1. Generalidades de la red de telecomunicaciones
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12 1. Generalidades de la red de telecomunicaciones 1.1 Qué es una red de telecomunicaciones CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE 1.1.1 Concepto de red Una red (en general) es un conjunto de dispositivos (de red) interconectados físicamente (ya sea vía alámbrica o vía inalámbrica) que comparten recursos y que se comunican entre sí a través de reglas (protocolos) de comunicación. Breve reseña histórica Las redes de comunicaciones han tenido una evolución muy rápida, especialmente en las últimas décadas, como se puede apreciar en la siguiente relación: l 1844 Nace la telegrafía (Samuel Morse) l 1861 Primera red telegráfica en EUA l 1866 Primera red telegráfica EUA-Inglaterra l 1876 Nace la telefonía (Alexander Graham Bell) l 1878 Primera red telefónica local en New Haven, EUA l 1892 Primera red telefónica entre New York y Chicago l 1897 Primera red telefónica nacional en EUA l 1898 Nace la comunicación inalámbrica (Marconi) l 1915 Nace la radiodifusión en AM l 1918 Primera estación AM (KDKA en Pittsburgh) l 1923-1938 Nace la televisión l 1937 Primera red de televisión (BBC de Londres) l 1941 Primera estación en FM (WKCR en la Universidad de Columbia-USA) l 1950 Primera red de microondas l 1960s Primeras redes vía satélite l 1969 Primera red de Supercomputadoras, ARPANET, Advanced Research Project Agency del Departamento de Defensa; se unen cuatro universidades, UCLA, UCSB, SRI y la Universidad de UTAH, que constituyen los primeros cuatro nodos de Internet. 13 l 1980s Primeras redes de computadoras personales (Ethernet, Token Ring, Arcnet) l 1981 Nacen las primeras redes de telefonía celular l 1997 Nacen las primeras redes de DTH (Televisión Directa al Hogar) l 1998 en adelante, nacen las primeras redes del futuro: las redes incrementan su velocidad y capacidad... 1.1.2 Red de telecomunicaciones Consiste en una infraestructura física a través de la cual se transporta la información desde la fuente hasta el destino, y apoyado en esa infraestructura se ofrece a los usuarios los diversos servicios de telecomunicaciones (Véase figura 1). Para recibir un servicio de telecomunicaciones, un usuario utiliza un equipo terminal a través del cual obtiene entrada a la red por medio de un canal de acceso. Cada servicio de telecomunicaciones tiene distintas características, puede utilizar diferentes redes de transporte, y, por tanto, el usuario requiere de distintos equipos terminales. Por ejemplo, para tener acceso a la red telefónica, el equipo terminal requerido consiste en un aparato telefónico; para recibir el servicio de telefonía celular, el equipo terminal consiste en teléfonos portátiles con receptor y transmisor de radio, etcétera. = Nodos = Enlaces ET ET = ET Equipo terminal ET ET Red Figura 1. Red y equipo terminal ET 14 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Para fines ilustrativos se puede establecer una analogía entre las telecomunicaciones y los transportes. En los transportes, la red está constituida por el conjunto de carreteras de un país y lo que en ellas circulan son vehículos, que a su vez dan servicio de transporte a personas o mercancías. En las telecomunicaciones se transporta información a través de redes de transporte de información. En general se puede afirmar que una red de telecomunicaciones está constituida por los siguientes componentes: a) un conjunto de nodos en los cuales se procesa la información, y b) un conjunto de enlaces o canales que conectan los nodos entre sí y a través de los cuales se envía la información desde y hacia los nodos. Desde el punto de vista de su arquitectura y de la manera en que transportan la información, las redes de telecomunicaciones pueden ser clasificadas en: Redes conmutadas: La red consiste en una sucesión alternante de nodos y canales de comunicación, es decir, después de ser transmitida la información a través de un canal, llega a un nodo, éste a su vez la procesa lo necesario para poder transmitirla por el siguiente canal para llegar al siguiente nodo, y así sucesivamente ET ET Enlace dedicado ET ET ET ET ET Enlaces compartidos Figura 2. Red conmutada Existen dos tipos de conmutación en este tipo de redes: conmutación de paquetes y conmutación de circuitos. En la conmutación de paquetes, el mensaje se divide en pequeños paquetes independientes, a cada uno se le agrega información de control (por ejemplo, las direcciones del origen 15 y del destino), y los paquetes circulan de nodo en nodo, posiblemente siguiendo diferentes rutas. Al llegar al