destino que permite tener un canal de señalización, y luego el VPC (o VCL) entre varios nodos