Redes MAN

802.6 Redes de área Metropolitana (MAN).
Define un protocolo de alta velocidad donde las estaciones enlazadas comparten un
bus dual de fibra óptica usando un método de acceso llamado Bus Dual de Cola
Distribuida (DQDB). El bus dual provee tolerancia de fallos para mantener las
conexiones si el bus se rompe. El estándar MAN esta diseñado para proveer
servicios de datos, voz y vídeo en un área metropolitana de aproximadamente 50
kilómetros a tasas de 1.5, 45, y 155 Mbits/seg. DQDB es el protocolo de acceso
subyacente para el SMDS (Servicio de Datos de Multimegabits Switcheados), en el
que muchos de los portadores públicos son ofrecidos como una manera de construir
redes privadas en áreas metropolitana. El DQDB es una red repetidora que switchea
celdas de longitud fija de 53 bytes; por consiguiente, es compatible con el Ancho de
Banda ISDN y el Modo de Transferencia Asíncrona (ATM). Las celdas son
switcheables en la capa de Control de Enlaces Lógicos.
Los servicios de las MAN son Sin Conexión, Orientados a Conexión, y/o isócronas
(vídeo en tiempo real). El bus tiene una cantidad de slots de longitud fija en el que
son situados los datos para transmitir sobre el bus. Cualquier estación que necesite
transmitir simplemente sitúa los datos en uno o más slots. Sin embargo, para servir
datos isócronos, los slots en intervalos regulares son reservados para garantizar
que los datos llegan a tiempo y en orden.
DQDB (Distributed Queue Dual Bus,
Bus Dual de Cola Distribuida)
Una red de área metropolitana (MAN) es una red que cubre una gran área
geográfica y que promete alta velocidad de comunicación a grandes distancias que
una red de área local (LAN) no podría manipular. En 1980 el IEEE (Instituto de
Ingenieros electrónicos y eléctricos) estableció unos comités conocidos como los
comités 802, para desarrollar estándares apropiados para redes. Uno de estos
comités es el 802.6 que se encarga específicamente de lo concerniente a las redes
de área metropolitana.
El QPSX (Intercambio Sincronico de Colas de Paquetes) fue desarrollado como una
tecnologia de distribucion rapidad de paquetes por la UNIVERSIDADd de Western
Australia en 1985. En 1987, la unidad comercial de la UNIVERSIDADd (Unicom
Research) se vinculo con Telecom Australia (Telstra) para desarrollar y
comercializar la tecnologia QPSX. QPSX fue sometido a consideracion por la IEEE
por los terminos de referencia de la norma 802.6. Casi inmediatamente la IEEE
cambio el nombre de la tecnologia por DQDB (Cola Distribuida en Doble Bus).
Durante la deliveracion dentro de la IEEE rapidamente se dieron cuenta que la
tecnologia era capas de manejar velocidades de mas de 20Mbps. Esto implicaba
que debian consultar conjuntamente con la ANSI (Instituto de Estandares
Nacionales Americanos). Cuando esto no paso los americanos se cintieron
indispuestos. Lo que paso despues fue que las empresas europeas Alcatel N.V.
(Paris) y Siemenx Aktiengesellschaft (Munich) monopolisaron en unagran area
geografica la distribucion de produtos basados en QPSX. Los americanos, que ahora
si se sintieron conpletamente marginalizados deciden tomar otros rumbos para el
deseño de redes MAN, en 1990 Telecom comienza a hacer experimentos
comerciales con DQDB y desde 1992 comienza a ofrecer amplio servicio comercial.
Este servicio fue comercializado como FASTPAC 2 (2 Mbps) y FASTPAC 10 (10 Mbps
bajo fibra optica). El servicio de fibra optica fue ofrecido principalmente entre
Sydney, Canberra y Melbourne (Australia) con FASTPAC 2 enrutado hacia otras
ciudades en otras ciudades. DQDB fue tambien ensayado por la Temple University
(Philadelphia) y numerosas ciudades europeas.
ESPECIFICACIONES DE DQDB
DQDB actualmente proporciona tecnologias de empaquetamiento rapido para la
interconexion transparente de redes LAN y de servicios de datagrama a 2Mbps.