nodo al que está conectado el usuario destino, se reensambla el mensaje y se le entrega (Véase figura 3). Esta técnica se puede explicar por medio de una analogía con el servicio postal. Suponga que se desea enviar todo un libro de un punto a otro geográficamente separado. La conmutación de paquetes equivale a separar el libro en sus hojas, poner cada una de ellas en un sobre, poner a cada sobre la dirección del destino y depositar todos los sobres en un buzón postal. Cada sobre recibe un tratamiento independiente, siguiendo posiblemente rutas diferentes para llegar a su destino, pero una vez que han llegado todos a su destino, se puede reensamblar el libro. Nodo 1 P3 P2 Mensaje Nodo 2 Nodo 3 Mensaje consistente en tres paquetes destino = nodo 3 P1 origen = nodo 1 P2 P3 P1 Destino Figura 3. Conmutación de paquetes Por otra parte, en la conmutación de circuitos se busca y reserva una trayectoria entre los usuarios, se establece la comunicación y se mantiene esta trayectoria durante todo el tiempo que se esté transmitiendo información. Inform ación Nodo 1 Nodo 2 Figura 4. Conmutación de circuitos Nodo 3 16 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Para establecer una comunicación con esta técnica se requiere de una señal que reserve los diferentes segmentos de la ruta entre ambos usuarios, y durante la comunicación el canal quedará reservado precisamente para esta pareja de usuarios. Redes de difusión: En este tipo de redes se tiene un canal al cual están conectados todos los usuarios, y todos ellos pueden recibir todos los mensajes, pero solamente extraen del canal los mensajes en los que identifican su dirección como destinatarios. Aunque el ejemplo típico lo constituyen los sistemas que usan canales de radio, no necesariamente tienen que ser las transmisiones vía radio, ya que la difusión puede realizarse por medio de canales metálicos, tales como cables coaxiales. En la figura 5 se presentan ejemplos de redes de difusión con diferentes formas y arreglos de interconexión (topologías), aplicables a redes basadas en radio o en cables. Lo que sí puede afirmarse es que típicamente las redes de difusión tienen sólo un nodo (el transmisor) que inyecta la información en un canal al cual están conectados los usuarios. Bus Equipos Anillo Equipo Equipos con antenas Red de radio Figura 5. Anillo, bus, red con radio 17 Para todas las redes cada usuario requiere de un equipo terminal, por medio del cual tendrá acceso a la red, pero que no forma parte de la misma. De esta forma, un usuario que desee comunicarse con otro utiliza su equipo terminal para enviar su información hacia la red, ésta transporta la información hasta el punto de conexión del usuario de destino con la red y la entrega a través de su propio equipo terminal. Nodos Enlaces Equipos terminales Red Usuarios Figura 6. Operación de una red Los usuarios no pueden transmitir información en todas las redes. Por ejemplo, en televisión o radiodifusión, los usuarios son pasivos, es decir, únicamente reciben la información que transmiten las estaciones transmisoras, mientras que, en telefonía, todos los usuarios pueden recibir y transmitir información. La función de una red de telecomunicaciones consiste en ofrecer servicios a sus usuarios, y cuando ésta es utilizada para que sobre ella se 18 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE ofrezcan servicios de telecomunicaciones al público en general (por ejemplo, la red telefónica) se le denomina una red pública de telecomunicaciones. Cuando alguien instala y opera una red para su uso personal, sin dar acceso a terceros, entonces se trata de una red privada de telecomunicaciones: una red de telecomunicaciones utilizada para comunicar a los empleados y las computadoras o equipos en general, de una institución financiera, es una red privada. Una característica importante de una red es su cobertura geográfica, ya que ésta limita el área en que un usuario puede conectarse y tener acceso a la red para utilizar los servicios que ofrece. Por ejemplo, existen redes locales que enlazan computadoras instaladas en un mismo edificio o una sola oficina (conocidas como LAN por su nombre en inglés: local area network), pero también existen redes de cobertura más amplia (conocidas como WAN por su nombre en inglés: wide area network), redes de cobertura urbana que distribuyen señales de televisión por cable en una ciudad, redes metropolitanas que cubren a toda la población de una ciudad, redes que enlazan redes metropolitanas o redes urbanas formando redes nacionales, y redes que enlazan las redes nacionales, las cuales constituyen una red global de telecomunicaciones (véanse las figuras 7 y 8). Red urbana Red local Red metropolitana Figura 7. Red local, red urbana, red metropolitana 19 LAN 5 LAN 2 LAN 4 LAN 1 LAN 3 Ciudad 1 WAN 1 Ciudad 2 WAN 2 LAN 6 LAN 7 WAN 3 Ciudad 3 Red nacional Figura 8. Una red nacional Uno de los desarrollos más sorprendentes de los últimos años es indudablemente la posibilidad de conectar todas las redes de cobertura limitada en una red global que, al menos en teoría, permite enlazar y comunicar usuarios ubicados en cualquier parte del mundo. 