Redes Académicas de Educación e Investigación
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Redes Académicas de Educación e Investigación Especialidad: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica Ing. José Antonio Ramírez Vidal Noviembre 13, 2009 Redes Académicas de Educación e Investigación Contenido Pagina Resumen ejecutivo 3 1. Antecedentes 4 2. Desarrollo de las Redes Académicas en el Mundo 8 3. El caso mexicano 16 4. Desarrollo de aplicaciones 25 5. Redes Nacionales de Educación e Investigación 38 6. Conclusiones 41 7. Bibliografía 44 8. Acrónimos 46 Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 2 Redes Académicas de Educación e Investigación Resumen Ejecutivo Con la llegada de Internet se logró una comunicación eficaz entre computadoras y con esto el nacimiento de las primeras redes que favorecía el desarrollo a proyectos colaborativos de investigación y de educación. El intenso desarrollo en los últimos años, ha permitido que cada vez más, actividades educativas y de investigación se realicen a distancia, demandando a los sistemas de telecomunicaciones, un mayor ancho de banda y mayores capacidades de almacenamiento y procesamiento de los equipos de cómputo. La respuesta a esta demanda ha impulsado por primera vez, el compromiso de las universidades para el desarrollo de redes de banda ancha, denominadas Internet 2, dedicadas al manejo de aplicaciones en prácticamente todas las áreas de la ciencia , las artes y cualquier disciplina de la actividad humana. A la par de lo que ocurre en más de 60 países, desde hace más de diez años se ha desarrollado una red de estas características en México, que ha permitido consolidar aplicaciones colaborativas entre instituciones de educación superior, para el desarrollo de cursos a distancia, difusión de conferencia, acervos de objetos de aprendizaje, bibliotecas digitales, laboratorios compartidos, manejo de sistemas de información geográfica, conexión de equipos de supercómputo y telemedicina. Actualmente, en los países avanzados estas redes han ido mas allá del ámbito universitario, incorporando a las escuelas de educación básica, bibliotecas públicas, museos, centros culturales e incluso a los hospitales y centros de salud. Estas redes representan una oportunidad para nuestro país ya que son un sólido impulso para reducir la brecha digital y dar un paso definitivo para equilibrar las desigualdades que la globalización está generando. Palabras Clave: Internet 2, Aplicaciones colaborativas, redes de banda ancha, instituciones de educación superior, brecha digital. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 3 Redes Académicas de Educación e Investigación 1.- Antecedentes La comunicación entre los centros universitarios, desde la edad media hasta bien avanzado el siglo XX se manejaba mediante comunicación epistolar entre profesores e investigadores, y mediante reuniones esporádicas en congresos que permitían el intercambio de ideas y el comunicado de los avances en sus investigaciones. Las sociedades científicas y las academias de ciencias y artes cubrieron la función de concentrar a pensadores, académicos y científicos para intercambiar ideas y difundir sus avances. Estas posibilidades de difundir y compartir avances estaban limitadas a la asistencia y se debía esperar a la siguiente reunión para actualizar la información. Durante este periodo las redes humanas se desarrollaron a través de reuniones presenciales o mediante el uso del correo. Durante el siglo XX, con el avance de las telecomunicaciones se incrementaron las posibilidades de colaboraciones entre centros universitarios. La telefonía analógica y la televisión permitieron un mayor acercamiento entre académicos, sin embargo, no fue sino hasta la llegada de las telecomunicaciones digitales en que se dieron las bases para evolucionar hacia una red académica sustentada en los nacientes desarrollos de la conmutación de paquetes, que se consolidarían en lo que hoy conocemos como Internet. Las bases del Internet moderno se establecen a partir de los proyectos de investigación realizados en Estados Unidos por Paul Baran en 1959 en la “RAND Corporation”, con el objetivo de tener una red segura, sustentada en dos ideas clave: • El uso de una red descentralizada con múltiples caminos entre dos puntos y • la división de mensajes completos en fragmentos que seguirían caminos distintos; Posteriormente, con las investigaciones de Leonard Kleinrock del “Massachusetts Institute of Technology” (MIT), publicadas en 1961 sobre la teoría de conmutación de paquetes, se empezó a demostrar la factibilidad de las comunicaciones vía paquetes en lugar de las de circuitos, utilizadas ampliamente en la redes Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 4 Redes Académicas de Educación e Investigación telefónicas conmutadas. Esto significó un avance fundamental para hacer dialogar computadoras y se permitió que en 1965 se lograran conectar por primera vez dos computadoras entre Massachusetts y California. En 1969 nace ARPANET, la primera red entre universidades al conectar dos minicomputadoras entre “University of California Los Angeles” y “Stanford University” en California. A fines de 1970 se establecieron las bases para iniciar el manejo de aplicaciones en la red, al desarrollarse el protocolo “Network Control Protocol” (NCP). En la medida que crecieron las aplicaciones y los participantes en la red, se vio la necesidad de desarrollar un nuevo protocolo que permitiera el intercambio de información en forma transparente entre las computadoras conectadas, surgiendo así el “Transmission Control Protocol” (TCP) que convierte los mensajes en paquetes en la computadora emisora y los re-ensambla en la receptora, para obtener el mensaje original y el “Internet Protocol” (IP) encargado de encontrar la ruta de destino. El TCP/IP se empezó a utilizarse a principios de 1983 en la red ARPANET y ha sido la base para el desarrollo actual del Internet. Figura 1.-Primera red universitaria de investigación ARPANET 1970 Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 5 Redes Académicas de Educación e Investigación Figura 2.- Evolución de ARPANET a 1977 Con la definición de los protocolos y la creciente necesidad de contar con una red que dieran respuesta a las nacientes aplicaciones, en 1986 la “National Science Foundation” (NSF) desarrolló la NSFNET, con nuevas y más “rápidas” conexiones de 56 Kb/s, inicialmente para conectar a 6 centros de supercómputo. Posteriormente, se fueron conectando las redes de otras instituciones educativas y migraron las que estaban en ARPANET, hasta que en 1989 ARPANET fue disuelta. En ese año, la red NSFNET contaba con enlaces de 1.5 Mb/s y ya en 1993 llegaban a 45 Mb/s. En abril de 1995 se retiro la red dorsal de NSFNET quedando el servicio Internet soportado por empresas privadas denominadas “Internet Service Provider” (ISP´s). Figura 3.