DQDB ademas es capaz de proveeer transmision a alta velocidad, servicios de
circuitos virtuales y servicio de transmision de datos en isocrono. Asi mismo DQDB
garantiza una trama fija de datos para distribucion en aplicaciones CAD/CAM,
Teleconferencia e imagenes medicas.
Las configuraciones en doble bus abierto o doble bus cerrado son posibles para
DQDB. Donde las aplicaciones de datos son criticas es recomendable usar la
configuracion de doble bus cerrado para minimizar las fallas de tolerancia. Si el bus
esta severamente accidentado la red debera ser reconfigurada hasta que el punto
roto en el bus sea desviado. Incluso en una configuracion de bus abierto existe un
alto nivel de falta de tolerancia incluso desde nodos que esten logicamente
adyacentes en el bus y puedan ser desviados en el momento que una falla se
presente en uno de los nodos. Los nodos adyacentes no deben ser afectados si
tienen capacidad de conservar su cabecera de bus.
DQDB tiene muchas ventajas, este a sido aprobado como un estandar internacional
(IEEE 802.6), que ofrece alta velocidad (de 2Mbps a 300Mbps), que permite correr
en diferentes medios, permite la interconeccion entre redes MAN a MAN, ofrece
sevicios de conmutacion de paquetes y conmutacion de circuitos y alto rendimiento
independiente del numero de estaciones encadenados a la red. DQDB tambien
brinda un alto nivel de seguridad para los datos, telecom provee Grupos Cerrados
de Usuarios (CUG) que permite la proteccion de una red virtual privadad.
El estándar recomienda el empleo de fibra óptica monomodo, para soportar banda
ancha. Se recomienda una distancia entre nodos no mayor a 60 kms. Hasta 512
nodos sobre un bus dual de 155mbps en 160 kms. La fibra óptica aporta un grado
óptimo de seguridad frente a intrusos. Se impide el monopolio ya que solo se puede
hacer una reserva.
1. ARQUITECTURA DQDB IEEE 802.6
La capa física especifica cómo utilizar los diferentes medios físicos y velocidades
subyacentes. El estándar soporta diversos medios de transmisión, como los niveles
3 y 4 de Europa (34,368 y 139,264 Mbps, respectivamente), SONET Y SDH (51,84
y 155,52 Mbps para SONET y 155,52 para SDH, synchronnous Data Hierarchy) y
Ds-3 (44,736 Mbps). El protocolo de convergencia de nivel físico, PLCP, es la
entidad de la capa física que adapta las capacidades del sistema de transmisión
para proporcionar los servicios requeridos por la capa DQDB.
La capa DQDB se corresponde con el MAC y proporciona los servicios no orientados
a conexión (datagramas), servicios orientados a conexión (canales virtuales y
servicios isócronos (conmutacion de circuitos) mediante los métodos de acceso de
cola arbitrada (QA) y Prearbitrada (PA).
Los servicios de cola arbitrada se proporcionan a las capas superiores, utilizando
normalmente la subcapa LLC, para compatibilidad con las capas superiores
utilizadas en las Redes de Area Local.
La gestión de red en cada capa ers compatible con los procedimientos de gestión de
red IEEE 802.6 y se lleva a cabo por las Entidades de Gestión de Nivel (LME).
LA CAPA DQDB
1. LA CAPA DQDB
La capa DQDB establece la interface entre el nivel físico y los servicios de datos de
la subred DQDB. Es la responsable de las funciones tipicas de encadenamiento de
datos de una red LAN.
La capa DQDB se corresponde con la capa de enlace y proporciona los servicios
requeridos por las capas superiores. Tiene las funciones propias de a capa de
enlace de datos, como son:




Direccionamiento.
Sincronización de tramas.
Secuenciacion.
Detección de errores.
Control de acceso al medio (corresponde al subnivel MAC del nivel de enlace de
datos del modelo ISO.OSI) para el LLC (Control Lógico de Enlace). Es decir, provee
la conexión del servicio de empaquetamiento entre dos sistemas abiertos
soportados por el estándar IEEE 802.2.
Conexion orientada al servicio de datos. Transfiere sistemas de datos entre dos
sistemas sobre un circuito virtual. Este servicio es asincrono asi que no hay
garantia de un intervalo constante de tiempo de llegada paralas unidades de datos.