1.2 Componentes de una red Los componentes de una red son un conjunto de nodos y otro de canales que permiten que los primeros se comuniquen. A continuación se proporcionarán detalles acerca de estos componentes. 1.2.1 Los canales El canal es el medio físico a través del cual viaja la información de un punto a otro. Las características de un canal son de fundamental importancia para una comunicación efectiva, ya que de ellas depende en gran medida la calidad de las señales recibidas en el destino o en los nodos intermedios en una ruta. Los canales pueden pertenecer a una de dos clases: 20 1.2.1.1 Canales que guían las señales Contienen información desde la fuente hasta el destino, por ejemplo: cables de cobre, cables coaxiales y fibras ópticas. A continuación se hará una descripción detallada de cada uno de estos canales. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE l Cables de cobre (Alambre trenzado) Consiste en pares de alambre de cobre trenzados. Se emplea para la trasmisión analógica de conversaciones telefónicas pero puede ser usado para trasmisión de datos. El cobre es un buen conductor de las señales eléctricas y soporta mejor los problemas de corrosión causados por la exposición directa a la intemperie. La resistencia al flujo de corriente eléctrica de los alambres abiertos varía grandemente con las condiciones climáticas, y es por esta razón que fue adoptado el cable par trenzado. Estos cables son, sin lugar a duda, el medio más utilizado en transmisiones tanto analógicas como digitales y siguen siendo la base de las redes telefónicas urbanas. Hoy en día los cables vienen protegidos con algún material aislante. El material del conductor puede ser de cobre, aluminio u otros materiales conductores. Los grosores de los cables son medidos de diversas maneras; el método predominante en los Estados Unidos es el Wire Gauge Standard (AWG). «Gauge» significa el diámetro. Es lógico pensar que a mayor diámetro del conductor mayor será la resistencia del mismo. Los conductores pueden ser de dos tipos: Sólidos (solid) e Hilados (stranded); los conductores sólidos están compuestos por un conductor único de un mismo material, mientras que los conductores hilados están compuestos de varios conductores trenzados. El diámetro de un conductor hilado varía respecto de un conductor sólido si son del mismo AWG y dependerá del número de hilos que tenga. Los conductores utilizados en cables telefónicos pueden ser del 22,24 y 26 AWG. Los conductores utilizados en cables para aplicaciones de redes son el 24 y 26 AWG. A continuación se muestra una tabla de conversión de milímetros y pulgadas a AWG para conductores sólidos. 21 Tabla de Conversión Milímetros y Pulgadas a AWG (conductores sólidos) Diametro mm Diametro AWG pulgadas 0.254 0.330 0.409 0.511 0.643 0.812 1.020 1.290 1.630 2.050 2.590 0.010 0.013 0.016 0.020 0.025 0.032 0.040 0.051 0.064 0.081 0.102 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 Figura 9. Cables conductores Entre más grande sea el valor AWG menor será el grosor o diámetro del conductor. El conductor 18 tiene más grosor que el cable 40, por ejemplo. Los primeros 5 cables [de izquierda a derecha] son sólidos y los últimos dos son hilados o trenzados (stranded). l Cable coaxial Medio de trasmisión que utiliza un alambre de cobre con un gran espesor de aislamiento. Puede trasmitir rápidamente grandes volúmenes de datos. A frecuencias en el intervalo de VHF (Very High Frecuency) y menores es, común el uso de cables coaxiales. Dicho cable consiste de un alambre interior que se mantiene fijo en un medio aislante que después lleva una cubierta metálica. La capa exterior evita que las señales de otros cables o que la radiación electromagnética afecten la información conducida por el cable coaxial. En la siguiente figura se muestra un cable coaxial típico. Figura 10. Cable coaxial RG-58 con conector BNC (Aplicaciones: LAN) 22 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Figura 11. Cable coaxial RG-6 con conector tipo F (Aplicaciones: TVCable) Cubierta exterior Malla