- Topología de la Red NSFNET (1995) Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 6 Redes Académicas de Educación e Investigación Durante este proceso de evolución de Internet, en casi todos los países del mundo se fueron creando Redes Académicas que inicialmente se interconectaron a través de la red NSFNET y posteriormente a través de redes regionales. En complemento a esta evolución, con la invención del “World Wide Web” (WWW) por Timothy Berners-Lee y Robert Cailliau del CERN (Conseil Européan Pour La Recherche Nucléaire), se permitió el desarrollo del primer navegador de Internet. Al hacerse del dominio público este invento, el Internet comenzó a crecer más rápido que los otros medios de telecomunicación, convirtiéndose en lo que hoy todos conocemos. Actualmente ninguna actividad del ser humano se encuentra desligada a los servicios y aplicaciones que se manejan a través de Internet. Algunos de los servicios disponibles en Internet, aparte de la WEB, son el acceso remoto a otras máquinas, transferencia de archivos, correo electrónico, conversaciones en línea, transmisión de archivos, buscadores, videoconferencia, etc. Sin embargo, estos servicios que nacieron en el entorno universitario y actualmente impulsan por nuevos caminos al comercio, la industria, la cultura y las relaciones sociales, no han podido responder a las necesidades que la educación superior y la investigación moderna requieren, lo cual promovió la necesidad de crear una nueva generación de Internet, a saber: Internet 2. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 7 Redes Académicas de Educación e Investigación 2.- Desarrollos de las Redes Académicas en el mundo 2.1 Estados Unidos Como se mencionó en el capítulo de antecedentes, las primeras redes académicas surgieron en los Estados Unidos con un fuerte apoyo de organismos gubernamentales como son el Departamento de la Defensa (ARPANET) y la NSF (NSFNET). A partir de 1995 se cierra NSFNET, quedando la conectividad de Internet a cargo de las empresas comerciales (ISP´s). En ese año, la NSF mantiene su apoyo a las universidades y en abril de 1995 crea una nueva red denominada vBNS (“very-high-performance Backbone Network Service”). Esta red de alta velocidad conecta a los centros de supercómputo y a más de 100 universidades y centros de investigación, inicialmente con enlaces de 155 Mb/s, que llegan en 1999 a 2.5 Gb/s. En esta red se inició el desarrollo nuevas tecnologías como IP-mulicasting, Calidad de Servicio e IPv6. A fines de los 90´s la NSF concluye este proyecto y la conectividad de las universidades migra a la naciente red de Internet 2. Figura 4.- Red vBNS (1999) En octubre de 1996 un grupo de 34 universidades formaron un consorcio sin fines de lucro para el desarrollo de aplicaciones y tecnologías de redes avanzadas Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 8 Redes Académicas de Educación e Investigación denominado “University Corporation for Advanced Internet Development” (UCAID). La misión del proyecto Internet 2 es facilitar y coordinar el desarrollo, despliegue, funcionamiento y transferencia tecnológica de servicios y aplicaciones de red avanzados con el fin de ampliar el liderazgo de los Estados Unidos de América (EUA) en el campo de la investigación y de la educación superior, y acelerar la disponibilidad de nuevos servicios y aplicaciones en internet. Esta tarea se lleva a cabo en asociación con organismos de la Administración Federal y de los Estados en ese país, y con empresas del sector de las tecnologías de la computación, de las telecomunicaciones y de la información. La red Internet 2, denominada Abilene en Estados Unidos, actualmente cuenta con enlaces de 10 Gb/s y planes en el corto plazo para evolucionar a 40 Gb/s y a 100 Gb/s. Figura 5.- Red Abilene de UCAID Actualmente UCAID incorpora a 212 universidades. Es importante destacar la importante visión del presidente Bill Clinton y del vicepresidente Al Gore, para impulsar la llamada “autopista de la información”, la “New Generation Internet” (NGI), que se concretó con el proyecto Internet 2. Las universidades, junto con los gobiernos estatales identificaron la oportunidad de aprovechar los avances de las redes universitarias para ampliar la conectividad, mediante fibras ópticas, hacia los centros de educación básica Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 9 Redes Académicas de Educación e Investigación (K-20) y en algunos casos, a los centros de salud. El primer estado que inició este proyecto fue el de California a través de la “Corporation for Eduaction Network Iniciatives In California” (CENIC) y actualmente ya son 38 las redes estatales de educación e investigación. La conexión entre ellas se realiza a través de la red Internet 2 y en forma interna en los estados, se provee el servicio de internet comercial con ISP´s. Figura 6.- Redes Estatales en Estados Unidos 2.2 Europa Los países de este continente, desde el nacimiento de Internet han mantenido el crecimiento de sus redes académicas y de investigación, destacándose el desarrollo del “World Wide Web” en CERN mencionado anteriormente. De esta forma existen actualmente 34 “National Research and Education Networks” (NREN) europeas. Este novedoso concepto ha permitido evolucionar las redes académicas, originalmente para las universidades, a todas las escuelas de educación básica y pre universitarias, así como a los centros de salud y hospitales. Las NREN son redes privadas que no comercializan servicios y por tanto no se ven afectadas por aspectos regulatorios. En la mayoría de los países europeos los gobiernos soportan los costos de estas redes. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 10 Redes Académicas de Educación e Investigación Las redes europeas son: Redes europeas de Investigación y Educación (NREN´s) País NREN País NREN Austria ACOnet Letonia SigmaNet Serbia AMRES Lituania LITNET Eslovenia ARNES Macedonia MARNET Bélgica Belnet Finlandia FUNET Bulgaria BREN Islandia Rhnet Croacia República Checa CARNet Suecia SUNET CESNET Dinamarca Forkningsnettet Chipe CYNET Noruega UNINETT Alemania DFN Polonia PIONIER Estonia EENet España RedIRIS Kazajistán KazRENA Francia RENATER Portugal FCCN Luxemburgo RESTENA Italia GARR Rumania RNC Grecia GRNET Eslovaquia SNET Irlanda HEAnet Holanda SURFnet Hungría HUNGARNET Suiza SWITCH Israel Gran Bretaña IUCC Turquía JANET Malta ULAKBIM University of Malta En Europa se ha creado una red denominada Geant 2 que interconecta a todas las NREN´s con la visión de darles a los académicos y científicos una arquitectura de comunicaciones con tecnología punta, que proporciona rendimientos superiores a los que ofrece el internet comercial y permitiéndole a la Unión Europea mejorar su habilidad para innovar y competir. Esta red con enlaces hasta de 10 Gbps, ha costado 200 millones de Euros y permite la interconexión de 40 millones de usuarios de educación e investigación en más de 3500 instituciones. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 11 Redes Académicas de Educación e Investigación Figura 7.- Red Europea GEANT 2 2.3 Asia Al igual que los países europeos, en Asia se fueron desarrollando las redes académicas durante la década de los 90´s. País Australia China Corea Hong Kong India Japón Malasia Red AARNET CSTNET ANF JUCC ERNET JAIRC MYREN País Nueva Zelanda Paquistán Singapur Sri Lanka Tailandia Taiwan Vietnam Red REANNZ PERN SingAREN LERN UNINET SINICA VINEREN La red APAN (“Asia-Pacific Advanced Network”), que es un consorcio internacional sin fines de lucro, se creó en junio de 1997 y está diseñada para ser una red de alto desempeñó para investigación y para el desarrollo de las aplicaciones y servicios de la red de nueva generación. Provee una red avanzada para Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 12 Redes Académicas de Educación e Investigación investigación y educación en la región de Asia Pacifico, promoviendo una colaboración global. Figura 8.