Servicios isocronos soportando un circuito de servicios conmutados para
aplicaciones sensibles a los retardos de tiempo.
Además de estas funciones generales, la capa DQDB también tiene la misión de
segmentar/ensamblar los mensajes en células y las células en mensajes. Como se
ha indicado, proporciona servicios no orientads a conexión, servicios orientados a
conexión y servicios isócronos.
El servicio MAC no orientado a conexión se proporciona por la Función de
Convergencia del MAC (MCF), y los servicios orientados a conexión por la Función
de Convergencia Orientada a Conexión (COCF). Estas funciones no son sensibles al
retardo ni a las variaciones de retardo y están soportadas por las Funciones de Cola
Arbitrada (QAF). Utilizando estas funciones, los datos se transmiten por el bus en la
primera célula libre que llegue, si bien no hay garantías de retardos máximos ni de
un ancho de banda asignado.
Los servicios isócronos se proporcionan por la Función de Convergencia Síncrona
(ICF). Al ser estos servicios sensibles al retardo y a las variaciones de retardo, se
soportan por las Funciones Pre-Arbitradas (PAF), que garantizan que se pueden
transmitir octetos de forma periódica y regular.
El slot de 53 octetos es la entida basica de transmision o unidad de datos del
protocolo en una subred DQDB. Estos slots son continuamente generados por cada
HOB (Cabecera de Bus) por lo tanto no hay periodos de silencio sobre los buses. Un
slot consta de 1 octeto para el campo de control de acceso (ACF) y un segmento de
52 octetos. Los valores contenidos en el ACF indican si el slot es una cola
controlada (QA) o una cola precontrolada (PA) y si esta p no ocupada.
2. Primitivas de la capa DQDB
Se analizarán las primitivas correspondientes a los servicios no orientados a
conexión y a los servicios isócronos.
Servicios MAC (no orientado a conexión) utilizan tres primitivas:



MA_UNITDATA.request
MA_UNITDATA.indication
MA_STATUS.indication
Las primitivas MA_UNITDATA se utilizan para intercambiar tramas entre la capa
DQDB y la capa (o subcapa) superior, normalmente LLC: La subcapa LLC envía una
trama a la DQDB mediante la primitiva MA_UNITDATA.request y la subcapa DQDB
envía una trama a la LLC mediante una MA_UNITDATA.indication. Los parámetros
de estas primitivas incluyen los propios datos, las direcciones MAC origen y destino
y la prioridad de los datos.
La primitiva MA_STATUS.indication se utiliza por la subcapa DQDB para informar a
la LLC de cualquier cambio en el servicio MAC. Entre las distintas situaciones que
pueden producirse, pueden indicarse las siguientes:
Funcionamiento normal.
No se pueden enviar datos porque el nodo está aislado de la red.
Desactivada la transferencia de datos debido a una iniciación o reconfiguración de
la red.
El servicio del MAC no funciona por alguna otra razón.
Las primitivas son:
 ISU_DATA.request
 ISU_DATA.indication

La información que se intercambia en este caso es solamente un octeto,
ISU_DATA.request envía un octeto desde el servicio isócrono a la capa DQDB e
ISU_DATA.indication realiza la operación opuesta.
El funcionamiento de las Primitivas se describe en la siguiente figura.
Operación de primitivas DQDB
FDDI (Fiber Distributed Data Interface
interface de datos distribuidos por fibra)
Es un estándar para transmitir datos por cable de fíbra óptica a la velocidad de
alrededor 100 millones de bits por segundo (10 veces más rápido que Ethernet y
doce veces más rápido que T-3)
La FDDI o Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (Fiber Distributed Data
Interface), es una interfaz de red en configuración de simple o doble anillo, con
paso de testigo, que puede ser implementada con fibra óptica, cable de par
trenzado apantallado (STP-Shielded Twisted Pair), o cable de par trenzado sin
apantallar (UTP-Unshielded Twisted Pair).
La tecnología FDDI permite la transmisión de los datos a 100 Mbps., según la
norma ANSI X3T9.5, con un esquema tolerante a fallos, flexible y escalable.
Esta norma fue definida, originalmente, en 1982, para redes de hasta 7 nodos y 1
Km. de longitud, denominada como LDDI (Locally Distributed Data Interface). Sin
embargo, en 1986 fue modificada y publicada como borrador de la norma actual, e
inmediatamente aprobada, apareciendo los primeros productos comerciales en
1990.