cobre/aluminio Figura 12. Estructura genérica de un Cable coaxial Aislante Conductor l Cable de fibra óptica Es un medio rápido, ligero y durable, integrado por finos haces de fibra óptica transparente pegada a un cable. Los datos se transmiten como pulsos de luz. Figura 13. Cable de fibra óptica 23 La tecnología de la fibra óptica ha avanzado muy rápidamente. Existen dos formas de transmitir sobre una fibra; conocidas como transmisión en modo simple y multimodo. La transmisión óptica involucra la modulación de una señal de luz (usualmente apagando, encendiendo y variando la intensidad de la luz) sobre una fibra muy estrecha de vidrio (llamada núcleo). La otra capa concéntrica de vidrio que rodea el núcleo se llama revestimiento. Después de introducir la luz dentro del núcleo ésta es reflejada por el revestimiento, lo cual hace que siga una trayectoria zigzag a través del núcleo. Fibra monomodo (single mode) Revestim iento Nùcleo Fibra multimodo (multimode) Revestim iento Núcleo Forro plástico Núcleo Revestimiento vítreo Fibra óptica Figura 14. Composición de un cable de fibra óptica 24 CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión son: 1) que no es susceptible de interferencias externas, 2) no es fácil lograr intromisiones sin suspender el servicio, 3) en un haz de fibras de una pulgada de diámetro pueden acomodarse más de cien fibras debidamente protegidas. Además de la cubierta de vidrio de diferente índice de refracción, los haces de fibra cuentan con una película de sustancia gelatinosa que no sólo absorbe vibraciones sino que contiene veneno para roedores, protegiendo así la fibra. La desventaja de la fibra es que si llega a trozarse, se tiene que hacer un arreglo relativamente caro que puede ser un alineamiento mecánico fijo con pérdida del 10% de luz; pueden ajustársele conectores y estos unirlos con una guía, con pérdida del 10 al 20% de luz, o pueden fundirse en un arreglo térmico con pérdida mínima. El otro problema ante daño físico es la identificación de los pares correctos. En el emisor se puede usar un diodo emisor de luz o un láser de semiconductor. En el destino puede estar un fotodiodo, cuya característica es que emite un pulso eléctrico cuando es impactado por la luz. Los fotodiodos responden hasta en un nanosegundo, lo cual limita la velocidad de la fibra a un gigabit por segundo. 1.2.1.2 Canales que difunden la señal sin una guía Cuando se mencionan los canales que difunden la señal sin guía, se está haciendo referencia a la trasmisión inalámbrica, es decir que no se utiliza un canal físico para las transmisiones, sino el aire o el espacio. Éstas pueden ser en forma de microondas, que tiene como características la capacidad de alto volumen de información, larga distancia entre punto y punto, es decir, que las frecuencias de radio viajan a través de la atmósfera, de una estación terrestre a otra. Otra forma de trasmisión inalámbrica es la utilización de satélites en la que la información viaja a través de satélites orbitales que sirven como estación de enlace para la transmisión de señales de microondas a muy largas distancias. A estos pertenecen los canales de radio, que incluyen también microondas y enlaces satelitales. Las microondas utilizan antenas de transmisión y recepción de tipo parabólico para transmitir con haces estrechos y tener mayor concentración de energía radiada. Principalmente se utilizan en enlaces de larga distancia, desde luego con repetidoras, pero a últimas fechas se han utilizado también para enlaces cortos punto a punto. A continuación se describirán brevemente algunos de estos canales. 25 l Transmisión vía satélite, nivel físico Un satélite artificial puede ubicarse a 36 mil Km en órbita sobre la tierra y a esa distancia tiene la propiedad de mantenerse sobre una misma área, lo cual es muy útil para enviarle señales. Con la tecnología actual, se pueden colocar satélites cada dos grados, lo cual permite poner sobre una misma línea hasta 180 satélites alrededor de la tierra. Se pueden poner dos o más satélites más cerca de dos grados si trabajan en frecuencias diferentes. Las partes más importantes del satélite son sus «transponders», que se encargan de recibir la señal que viene de la tierra y de repetir la señal de regreso con una frecuencia diferente y sobre un área preprogramada. Una desventaja de los satélites es el retraso inherente al viaje de ida y vuelta, el cual puede variar de 250 a 540 milisegundos, y este valor no se puede evitar y afecta, sobre todo, a la puesta a punto inicial de una conexión, ya que una vez establecida, el flujo de datos se considera secuencial. RETRASO INHERENTE DE LOS SATÉLITES Probablemente el primer satélite repetidor totalmente activo fue el COURIER, lanzado por el Departamento de Defensa de los E.U. en octubre de 1960. Èste transmitía conversaciones y telegrafía, y aunque sólo duró 70 días fue el primer satélite que usó celdas solares. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE 26 Figura 15. Satélite INTELSAT l Estaciones terrenas Una estación terrena satelital es un conjunto de equipos de comunicaciones y de cómputo, que puede ser terrestre (fijo y móvil), marítimo o aeronáutico. Las estaciones terrenas pueden ser usadas en forma general para transmitir y recibir información del satélite, pero en aplicaciones especiales sólo pueden recibir o sólo pueden transmitir. G Hz H PA H igt P ove r A m plite r Refactor A LIM EN TAD O R/ P O S IC IO N A D O R M Hz UP C o m ve rte r S in te tiza dor de frecue ncia D IV IS OR / C O M BIN AD O R M O D EM S AT É LITA L MUX G Hz LN A Lo w Mo dem A m plite r Down C o nverter G Hz MHz Figura 16. Diagrama genérico de una estación terrena transmisora /receptora Voz F ax D a to s V ideo 27 l Transmisión por radio Como ya se anotó, una carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético y un campo eléctrico. Si en una antena (que pueden ser un par de cables paralelos) se producen corrientes eléctricas que oscilan de t1 en positivo a t2 en negativo, se producen campos eléctricos y magnéticos que se propagan, en teoría, hasta el infinito. El campo magnético rodea a la antena como las ondas producidas por una piedra arrojada al agua; el campo eléctrico es perpendicular a la antena. Figura 17. Antena La unión de los dos campos constituyen las ondas electromagnéticas y su velocidad en el aire es ligeramente inferior a 300,000 Km. Las ondas de radio pierden potencial inversamente proporcional al cubo de la distancia recorrida en el aire. Pueden pasar obstáculos más fácilmente mientras menor es su frecuencia; a mayor frecuencia viajan cada vez más en línea recta y son absorbidas por la lluvia o el agua. l Transmisión por microondas Las ondas de frecuencias mayores a 100 Mhz viajan en línea recta y necesitan que el transmisor y el receptor estén alineados. Este tipo de se- 28 ñales son absorbidas por la lluvia y la tierra, por lo cual necesitan repetidoras terrestres o satélites. Para unas torres de 100 mts. de altura, la distancia de separación entre una y otra es de 80 Km. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE La mayor parte del espectro arriba de los 100 Mhz. está estandarizado por la ITU-R, aunque hay algunas bandas que no necesitan licencia. Las bandas de 2.4 a 2.484 Ghz se usan para transmisiones médicas, científicas e industriales. Las bandas de 902 a 928 Mhz y 5.725 a 5.850 Ghz se usan para teléfonos inalámbricos y controles remotos. Entre más alta es la frecuencia, más cara es la electrónica para manejarla y más interferencia se puede tener proveniente de las microondas y radares. En comparación con la fibra óptica, las microondas son más baratas porque no necesitan un cable. l Transmisión infrarroja Los controles remotos de los televisores trabajan con una pequeña luz infrarroja que es muy útil en las transmisiones en distancias cortas, la desventaja es que no debe haber ningún obstáculo entre el emisor y el receptor. Mientras las frecuencias de radio se acercan a las frecuencias de la luz visible, se comportan menos como radio y más como luz. La luz infrarroja no se puede usar en exteriores porque el sol la anula. l Transmisión láser Para resolver el problema de que la brillantez del sol anula la luz infrarroja, se usan rayos láser en pequeñas distancias. El rayo láser es una luz muy potente y coherente (que no se dispersa fácilmente con la distancia). El rayo láser es unidireccional y para hacer LANs se necesitan dos rayos por cada nodo. l Teléfonos celulares En la actualidad se utiliza la infraestructura de telefonía celular para enviar datos y voz en forma de señales analógicas (como la telefonía convencional), utilizando antenas de radio en diferentes zonas geográficas. La velocidad de trasmisión de datos por cualquiera de los medios enunciados se mide en bits por segundo (BPS) y puede ser de dos tipos: asincrónica, de baja velocidad de datos y enviando un caracter a la vez; o sincrónica, en la cual se realiza la transmisión simultánea de grandes volúmenes de datos, con alta velocidad. 