- Red Asia Pacifico - APAN 2.4 América Latina En América latina a fines de la década de los 90´s existían pocas Redes Académicas en operación, destacando: RNP en Brasil, REUNA en Argentina, RENATA en Chile y CUDI en México. Con el objetivo de incrementar los proyectos de investigación entre Europa y América latina, durante 2002 se realizaron diversas reuniones, destacando la de Toledo, España, en junio de ese año, en la que se demostró la importancia que tiene para las comunidades académicas y de investigación de América latina el contar con una estructura regional de comunicación de datos, basada en redes avanzadas. Se destacó que esto permitiría una mejor cooperación en el ámbito académico y de investigación. Con el apoyo de varias redes europeas y de la organización DANTE (“Delivery of Advanced Network Technology to Europe”), a principios de junio de 2003 se aprobó el proyecto ALICE (América Latina Interconectada Con Europa). ALICE buscaba crear una infraestructura de redes de investigación en América Latina e interconectarla con su par europea, GÉANT. En este proyecto la Comisión Europea aportó el 80% para el desarrollo de esta red. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 13 Redes Académicas de Educación e Investigación Solamente una semana después de la formación de ALICE, en Valle de Bravo, México, trece países firmaban el acta constitutiva para formar la Cooperación Latinoamericana de Redes Avanzadas (CLARA). A partir de ese momento se han venido consolidando las Redes Académicas de esos países, que en su inicio eran solo un nombre y un sueño, y ya ahora se encuentran en plena operación. Actualmente son doce redes nacionales conectadas a la red CLARA y seis en proceso de hacerlo. País Red País Red Argentina INNOVARED Guatemala RAGIE Brasil RNP México CUDI Chile REUNA Panamá SENACYT Colombia RENATA Perú RAP Ecuador CEDIA Uruguay RAU El Salvador RAICES Venezuela. CNTI Figura 9.- Red CLARA La consolidación de Redes Académicas en el mundo ya es una realidad y más de sesenta países cuentan con infraestructuras dedicadas a apoyar a sus investigadores y académicos. Con esto se han establecido las bases para que las Instituciones de Educación Superior amplíen sus colaboraciones dentro y fuera de sus países. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 14 Redes Académicas de Educación e Investigación Figura 10.- Red Global De la misma forma, los científicos cuentan con la posibilidad de participar en proyectos de colaboración a nivel mundial, demostrando con esto que el avance de la ciencia no tiene fronteras y el conocimiento debe reconocerse como un bien público abierto a la sociedad mundial. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 15 Redes Académicas de Educación e Investigación 3.- El caso mexicano 3.1.- Antecedentes En México, dada su cercanía con los Estados Unidos, durante la década de los 80´s se iniciaron las conexiones a la naciente red Internet. Desde 1987 el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) se conectaban a BITNET a través de red telefónica conmutada. BITNET fue una red cooperativa desarrollada en las universidades de CUNY y Yale en 1981, que se expandió rápidamente y que desapareció con la consolidación de Internet. En 1989 se estableció la primera conexión del Campus Monterrey del ITESM con la escuela de medicina de la Universidad de Texas (UTSA) mediante un enlace de 9600 bits por segundo (bps). Con el impulso de investigadores del Instituto de Astronomía de la UNAM, en abril de 1989 se instaló una antena satelital con un enlace digital de 56 Kbps al Centro de Investigación Atmosférica (NCAR) en Boulder, Colorado, EUA. Posteriormente, se instaló un enlace similar desde el Campus Estado de México del ITESM. Con estos enlaces se inició el desarrollo de nodos, ya que a través del ITESM, se conectaron, con enlaces de 9600 bps, la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP), el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente (ITESO), el Colegio de Posgraduados (COLPOS), el centro de Investigación en Química Aplicada de Saltillo y el Laboratorio Nacional de Informática Avanzada (LANIA). La Universidad de Guadalajara (UDG) se conectó a la Universidad de California Los Ángeles (UCLA) y a la UNAM se conectó la Universidad de Guanajuato (UGTO). En ese momento 9600 bps fue suficiente para proveer correo electrónico, transferencia de archivos y acceso remoto. En enero de 1992, en la UDG se reunieron representantes del ITESM, UDG, UDLAP, ITESO, COLPOS, LANIA, UGTO, entre otras instituciones, para crear MEXNET. Con esto, en junio de ese año se estableció una primera salida digital de 56 Kbps a Internet y en 1993 ya contaba MEXNET con 18 Instituciones miembros. A fines de 1993 se inicia el desarrollo de diversas redes académicas adicionales a MEXNET: Red UNAM, Red ITESM, BAJAnet y SIRACyT, esta ultima un esfuerzo Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 16 Redes Académicas de Educación e Investigación para agrupar a las anteriores. En 1994, con impulso del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) nace la Red Tecnológica Nacional (RTN) y se logra la integración de MEXNET, creando una red nacional que agrupaba un gran número de instituciones educativas a lo largo de todo el país, con enlaces de hasta de 2 Mbps. A partir de 1995 se inicia el desarrollo de empresas comerciales privadas ISP´s, las cuales no sólo brindaban conexión a Internet sino proveían servicios de valor agregado, tales como acceso a Bases de Datos públicas y privadas. En Diciembre de 1995, tras gestiones con IANA (Internet Assigned Numbers Authority), se establece el Centro de Información de Redes de México (NIC-México) el cual se encarga de la coordinación y administración de los recursos de Internet asignados a México, tales como la administración de los nombres de dominio. Es de destacar que con la apertura de la competencia de los servicios de Larga Distancia en 1996, se desarrollaron nuevas empresas que favorecieron la creación de ISP´s. En 1997 existían más de 150 proveedores de Internet que ofrecían sus servicios en las principales ciudades del país. Actualmente, aunque aún existen algunos pequeños proveedores, la prestación del servicio Internet se ha concentrado en los grandes proveedores de redes de telecomunicaciones. Es destacable que la evolución del servicio Internet en México, ha seguido, un paralelismo con lo ocurrido en el resto del mundo, sin embargo, a diferencia de lo ocurrido en los países avanzados, como Estados Unidos, donde la NSF mantuvo su apoyo a las instituciones de investigación, creando la red de banda ancha vBNS, en México, los esfuerzos de tener una red académica tuvieron poco apoyo y las Instituciones de Educación Superior migraron de la RTN hacia los servicios de Internet comercial ofrecidos por las empresas ISP´s, principalmente por razones económicas y de calidad de servicio. 3.2.