Tecnología:
El estándar FDDI especifica un troncal de fibra óptica multimodo, que permite
transportar datos a altas velocidades con un esquema de conmutación de paquetes
y paso de testigo en intervalos limitados.
Se define como estación a cualquier equipo, concentrador, bridge, brouter, HUB,
router, WS, ..., conectado a la red FDDI.
En cada "oportunidad de acceso" a la red, por parte de una estación, se transmite
una o varias tramas FDDI, de longitud variable hasta un máximo de 4.500 bytes.
La longitud máxima de 4.500 bytes es determinada por la codificación empleada,
denominada 4B/5B (4 bytes/5 bytes), con una frecuencia de reloj de 125 MHz,
siendo por tanto la eficacia del 80%.
En una red FDDI, pueden coexistir un máximo de 500 estaciones, distanciadas en
un máximo de 2 Km. y conectadas por medio de fibra óptica 62,5/125 m m, en una
circunferencia máxima de 100 Km. El error máximo es de 10-9 bits.
La redundancia se realiza mediante una topología de anillo doble paralelo con
rotación de los datos en sentidos inversos. Al anillo primario se le denomina "A", y
"B" al secundario. El anillo A es la ruta usada normalmente por los datos que viajan
a través de la red; se emplea el anillo secundario como backup, en caso de algún
fallo en el anillo A, de una forma totalmente automática, y sin intervención por
parte del usuario.
Las estaciones conectadas a la red FDDI pueden ser SAS (Single-Attached Station),
DAS (Dual-Attached Station), SAC (Single-Attached Concentrator) o DAC (DualAttached Concentrator).
Las estaciones FDDI de clase A (DAS o DAC), usan ambos anillos, ya que tienen la
capacidad de reconfigurarse en caso de interrupción del servicio en el primer anillo.
Por el contrario, las estaciones de clase B (SAS y SAC), sólo pueden enlazarse al
anillo primario, como solución de conexión de bajo coste, en caso de equipos en los
que no es crítica la interrupción del servicio.
Por lo general se emplea un DAC para interconectar múltiples estaciones SAS.
En la estructura FDDI, se distinguen 4 subcapas básicas, cada una con funciones
totalmente separadas:
1. PMD o Physical Media Dependent (dependencia del medio físico). Especifica
las señales ópticas y formas de onda a circular por el cableado, incluyendo
las especificaciones del mismo así como las de los conectores. Así, es la
responsable de definir la distancia máxima de 2 Km. Entre estaciones FDDI
y el tipo de cable multimodo con un mínimo de 500 MHz y LED’s
transmisores de 1300 nanómetros (nm). Estas especificaciones se cumplen
en los cables de 62,5/125 micras (m m) y por la mayoría de los cables de
50/125 m m. La atenuación máxima admitida en el anillo FDDI es de 11
decibelios (dB) de extremo a extremo, típicamente referenciada a 2,5 dB por
Km. ANSI aprobó la subcapa PMD en 1988, y se corresponde con la mitad
inferior de la capa 1 (capa de enlace físico) en el esquema OSI. Existe
también una especificación de fibra monomodo ("single-mode", SMF-PMD, 9
m m), empleando detectores/transmisores láser para distancias de hasta 60
Km. entre estaciones.
2. PHY o Physical Layer Protocol (protocolo de la capa física). Se encarga de la
codificación y decodificación de las señales así como de la sincronización,
mediante el esquema 4-bytes/5-bytes, que proporciona una eficacia del
80%, a una velocidad de señalización de 125 MHz, con paquetes de un
máximo de 4.500 bytes. Proporciona la sincronización distribuida. Fue
aprobada por ANSI en 1988 y se corresponde con la mitad superior de la
capa 1 en el esquema OSI.
3. MAC o Media Access Control (control de acceso al medio). Su función es la
programación y transferencia de datos hacia y desde el anillo FDDI, así
como la estructuración de los paquetes, reconocimiento de direcciones de
estaciones, transmisión del testigo, y generación y verificación de secuencias
de control de tramas (FCS o Frame Check Sequences). Se corresponde con
la mitad inferior de la capa OSI 2 (capa de enlace de datos) y fue aprobada
por ANSI en 1986.