29 1.2.2 Los nodos Los nodos, parte fundamental en cualquier red de telecomunicaciones, son los equipos encargados de realizar las diversas funciones de procesamiento que requieren cada una de las señales o mensajes que circulan o transitan a través de los enlaces de la red. Desde un punto de vista topológico, los nodos proveen los enlaces físicos entre los diversos canales que conforman la red. Los nodos de una red de telecomunicaciones son equipos (en su mayor parte digitales, aunque pueden tener alguna etapa de procesamiento analógico, como un modulador) que realizan las siguientes funciones: 1.2.2.1 Establecimiento y verificación de un protocolo Los nodos de la red de telecomunicaciones realizan los diferentes procesos de comunicación de acuerdo con un conjunto de reglas que les permiten comunicarse entre sí. Este conjunto de reglas se conoce con el nombre de protocolos de comunicaciones, y se ejecutan en los nodos para garantizar transmisiones exitosas entre sí, utilizando para ello los canales que los enlazan. 1.2.2.2 Transmisión Existe la necesidad de hacer un uso eficiente de los canales, por lo cual, en esta función, los nodos de la red adaptan al canal la información o los mensajes en los cuales está contenida, para su transporte eficiente y efectivo a través de la red. 1.2.2.3 Interfase En esta función el nodo se encarga de proporcionar al canal las señales que serán transmitidas, de acuerdo con el medio de que está formado el canal. Esto es, si el canal es de radio, las señales deberán ser electromagnéticas a la salida del nodo, independientemente de la forma que hayan tenido a su entrada y también de que el procesamiento en el nodo haya sido por medio de señales eléctricas. 1.2.2.4 Recuperación Cuando durante una transmisión se interrumpe la posibilidad de terminar exitosamente la transferencia de información de un nodo a otro, el sistema, a través de sus nodos, debe ser capaz de recuperarse y reanudar en cuanto sea posible la transmisión de aquellas partes del mensaje que no fueron transmitidas con éxito. 30 1.2.2.5 Formateo CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Cuando un mensaje transita a lo largo de una red, pero principalmente cuando existe una interconexión entre redes que manejan distintos protocolos, puede ser necesario que en los nodos se modifique el formato de los mensajes para que todos los nodos de la red (o de la conexión de redes) puedan trabajar exitosamente con dicho mensaje; esto se conoce con el nombre de formateo o, en su caso, de reformateo (en la figura 18 se muestra el formato típico de un paquete). Señal inicio Dirección Control Información Detección de errores Fin Figura 18. Formato típico de un paquete 1.2.2.6 Enrutamiento Cuando un mensaje llega a un nodo de la red de telecomunicaciones, forzosamente debe tener información acerca de los usuarios de origen y destino; es decir, sobre el usuario que lo generó y aquel al que está destinado. Sin embargo, cada vez que el mensaje transita por un nodo y considerando que en cada nodo hay varios enlaces conectados por los que, al menos en teoría, el mensaje podría ser enviado a cualquiera de ellos, en cada nodo se debe tomar la decisión de cuál debe ser el siguiente nodo al que debe enviarse el mensaje para garantizar que llegue a su destino rápidamente. Este proceso se denomina enrutamiento a través de la red. La selección de la ruta en cada nodo depende, entre otros factores, de la situación instantánea de congestión de la red, es decir, del número de mensajes que en cada momento están en proceso de ser transmitidos a través de los diferentes enlaces de la red. 1.2.2.7 Repetición Existen protocolos que entre sus reglas tienen una previsión por medio de la cual el nodo receptor detecta si ha habido algún error en la transmisión. Esto permite al nodo destino solicitar al nodo previo que retransmita el mensaje hasta que llegue sin errores y el nodo receptor pueda, a su vez, retransmitirlo al siguiente nodo. 31 1.2.2.8 Direccionamiento Un nodo requiere la capacidad de identificar direcciones para poder hacer llegar un mensaje a su destino, principalmente cuando el usuario final está conectado a otra red de telecomunicaciones. 1.2.2.9 Control de flujo Todo canal de comunicaciones tiene una cierta capacidad de manejar mensajes, y cuando el canal está saturado ya no se deben enviar más mensajes por medio de ese canal, hasta que los mensajes previamente enviados hayan sido entregados a sus destinos. Dependiendo de la complejidad de la red, del número de usuarios que tiene conectados y a quienes les proporciona servicio, no es indispensable que todas las redes de telecomunicaciones tengan instrumentadas todas las funciones precedentes en sus nodos. Por ejemplo, si una red consiste solamente en dos nodos a cada uno de los cuales están conectados una variedad de usuarios, es evidente que no se requieren funciones tales como direccionamiento o enrutamiento en los dos nodos que forman la red. Se han descrito aquí, sin embargo, las funciones más importantes que deben tener instrumentadas los nodos de una red compleja. 