- CUDI A principio de 1998, Instituciones de Educación Superior con fuerte participación en actividades de investigación, como la UNAM y el ITESM, identifican el nacimiento de la red Internet 2 en los Estados Unidos y buscan conectase directamente a ella. En respuesta a gestiones realizadas por la Comisión Federal Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 17 Redes Académicas de Educación e Investigación de Telecomunicaciones (COFETEL) con la “University Corporation for Advanced Internet Development” (UCAID), Corporación coordinadora de Internet 2 en los Estados Unidos, se indicó que no sería eficiente conectar en forma individual a las universidades mexicanas, como había ocurrido con Internet y se recomendó formar un consorcio para desarrollar una Red Académica. Paralelamente, las Instituciones de Educación Superior solicitaron a la COFETEL la posibilidad de disponer de enlaces privados de mayor ancho de banda, ya que en ese momento, por razones de la competencia entre las nacientes empresas de larga distancia, solo se comercializaban enlaces de 2 Mbps (E1). Esto no se logró en el país hasta inicios de esta década. En esos momentos, las Instituciones de Educación Superior del país ya contaban con redes internas de alta velocidad, en muchos casos soportadas por fibras ópticas, pero con limitaciones para salir de sus campus. Como no se tuvo el apoyo económico gubernamental para el desarrollo de la red, un grupo de profesionistas con experiencia en telecomunicaciones coordinaron el esfuerzo de las universidades que estaban demandando la posibilidad de integrar esta nueva red. El aspecto clave ese momento fue el compromiso de ocho Instituciones de Educación Superior para pagar a prorrata, los costos que una red de estas características requería. Estas instituciones fueron CICESE, IPN, ITESM, UANL, UAM, UDG, UDLAP y UNAM. Con el impulso inicial de estas Instituciones se realizaron lo primeros proyectos de la red y se establecieron las bases para crear una Asociación Civil, sin fines de lucro que la administrara. El desarrollo de Internet 2 en Estados Unidos, tuvo como principal promotor al Presidente Bill Clinton, con su concepto de la Nueva Generación de Internet (NGI) y de la “carretera de la información”, quien incorporó en la agenda binacional con México el tema de Internet 2. Esto favoreció para que los estatutos de esta naciente Corporación se firmaran el 8 de abril de 1999 en la residencia oficial de Los Pinos, con la presencia del Presidente Ernesto Zedillo. A esta reunión asistieron 18 Rectores y Directores Generales de universidades mexicanas que firmaron los estatutos que se habían desarrollado previamente. Es destacable un comentario del Presidente Zedillo, quien recordó que siendo Secretario de Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 18 Redes Académicas de Educación e Investigación Programación y Presupuesto, en una visita a la UNAM, le habían solicitado recursos para una red denominada Internet. En esa ocasión él recomendó asignar recursos a otro tipo de proyectos más tangibles y reconoció que se había equivocado. Indicó que en esa ocasión no se volvería a equivocar. Con este impulso se creó la Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet, AC (CUDI), con el objetivo de apoyar al sistema de educación superior, utilizando telecomunicaciones avanzadas para incrementar la capacidad y calidad de los procesos educativos, apoyar la investigación mediante herramientas compartidas y colaboraciones interinstitucionales y permitir el desarrollo de aplicaciones para impulsar la nueva generación de Internet. CUDI una Asociación Civil, sin fines de lucro, dirigida por universidades, con una administración separada que fungió como catalizador para integrar esfuerzos y que impulsó el desarrollo que se ha tenido hasta la fecha. Esta organización, ha permitido conjuntar los objetivos de las instituciones miembros, sin tener un liderazgo y control de las universidades con mayores recursos en el país. Los estatutos de CUDI consideran la participación de tres tipos de miembros. • Los Asociados Académicos, Instituciones con amplios proyectos de investigación y de educación que tienen derecho a una silla en el Consejo Directivo y la posibilidad de conectarse a la red con al menos 34 Mbps. Tienen el compromiso de pagar a prorrata los costos de la dorsal de la red, que no se puedan conseguir por aportaciones de empresas u organismos públicos o privados. • Los Afiliados, que son Instituciones con menores presupuestos para investigación. Tienen la posibilidad de conectarse a la red con enlaces de 2 Mbps. • Los Asociados Institucionales que son empresas que apoyan con equipos o servicios a los miembros de CUDI. Tienen también una silla en el Consejo Directivo. CONACyt, desde la creación de CUDI ha participado como Asociado Institucional. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 19 Redes Académicas de Educación e Investigación A partir de la firma de los estatutos en Los Pinos, se ha venido incrementando la membrecía en CUDI y ya actualmente cerca del 90% de la matricula de estudiantes de educación superior y mas del 90% de los centros de investigación del país son instituciones miembros. Figura 11.- Crecimiento de la membresía de CUDI (Octubre, 2009) Una vez creado CUDI, se invitó a todas las empresas proveedoras de servicios de telecomunicaciones en el país a incorporarse, aportando parte de la dorsal de la red y conectividad a algunos de los miembros. A esta solicitud respondió favorablemente Teléfonos de México S.A.B. de CV (TELMEX) y el 20 de mayo de 1999, un poco más de un mes después de la reunión en Los Pinos, se firmó en San Diego, Cal., en presencia del Presidente Zedillo, un convenio, entre Telmex y CUDI para que TELMEX se incorporara a CUDI como Asociado Institucional, ofreciendo, en forma gratuita, 4000 Km de enlaces de 155 Mbps en la red de larga distancia y ocho enlaces de 34 Mbps a Asociados Académicos. Hasta la fecha esta aportación ha permanecido. Posteriormente, la empresa AVANTEL (ahora AXTEL SAB de CV) ofreció condiciones similares a las del TELMEX y en abril de 2002 se incorporó como Asociado Institucional, con lo que se cuenta desde esa fecha con Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 20 Redes Académicas de Educación e Investigación una red de 8000 Km y la posibilidad de conectar mediante enlaces virtuales (VPN), a Instituciones miembros de CUDI desde cualquier ubicación en el país. Figura 12.- Red Dorsal de CUDI La conectividad internacional con las más de 60 Redes Académicas existentes en mundo se realiza en tres nodos: • Entre Cd Juárez y El Paso mediante un enlace de 1 Gbps utilizando un cable de fibras ópticas propiedad de CUDI. • Entre Tijuana y Los Ángeles, mediante un enlace de 1 Gbps con apoyo de NSF • Mediante un enlace de 45 Mbps con el nodo de la red Clara en Tijuana a Panamá. Los convenios con UCAID y con CENIC, permiten transitar hacia otras redes sin costo para CUDI. La conexión a CLARA ofrece una ruta alterna hacia Europa. El diseño original y la evolución de la red de CUDI han sido soportados, por especialistas de TELMEX y AVANTEL (ahora AXTEL), y por ingenieros de las instituciones miembros. Para impulsar esta participación se creó un Comité del Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 21 Redes Académicas de Educación e Investigación Desarrollo de la Red, el cual cuenta a con grupos de trabajo en los que participan especialistas sobre diversos tópicos técnicos, que apoyan la operación, el desarrollo y la evolución de la Red. Los grupos de trabajo son: • Multicast.