4. SMT o Station Management (gestión de estaciones). Se encarga de la
configuración inicial del anillo FDDI, y monitorización y recuperación de
errores. Incluye los servicios y funciones basados en tramas, así como la
gestión de conexión (CMT o Connection Management), y la gestión del anillo
(RMT o Ring Management). Se solapa con las otras 3 subcapas FDDI, y por
tanto fue la de más complicada aprobación por parte de ANSI, que se realizó
en 1993.
En los últimos meses han quedado definidas normas que permiten el uso de
cableados de cobre en lugar de fibra, con la ventaja de su menor coste, e incluso
del aprovechamiento de instalaciones ya existentes, con codificación MLT3. Es lo
que se ha denominado TPDDI (Twisted Pair Distributed Data Interface), e incluso
CDDI (Copper Distributed Data Interface). Se emplean cables IBM tipo 1 (Token
Ring) y conectores DB-9 para STP, mientras que para UTP se utiliza cable de
categoría 5 (Data Grade) y conectores RJ-45 (los mismos que para Ethernet
10BASE-T). En ambos casos, la distancia máxima es de 100 metros.
Anteriormente, se había intentado emplear cableado de par trenzado tipo 1 (IBM
STP), también con conectores DB-9, pero con codificación NRZI. Aunque no ha sido
estandarizado por ANSI, 11 fabricantes emplean esta configuración, denominada
SDDI-STP. Por ello, algunos fabricantes han echo sus productos TPDDI compatibles
con SDDI.
FDDI II es una extensión de FDDI, diseñada especialmente para aplicaciones de voz
y de vídeo, y compatible con los equipos e instalaciones actuales. Incorpora
conmutación de circuitos y las tramas no están limitadas a la longitud máxima de
4.500 bytes.
Es un superconjunto de FDDI, que pretende evitar la desventaja de que la
transmisión de los datos se realice de un modo síncrono, lo que imposibilita su uso
en aplicaciones multimedia, por el retraso incontrolado que se puede generar entre
paquetes. Para ello, se emplea el anillo de un modo híbrido, mediante un control
especial, en el momento de su inicialización.
FFOL (FDDI Follow-On LAN) es una propuesta de estándar por el comité ANSI X3T9,
como continuación de las redes FDDI, con previsiones para alcanzar velocidades de
mas de 1 Gbps.
Aplicaciones y productos:
Las aplicaciones actuales requieren grandes cantidades de datos, y ello conlleva la
necesidad de un ancho de banda superior al de las redes Ethernet y Token Ring
actuales.
Las potentes estaciones de trabajo son capaces de procesar, adquirir y generar
datos que dichas redes no son capaces de transmitir.
En definitiva, los clusters y grupos de trabajo, requieren un ancho de banda como
mínimo diez veces superior al de las redes actuales, especialmente para
aplicaciones como finanzas, ingeniería, CAD/CAM, CIM, ciencia, telemedicina,
edición electrónica, multimedia y otras de requerimientos similares para las
aplicaciones de la sociedad actual.
La falta del ancho de banda adecuado, en estos grupos de trabajo, es un cuello de
botella que genera tiempos de espera, colisiones, reintentos y retransmisiones, y
consecuentemente, la pérdida de productividad. Ello implica pérdidas económicas.
FDDI multiplica por 10 el ancho de banda disponible, siendo ideal no sólo para
grupos de trabajo, sino como backbone de grandes redes, e incluso como enlace
entre diferentes edificios y redes metropolitanas.
FDDI es una tecnología, probada, normalizada, ampliamente extendida, que
permite la interoperabilidad entre diferentes fabricantes y productos, y cuyos costes
son cada vez menores, permitiendo incluso el aprovechamiento de redes de par
trenzado actuales o la coexistencia con instalaciones actuales y futuras.
Entre los productos FDDI destacan las tarjetas adaptadores, con diferentes buses
(SBus, EISA, VME, MCA, ...), concentradores, bridge/brouters, etc., todos ellos
soportados por diferentes fabricantes, con total interoperabilidad.
Los principales fabricantes de productos FDDI son: AT&T, CMC, Codenoll, DEC,
Fibernet, INTERPHASE, Ungermann-Bass y Wellfleet.