1.3 Servicios ofrecidos por la red de telecomunicaciones en cobre Una vez expuestos los componentes de una red de telecomunicaciones, a través de la cual se transmite información entre los usuarios, cabe mencionar que lo que realmente da valor a las telecomunicaciones es el conjunto de servicios que se ofrecen por medio de las redes y que se ponen a disposición de los usuarios. Es decir, el valor depende del tipo de comunicación que puede establecer un usuario y del tipo de información que puede enviar a través de la red. Por ejemplo, a través de la red telefónica se prestan servicios telefónicos a personas y empresas. Entre estos servicios destinados a la comunicación oral están el servicio telefónico local (tanto residencial como comercial e industrial), el servicio telefónico de larga distancia nacional y el servicio telefónico de larga distancia internacional, aunque en los últimos años se pueden hacer también por esta red transmisiones de fax y de datos. Por medio de una red de televisión por cable se pueden prestar servicios de distribución de señales de televisión a residencias en general, pero 32 últimamente se han iniciado servicios restringidos a ciertos tipos de usuarios, como son los servicios del tipo «pago por evento». Es posible que, gracias a los avances tecnológicos en diversos campos, en un futuro no muy lejano estén interconectadas las redes de telefonía con las de televisión por cable, y a través de esta interconexión los usuarios podrán explotar simultáneamente la gran capacidad de las redes de cable para televisión y la gran cobertura y capacidad de procesamiento que tienen las redes telefónicas. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Entre los principales servicios que se ofrecen por la red de cobre se tienen: 1.3.1 El servicio RDSI Es una red de comunicaciones digital regida por normas internacionales del CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico), hoy ITU (International Telecommunications Union). La RDSI es utilizada para enviar voz y datos (incluyendo video, gráficas y sonido) en señales digitales sobre la red telefónica pública conmutada. La RDSI es la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) o Integrated Services Digital Network (ISDN), la cual nace de la necesidad de proveer una estructura integrada sencilla para acomodar una amplia variedad de servicios, a través de interfaces normalizadas, que permiten el acceso en forma tan simple que se puede comparar con la telefonía básica. La RDSI estándar soporta dos conexiones simultáneas en cualquier combinación ya sea de datos, voz, video o fax sobre una única línea. Lo Digital en RDSI se refiere a que es una transmisión puramente digital mientras que el sistema de telefonía tradicional con los módems es una transmisión análoga. 1.3.2 El xDSL Con el nombre xDSL se definen una serie de tecnologías que permiten el uso de una línea de cobre (la que conecta un domicilio con la central de teléfonos) para la transmisión de datos de alta velocidad y a la vez, para el uso normal como línea telefónica. Se llaman xDSL ya que los acrónimos de estas tecnologías acaban en DSL, (Digital Subscriber Line o línea de abonado digital): HDSL, ADSL, RADSL, VDSL. Cada una de estas tecnologías tiene distintas características en cuanto a la velocidad de la transmisión de los datos y a la distancia de la central. Entre 33 estas tecnologías la más adecuada para un uso doméstico de Internet es la llamada ADSL. 1.3.3 El ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) La línea de abonado digital asimétrica permite la transmisión de datos a mayor velocidad en un sentido que en el otro (por eso el nombre de «asimétrica»). Típicamente 2 megabites /segundo hacia el usuario y 300 kilobits /segundo desde el usuario, puede alcanzar muchos kilómetros de distancia desde la central. El hecho que permita estas velocidades no quiere decir que sean «gratis»: las compañías normalmente limitan la velocidad y cobran en función de la velocidad «contratada». El ADSL no es una tecnología nueva; es anterior al uso masivo de Internet, pero las compañías telefónicas han sido reacias a utilizarla para mantener los elevados márgenes en las líneas de transmisión de datos dedicadas. Es improbable que un usuario doméstico alquile una línea de datos dedicada, así las compañías telefónicas estén empezando a aplicar esta tecnología sobre todo para mantener los clientes que, de no ofrecerse este acceso, se dirigirían a las empresas de cable, que también ofrecen acceso a Internet. Es necesario utilizar un módem especial para ADSL, además tiene que estar en compatibilidad con los equipos de la central de teléfono, de la empresa que presta el servicio. 