- Actualmente, en Internet comercial el direccionamiento IP utilizado es Unicast, el cual, para enviar la misma información a diferentes direcciones el emisor debe enviar dichos datos una vez por cada receptor. Cuando el número de receptores es muy grande o lo es el volumen de la información a transmitir, es muy fácil saturar el enlace de salida. En este caso el uso de multicast es necesario, ya que basta con enviar la información al ruteador de salida con facilidades de multicast y este se encargará de hacer copias y enviarlas a todos los receptores que hayan informado de su interés por los datos de ese emisor. Una aplicación importante de multicast en la red de CUDI es el programa opera oberta, mediante el cual, con fines académicos, se transmiten operas en vivo desde el teatro del Liceo de Barcelona, y requiere al menos 10 Mbps. Este grupo ha coordinado la implantación de multicast en los nodos de la red y está promoviendo la implantación en los nodos de las universidades. • IPv6.- El protocolo IPv4 fue el primero que se implantó en forma amplia y ha permitido el desarrollo de Internet. Este protocolo usa direcciones de 32 bits, lo que permite tener 232 = 4.294.967.296 direcciones (109), es decir, menos de la población mundial actual. El desarrollo que ha tenido Internet, hace que ya actualmente escaseen direcciones. Adicionalmente ya tiene limitaciones para apoyar las nuevas aplicaciones y para aspectos de seguridad. El protocolo IPv6 es una nueva versión de protocolo IP para sustituir al actual IPv4 que considera aspectos de seguridad obligatoria, arquitectura jerárquica identificación de calidad de servicio, multicast, y permite tener 340 sextillones de direcciones, es decir, 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (2128 = 1038), con esto se podrán asignar las direcciones requeridas para las aplicaciones en proceso. Por ejemplo, asignar direcciones a todas las estrellas del universo requieren 1020 direcciones. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 22 Redes Académicas de Educación e Investigación Calidad de Servicio (QoS, Quality of Service).- Es una técnica que permite garantizar un nivel de servicio adecuado a la aplicación, por ejemplo que el retardo de extremo a extremo no exceda un nivel específico de tiempo, que garantice un ancho de banda adecuado para un determinado servicio, o asegurarse que los paquetes de voz o video sean priorizados. Seguridad.- Ante la certeza de que la seguridad no existe en Internet, aun en los equipos que están apagados, en CUDI se ha desarrollado un grupo de expertos universitarios que impulsan actividades para reducir los riesgos, buscando… o Crear las políticas de seguridad para Internet 2 en México, o Desarrollar, probar y generar los reportes técnicos de las herramientas de seguridad útiles para Internet 2 , o Generar y/o recomendar esquemas de seguridad que garanticen la privacidad de la información y de los servicios que se encuentren dentro de la red, o Promover la cultura de la seguridad informática entre los miembros de CUDI y formar recursos humanos especializados en la seguridad informática. Estas medidas han permitido que la Red Internet 2 coordinada por CUDI, opere en forma sana interconectándose con el resto del mundo. • Ingeniería de la Red.- A través de este grupo de trabajo se busca proponer, organizar y colaborar con aspectos relacionados con la conectividad, el crecimiento y la evolución de la Red. Para lograr esto, se mantienen actualizadas las recomendaciones de equipamiento para la red dorsal y las tecnologías para la interconectividad entre los nodos de la red y con los nodos de Instituciones de Educación Superior. El aspecto clave es proponer las tecnologías y equipamiento necesario que puedan sustentar las aplicaciones que utilizan la Red Internet 2. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 23 Redes Académicas de Educación e Investigación • Videoconferencias.- La red de videoconferencia de CUDI es un conjunto de sistemas, enlaces y recursos de comunicación audiovisual designados para actividades académicas de investigación y difusión. Esta tecnología, que opera con protocolo H.323 por redes IP, apoya en forma contundente al desarrollo de aplicaciones. Su uso representa ahorros muy importantes en traslados y viáticos para participar en eventos, permitiendo una estrecha relación a los investigadores con sus pares, en cualquier lugar del mundo. Actualmente se usan más de 20,000 horas anuales en las que participan más de 750 salas y el pronóstico indica que este número se duplicara en los próximos tres años. El centro de control, VNOC es responsable de la operación, interconexión y adecuado funcionamiento de la conectividad en sesiones multipunto y define procedimientos para marcación, reservaciones y promociones de eventos. • NOC.- Para gestionar y administrar los enlaces proporcionados por TELMEX y AXTEL, desde el inicio de las operaciones de la red Internet 2, se ha contado con un Centro de Operación y Mantenimiento (NOC) ubicado en la UNAM. Este centro tiene como funciones principales las siguientes: o Operar, mantener, monitorear y administrar la red CUDI eficiente y oportunamente bajo las especificaciones que establezca el grupo de ingeniería de la red CUDI o Proveer los servicios de operación y supervisión de la red o Aplicar procesos de atención y mantener bases de conocimiento que redunden en una disminución de tiempos de respuesta o Aplicar mecanismos de aislamiento para minimizar riesgos de seguridad y para localizar y contener fallas en la red o Fomentar la asistencia de servicio y la interacción con los miembros o Participar en la definición de normas de la operación de la red Adicionalmente al ancho de banda necesario, los aspectos técnicos descritos anteriormente, les permiten a los investigadores y académicos el desarrollo de las aplicaciones avanzadas que actualmente se están manejando en la Red Internet2. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 24 Redes Académicas de Educación e Investigación 4.- Desarrollo de aplicaciones El gran reto de una Red Académica es el desarrollo de proyectos colaborativos de aplicaciones. Si las Instituciones que se conectan a esta red no tienen voluntad y vocación de colaborar, la red no tiene sentido de existir. Muchas Instituciones de Educación Superior en el mundo compiten entre si, por profesores, alumnos, investigadores, presupuestos, proyectos y patrocinios. En muchos casos compiten impulsados por su misión y objetivos enfocados a cuidar su excelencia académica y su economía; sin embargo en otros casos, por razones de posicionamiento político y por orgullos y limitaciones regionales e históricas, que les impiden trascender en el mundo global actual. En muchos casos, más que las autoridades universitarias, las impulsoras de colaboraciones son las redes humanas de académicos e investigadores que promueven el uso de las Redes Académicas, como Internet 2, para mantener al día la comunicación con sus pares en cualquier región del mundo y su acceso a laboratorios y bases de datos. Otro aspecto que ha limitado la participación y colaboración es la “cultura” de los investigadores de mantener ocultos los avances de sus proyectos hasta que son publicados por una revista auditada o presentada en un congreso de alta calificación. En parte, esta “cultura” se justifica por experiencias de robos de ideas y en parte, por políticas de compensación a la investigación que exigen originalidad en sus trabajos, pero que inhiben la colaboración. En cierta forma es lo que ocurre con la calificación del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) en nuestro país. Una política que ha ayudado a impulsar colaboraciones es establecer en las bases de las convocatorias para el patrocinio de proyectos, impulsado por organismos públicos de ciencia y tecnología (vgr. NSF, Conacyt), la condición de que participen investigadores de diferentes instituciones e incluso, como ocurre en Europa de diferentes países. Esto ha impulsado proyectos sinergísticos de gran creatividad y alto valor. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 25 Redes Académicas de Educación e Investigación 4.1.- Antecedentes Con la creación de CUDI y el inicio de operaciones de la red Internet 2 en México, se abrió la posibilidad de que investigadores y académicos iniciaran el uso de la red para sus proyectos. En ese tiempo, la comunicación por Internet cubría sus requerimientos para envío de correo y transferencia de archivos y no se habían desarrollado aplicaciones que demostraran los beneficios de usar la Red Internet 2. Esta situación produjo en sus inicios, un muy bajo uso de la red. Para enfrentar esto se tomaron las siguientes acciones: • Se consolidó un Comité de Aplicaciones y Asignación de Fondos que aunque estaba previsto en los estatutos de CUDI, no se había integrado en forma operativa. Este comité tiene como principales objetivos el promover el desarrollo de aplicaciones que utilicen la red; promover el desarrollo de comunidades temáticas; gestionar y supervisar la aplicación de fondos para proyectos financiados por la Asociación. Este comité lo preside un representante de un Asociado Académico con prestigio académico, que rota cada dos años y la secretaría esta a cargo de un representante de CONACyT. Adicionalmente, el comité cuenta con siete vocales, todos de diferentes instituciones y existe un comité ampliado, sin derecho a voto, en el que pueden participar representantes de todas las Instituciones miembros de CUDI. Esto permite tener una gama amplia de opiniones, que se enriquece con perspectivas distintas sobre los proyectos de aplicaciones que se impulsan. Es importante mencionar que los participantes en este Comité no reciben retribuciones económicas por parte de CUDI. • Con el objetivo de difundir los avances en el desarrollo de la red y las experiencias de nuevas aplicaciones se decidió realizar reuniones semestrales al año, en primavera y otoño. Estas reuniones han sido un excelente foro para que los participantes intercambien experiencias sobre el uso de la red y se difundan los avances en aplicaciones. Hasta la fecha se han realizado veinte reuniones en las que se han presentado 680 proyectos de aplicaciones en diferentes áreas de la ciencia. Es importante que estas reuniones se realicen en diferentes sedes, con el apoyo de Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 26 Redes Académicas de Educación e Investigación universidades locales, para realizar sesiones de difusión especiales con estudiantes y profesores, que promuevan posteriormente el uso de la red. Todas las sesiones de estas reuniones semestrales son transmitidas por videoconferencia, por lo que se puede participar desde cualquier institución conectada a la Red Internet 2 en el país o en el extranjero y las conferencias quedan grabadas en la videoteca de CUDI, para consultas posteriores. De la misma forma se transmiten las conferencias por “videostreaming” para que puedan ser seguidas desde cualquier computadora en el mundo. • Después de la sexta reunión semestral se identificó que por razones de agenda o de presupuestos eran pocos los asistentes a las reuniones en cada una de las áreas temáticas que se estaban desarrollando aplicaciones. Esto llevó a buscar un procedimiento, apoyado en la red, que permitiera reunir un número importante de académicos e investigadores interesados en impulsar proyectos colaborativos sobre un tema en particular. De esta manera surgieron los Días Virtuales CUDI, que son sesiones por videoconferencia en los que se presentan ponencias sobre una temática en particular, a partir de la cual se exploran proyectos de colaboración. Figura 12.- Presentaciones en Días CUDI Virtuales Algunos de los temas tratados en los más de 65 día virtuales , en los que se han tenido más de 400 ponencias han sido educación a distancia, Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 27 Redes Académicas de Educación e Investigación objetos de aprendizaje, laboratorios compartidos, grids de supercómputo, telemedicina, ordenamiento territorial, red de bibliotecas abiertas, educación en Ingeniería, entre otros. • Para demostrar experiencias exitosas de aplicaciones colaborativos se requiere disponer de fondos que permitan financiarlas. Esta ha sido la forma mas transparente para impulsar proyectos, aunque limitada por los pocos recursos que se han podido obtener. Las convocatorias a estos proyectos han sido muy nutridas y se han logrado financiar proyectos de gran importancia como el desarrollo de objetos de aprendizaje, la Red Abierta de Bibliotecas Digitales (RABiD), el uso de microscopios de nanotecnología a distancia, el control de robots a distancia, la Grid mexicana de supercómputo (GRAMA) y el observatorio virtual solar mexicano, entre otras. • El paso fundamental para impulsar proyecto colaborativos ha sido la creación de comunidades temáticas que integran a profesores e investigadores interesados en trabajar sobre un tema en particular. Hasta la fecha se han creado once comunidades, a saber: Astronomía, Bibliotecas digitales, Ciencias supercómputo, de la tierra, Laboratorios Ecología, compartidos, Educación, Matemáticas, Grids de Medios estudiantiles, Salud y recientemente la de Ingeniería. La creación de nuevas comunidades seguirá creciendo, en la medida que aumente el interés de investigadores y académicos sobre un tema en particular. El punto clave para la creación de una comunidad es el contar con un coordinador reconocido en el tema, que impulse la participación en el desarrollo de aplicaciones. Todas las reuniones de estos comités se realizan a distancia por videoconferencia. Estas acciones han permitido ir consolidando un uso cada vez mayor de la Red Académica de México. A continuación se describirán casos específicos de proyectos de aplicaciones. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 28 Redes Académicas de Educación e Investigación 4.2.- Educación Las aplicaciones que más participación han tenido a través de la Red Internet 2 están relacionadas con la Educación. Las posibilidades que las instituciones tienen son muy amplias ya que permiten enfrentar, con soluciones que las tecnologías de la información ofrecen, los importantes retos para satisfacer las demandas de educación superior. Un informe reciente de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) indica que en México solamente el 27% de los jóvenes con edades entre 20 y 24 años se encuentran en una Institución de Educación Superior. Esto representa un importante rezago en la competitividad de los jóvenes mexicanos en el actual mundo global. Figura 13.