Tecnologías competitivas:
FDDI II, evidentemente, no compite con FDDI, sino que la complementa. Del
mismo modo ocurrirá con otras tecnologías, que parece que pueden competir con
FDDI, como ATM, Fast Ethernet, Fibre Channel, Frame Relay, T1/E1, T3/H3, SMDS,
FFOL, SAFENET II y HiPPI.
Sin embargo, la realidad es que la mayoría de dichos productos, competitivos o no,
no están normalizados, y por tanto, los que se comercializan se hallan sujetos a
incompatibilidades tras su regulación definitiva.
Otro inconveniente son sus elevados precios, frente a las disminuciones de costes,
especialmente en equipamiento TPDDI.
Se puede pensar que algunos sistemas, como ATM, aventajan a FDDI por su mayor
ancho de banda. Pero la realidad es que, por el momento, los grupos de trabajo
actuales todavía no cubren el suministrado por FDDI.
Además, las soluciones ATM actuales son propietarias, y es dudosa su actual
interoperabilidad entre diferentes fabricantes.
Pero, ¿Quién se puede permitir el lujo de esperar a la normalización de ATM, quizás
hasta 3 años, y no solucionar, entretanto, sus problemas de interconexión de
grupos de trabajo o backbone sobrecargados? Sin duda, muy pocas compañías.
Sin embargo, la mejor solución, probablemente sea la incorporación actual de
FDDI, con equipos que luego permitan el crecimiento hacia ATM, sin perder las
inversiones realizadas en la primera.
De hecho, algunos fabricantes de FDDI ofrecen grandes descuentos al migrar hacia
sus productos ATM, incluso desde productos FDDI de otros fabricantes.
Téngase en cuenta que el backbone de fibra multimodo empleado para FDDI puede
ser utilizado, sin cambio alguno, para ATM, en distancias de hasta 2 Km. Para el
caso de redes tipo campus o MAN, se requerirá fibra monomodo, tanto para FDDI
como para ATM.
Del mismo modo, los grupos de trabajo usuarios de TPDDI, podrán crecer hasta
ATM a 155 Mbps., con el mismo cableado UTP de categoría 5.
Precisamente FFOL está orientada en este aspecto de plena interoperatibilidad
entre FDDI y ATM, y los desarrollos actuales indican que permitirá la coexistencia
total entre ambas tecnologías: Posibilidad de operar sobre enlaces en redes
públicas alquiladas como SONET, habilidad para servir como backbone a múltiples
redes FDDI, posibilidad de proporcionar interconexiones eficientes a WAN’s como
ISDN (RDSI), enlaces dúplex, aislamiento frente a fallos (con mecanismos de
información y recuperación de los mismos), mecanismos específicos para gestionar
todos los componentes de la red (incluyendo conexiones, nodos, estaciones, y
protocolos), soporte integrado para todo tipo de servicios (datos, gráficos, vídeo y
audio), soporte de fibra mono y multi-modo, soporte para topologías en anillo y en
árbol, y modo de acceso al medio compatibles con FDDI-II y FDDI/ATM.
En el caso de Fast Ethernet, las dudas son mayores, ya que se halla en un estado
de normalización mucho más primitivo que ATM, y con grandes divergencias entre
diferentes fabricantes, intentando convencerse unos a los otros acerca de las
motivaciones técnicas de sus especificaciones. Además, los precios que se atisban
no parece que compitan, a corto plazo, con los equipos TPDDI.
Sin embargo, una vez más, descubrimos, que la inversión en cableado TPDDI, se
aprovecharía al 100% si se decidiera sustituir el equipamiento por ATM o Fast
Ethernet.
Sin duda alguna, son razones más que suficientes como para descartar, a corto
plazo, la tecnología FDDI, especialmente si hemos descubierto en este documento
los caminos para su actualización, evolución e interoperabilidad con nuevas
tecnologías.
De hecho, todos los estudios de mercado auguran grandes ventas en equipamiento
FDDI/TPDDI durante los próximos 4 años, momento en que las cifras de ATM y Fast
Ethernet comenzarían a aproximarse.
En resumen, podemos asegurar que FDDI está aún muy lejos de su defunción, del
mismo modo que lo están Ethernet o Token-Ring.
ANSI (American National Standars Institute): http://www.ansi.org