1.3.4 El multinet Es una colección del software que se conforma con el sistema de los estándares internacionalmente aceptados para el intercambio de información conocido como la habitación del protocolo de TCP/IP. El software de MultiNet permite que su sistema de VMS obre recíprocamente con otros sistemas que funcionan con software de TCP/IP, incluyendo sistemas de las PC de Apple Macintosh, los sistemas de UNIX, y muchos otros. Porque TCP/IP se utiliza en el Internet, usar MultiNet le deja comunicarse localmente, o globalmente con millones de otros usuarios y acceder a múltiples servicios informativos. MultiNet proporciona los usos, las herramientas de la configuración, y las bibliotecas de programas que hacen el acceso a TCP/IP comprensible y directo. Si su sistema sirve a un usuario o a millares de usuarios, MultiNet da todo el acceso a los usuarios a una amplia gama de características que aumentan el uso de la red y mejoran su productividad. 34 1.3.5 El Internet CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE TELECOMUNICACIONES EN COBRE Este nombre se le da a un conjunto inmenso de recursos de información soportados en computadores dispersos a través del mundo e interconectados por una red que permite la comunicación tanto entre personas como entre computadores. La red está compuesta por la interconexión entre redes de computadores de empresas, universidades y organizaciones de todo tipo, y permanece en continuo crecimiento y desarrollo. La palabra internet es el resultado de la unión de dos términos, Inter: que significa enlace o conexión y net: que significa red, o sea, que internet no es otra cosa que una conexión integrada de redes de computadores o redes interconectadas. Por medio de los componentes del hardware y software se crearon y continúan en desarrollo numerosos servicios, aplicaciones y usos del internet. 1.4. Transmisión por cables de cobre 1.4.1 Concepto 1 En general, hablar de transmisión en telecomunicaciones es hablar de la posibilidad de llevar una comunicación de un punto a otro con una calidad tal que, al llegar a su destino, ésta puede oírse y además entenderse; es decir que la potencia con la que llega una señal de voz, por ejemplo, no debe ser muy diferente a la que tenía la señal de origen. De lo contrario no podría ser claramente entendida por quien la recibe. La unidad que relaciona esta potencia es el decibelio (db), el cual indica el rendimiento de la potencia transmitida. Así por ejemplo, cuando se dice que la variación de la potencia de una señal de salida con respecto a la de entrada es cero decibelios, lo que se está afirmando es que ambas potencias son iguales; si fueran 20 db, se quiere decir que la potencia de salida es 20 veces mayor que la de entrada; y si se hablara de una variación negativa, por ejemplo - 10 deb, la potencia de salida es 10 veces menor que la de entrada, o lo que es lo mismo, la señal tiene una atenuación de 10 db. 1. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN E.S.P. Generalidades del sistema de telecomunicaciones. Medellín.1999. Pág. 78 35 1.4.2 Tipos de transmisión2 Es el recorrido físico que es necesario establecer para que una señal eléctrica, óptica o electro-óptica, se pueda desplazar entre dos puntos (uno llamado fuente y otro colector). Los tipos de transmisión de un canal de comunicaciones pueden ser de tres clases. 1.4.2.1 Método Simplex Es aquel en el que una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como colector. Este método permite la transmisión de información en un único sentido. 1.4.2.2 Método Semidúplex Es aquel en el que una estación A en un momento de tiempo actúa como fuente y otra estación corresponsal B actúa como colector, y en el momento siguiente, la estación B actuará como fuente y la A como colector. Permite la transmisión en ambas direcciones, aunque en momentos diferentes. Un ejemplo es la conversación entre dos radioaficionados, donde uno espera que el otro termine de hablar para continuar el diálogo. 1.4.2.3 Método Dúplex En el que dos estaciones A y B, actúan como fuente y colector, transmitiendo y recibiendo información simultáneamente. Permite la transmisión en ambas direcciones y de forma simultánea. Por ejemplo una conversación telefónica. 2 Ibid, pag 78.