- Cobertura de educación superior 2008 Lo que indican estos números, es que si quisiéramos estar a niveles similares de Canadá, nuestro socio comercial de Norteamérica, requeriríamos duplicar toda la oferta educativa del país. Misión prácticamente imposible en las condiciones actuales, ya que la repuesta a esta demanda tiene una proporcionalidad de costos lineal, es decir, a más alumnos, más aulas, profesores, laboratorios, acervos, etc. Esto destaca que no se puede seguir con el mismo tipo de soluciones para atender a los jóvenes demandantes de educación superior. El camino es impulsar Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 29 Redes Académicas de Educación e Investigación proyectos educativos soportados en Tecnologías de la Información y Educación a Distancia, en los que desde una ubicación remota, el alumno pueda seguir los programas formales de licenciatura sin tener que asistir a una aula. Donde los libros sean digitales, se pueda participar en grupos de trabajo virtuales y se realicen prácticas en laboratorios virtuales. Esta solución no es lineal y la marginalidad de costos permite con mucho menos, una mayor cobertura de atención. Para avanzar hacia estas nuevas formas de educación superior las instituciones se deben preparar actualizando profesores y estableciendo nuevos procedimientos, incluso más cercanos al alumno que la educación en aula. Actualmente los pedagogos y expertos en educación están diseñando estos nuevos caminos. En México, ya se tienen amplias experiencias en Educación Virtual en instituciones como el ITESM, UNAM, UDG, UV, IPN, entre otras. Estos proyectos han venido utilizando Sistema de Administración Educativa (Learning Managment System LMS) a través de Internet comercial y últimamente se han sustituido las reuniones presenciales mediante el uso de videoconferencias a través de Internet 2. Un ejemplo de esta aplicación es el diplomado de objetos de aprendizaje entre las redes de CUDI y de RENATA en Colombia en el que participan 100 profesores de cada país, usando como LMS el sistema Moodle, que es software libre. Las reuniones presenciales se han sustituido por videoconferencias en las que participan en forma interactiva hasta 40 salas. A través de la red Internet 2 se pueden desarrollar proyectos colaborativos de educación a distancia. La posibilidad de compartir profesores en cursos de posgrado es una aplicación que cada vez tiene más aceptación. Existen instituciones en poblaciones pequeñas en donde conseguir buenos profesores es muy difícil. Para cubrir esta necesidad, mediante convenios, profesores de otras instituciones en sedes remotas ofrecen cursos por videoconferencia. Otra aplicación exitosa se da cuando existe demanda sobre ciertas carreras en una población, pero la Institución local no tiene los programas de estudio, ni los profesores para ofrecerla. Para responder a esta demanda se han desarrollado programas para realizar la carrera a distancia por videoconferencia. Es el caso de la carrera de Psicología que ofrece la UNAM a través de la UABJO (Universidad Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 30 Redes Académicas de Educación e Investigación Autónoma Benito Juárez de Oaxaca), con profesores en CU en la Cd de México y alumnos en la Ciudad de Oaxaca. Uno de los proyectos educativos que ha tenido una alta participación colaborativa en la comunidad de educación de CUDI es el de Objetos de Aprendizaje. En una reunión realizada en la UDG, en febrero de 2002, con la participación de más de veinte instituciones, se establecieron las bases para realizar un trabajo conjunto interinstitucional, encaminado a generar y compartir objetos. La definición adoptada por el grupo fue: “Un objeto de aprendizaje es una entidad informativa digital desarrollada para la generación de conocimiento, habilidades y actitudes, que tiene sentido en función de las necesidades del sujeto y que corresponde con una realidad concreta”. Ante esta definición se ha trabajado en el establecimiento de estándares y el manejo de metadatos para establecer plataformas de repositorios accesibles a través de la red Internet 2, que les permita a los profesores desarrollar y depositar sus objetos y compartirlos. Otra oportunidad al utilizar la red Internet 2 es difundir conferencia y cátedras entre las instituciones conectadas. Tal es el caso de las cátedras CUMEX (Consorcio de Universidades Mexicanas) que imparten especialistas con un programa anual de ocho temas de interés: Arquitectura (UABC), Biología (UAZ), Contabilidad (UAA), Ingeniería Civil (UANL), Medicina (UACJ), Psicología (UADY), Química (UAEMex) y Veterinaria (UJAT). Otro programa de interés es el que iniciará el Colegio Nacional el próximo año con ciclos de conferencias de muy alto nivel impartidos por sus miembros. De la misma forma se tiene la experiencia del ciclo de conferencias sobre diferentes tópicos, que con motivo del X aniversario del Centro de Difusión de Ciencia y Tecnología, está organizando el IPN. Estos son ejemplos de los beneficios que tienen las Instituciones de Educación Superior al utilizar la Red Internet 2. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 31 Redes Académicas de Educación e Investigación 4.3.- Bibliotecas Digitales En CUDI se considera que las bibliotecas digitales son espacios virtuales que facilitan el acceso, el uso, la diseminación y la generación del conocimiento. En estas actividades, es fundamental la disponibilidad de una red de alto desempeño, como lo es Internet 2. Los proyectos de bibliotecas digitales buscan promover la adopción del medio digital en las actividades de investigación, enseñanza y aprendizaje. Para implementar exitosamente proyectos de bibliotecas digitales se requiere la formación de equipos multidisciplinarios que involucran áreas como recuperación de información, sistemas distribuidos, diseño de interfaces, ambientes colaborativos, ciencias de la información y bibliotecología. El proyecto de la Red Abierta de Bibliotecas Digitales (RABiD) consolida los esfuerzos que se realizan en las instituciones que integran CUDI, permitiendo el acceso federado a colecciones y servicios digitales disponibles y facilitando la participación de nuevas bibliotecas digitales. Inicialmente se integró el proyecto con la aportación de nueve instituciones y actualmente ya son dieciocho. Las colecciones de la red incluyen: tesis digitales (Mora, UAEM, UNISON, UJED, UV, UASLP, ITESM, IPN), publicaciones electrónicas (UAEM, UDG, UASLP), repositorios institucionales de documentos académicos de acceso público (UCOL, UV, UASLP), y acervos antiguos digitalizados (BUAP, UAEH, UDLAP, UNISON, UV, TAMU, Mora). Los servicios que se integran incluyen: un ambiente de consulta virtual, interfaces de visualización de colecciones en los diferentes sitios participantes, metabuscadores y servicios de gestión editorial. RABiD aprovecha también las herramientas que se han desarrollado en cada institución. La integración de colecciones se basa en el trabajo realizado previamente con apoyo de CUDI para generar servidores de metadatos bajo el protocolo promovido por la Iniciativa de Archivos Abiertos (OAI). Similarmente, la construcción de colecciones a incorporar a la red, aprovechan el software desarrollado para administrar y visualizar documentos digitalizados. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 32 Redes Académicas de Educación e Investigación La Red Internet 2 permite un aprovechamiento compartido eficaz de acervos de información de datos, textos, audio y video. En 1998, con excepción de las instituciones educativas más grandes del país, las universidades no contaban con acervos de publicaciones periódicas. Aún en las mayores bibliotecas, estos acervos en muchos casos no se encuentran completos. La velocidad con que se desarrolla ciencia solo puede manejarse mediante el acceso a revistas y publicaciones periódicas. Es por eso que CUDI ha conseguido el apoyo de CONACyT para que sus miembros tengan acceso a bases de datos de más de 3500 publicaciones periódicas y ha gestionado con los proveedores que la información sea obtenida desde su origen a través de Internet 2. Esto permite recuperar documentos en forma muy rápida. 4.4.- Salud Para este concepto se busca fomentar el intercambio de experiencias entre las instituciones de salud y universidades con el fin de propiciar el desarrollo de proyectos innovadores en los que se integre la tecnología de la información en la actividad médica diaria. En Internet 2 se considera el apoyo a las ciencias de la salud desde tres enfoques: Atención médica, Investigación y Educación. Con aplicaciones en Internet 2 se facilita compartir datos distribuidos, como son: los expedientes médicos electrónicos; índices de desempeño médico desde el punto de vista del cuidado del paciente, salud pública, valor económico; cirugía remota y asistida; Instrumentación remota; y acceso a imágenes médicas remotas. Todo esto permite tener redes de segundas opiniones, redes de diagnóstico remoto y tele consulta y en general acceso a conocimiento médico. Algunas aplicaciones significativas en México son: • Telesesiones hospitalarias interactivas mediante el acceso, vía Internet 2 al hospital de la BUAP, para las instituciones con facultades de medicina. Con esto se ha mejorado la calidad en la formación de los profesionales de la salud, se ha ampliado la vinculación a las instituciones educativas y de salud, se han promovido tratamientos Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 33 Redes Académicas de Educación e Investigación especializados y se ha hecho uso de la tecnología para el diagnóstico y la atención médica • Educación mediante el uso de tecnologías de tercera dimensión en materias como fisiología por parte de la Universidad de Colima (UCOL), haciendo mucho más eficaz el proceso de aprendizaje. • Atención en forma remota de mastografías para reducir la incidencia del cáncer de mamas. Se demostró, por parte del Instituto Nacional de Cancerología (INCAN) que pueden ser evaluados pacientes a distancia. Desde el hospital civil de Guadalajara se transmitieron imágenes por la redes de la UDG y de CUDI al INCAN, en donde especialistas certificaron la calidad de las imágenes para los diagnósticos. 4.5.-Otros proyectos En otras áreas de la ciencia se han desarrollado importantes aplicaciones utilizando la Red Internet 2. • Ciencias de la tierra.- El manejo de sistemas de información geográfica a través de la Red Internet 2 aplicado a proyectos de ciencia de la tierra ha demostrado ser una gran oportunidad. Seguimiento de actividad volcánica por parte de la UCOL, estudios de cuencas de agua en la frontera por parte de CICESE y de la UACJ y ordenamiento territorial por la UNAM y la UDG, son ejemplos de los proyectos que se están desarrollando • Laboratorios compartidos.- Actualmente es muy difícil que en todas las Instituciones de Educación Superior se cuenten con los equipamientos requeridos para hacer ciencia. Es por esto que es una gran oportunidad el poder utilizar a distancia, a través de la Red Internet 2, equipos de laboratorio, como es el caso del microscopio de nanotecnología del Instituto de Física de la UNAM y los microscopios ópticos de barrido del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) • Ecología.- La Comunidad de Ecología de CUDI está relacionada con el desarrollo de la Red Mexicana de Investigación Ecológica a Largo Plazo Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 34 Redes Académicas de Educación e Investigación (Red Mex-LTER), con diez grupos de investigación, para abordar investigación ecológica a largo plazo y a gran escala, abarcar ambientes terrestres y acuáticos y realizar comparación entre las regiones de relevancia ecológica del país. La Red Internet 2 está permitiendo integrar a los investigadores en forma permanente y mantener un monitoreo de los ecosistemas en estudio. • Grids.- El primer proyecto de grids en el país fue apoyado en 2003 por CUDI y se lograron conectar los centros de cómputo de alto rendimiento de la UNAM, UAM, UDG, CINVESTAV y CICESE. En este proyecto se demostró que se podían interconectar equipos de supercómputo por la red de CUDI. Actualmente se están desarrollando proyectos de importancia, como es el “Delta metropolitano” entre UNAM, UAM y CINVESTAV y el Laboratorio Nacional de Grids de supercómputo para soporte de aplicaciones de eciencia en el que participan 9 Instituciones. A nivel internacional, se está participando en los proyectos EELA‐2 (E‐Science grid facility for Europe and Latin America) con la comunidad europea y en LA‐GRID con las redes Latinoamericanas. 4.6.- Proyectos de gran ciencia Actualmente, para hacer ciencia e investigación, los instrumentos científicos son cada vez más complejos y escasos (telescopios, aceleradores de partículas, sincrotrones, microscopios, supercomputadoras). Los científicos analizan, con ayuda de supercomputadoras, datos generados por instrumentos remotos. Junto con esto, los problemas científicos son cada vez más complejos, por lo que la investigación de punta se realiza de forma colaborativa por científicos dispersos geográficamente, muchas veces a escala mundial. Nada de esto se podría lograr si no se dispone de redes de gran ancho de banda. En México están en proceso proyecto de vanguardia en la ciencia, como son los siguientes: • Física de alta energía.- El proyecto ALICE (A Large Ion Collider Experiment) se está desarrollado en CERN, que es el mayor centro mundial para el Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 35 Redes Académicas de Educación e Investigación estudio de partículas de alta energía. El proyecto utiliza el LHC (Large Hadron Collider) y es un estudio de colisiones de iones pesados que busca re-crear el estado de la materia en el universo temprano y estudiar el plasma de quarks y gluones. Dos detectores de Alice fueron diseñados y construidos en México. El modelo de análisis de los resultados se soporta en una grid de equipos de supercómputo distribuidos en varios países en el mundo, ya que el volumen de información que se requerirá analizar supera los 3 Pb/año. En el proyecto han participado cinco Instituciones mexicanas UNAM (ICN y IF), BUAP, CINVESTAV, UAS y UMSNH. • Optiputer (“Optical networking, Internet Protocol, computer storage, processing and visualization technologies”).-Es un proyecto de visualización de datos en ambientes de computación y transmisión óptica, que permite la colaboración en múltiples disciplinas como ciencias de la tierra, genética y estudios del cerebro. La velocidad de transmisión requerida superan a 1Gbps. Se está iniciando la colaboración entre Calit2 (“California Institute for Telecommunications and Information Technology”) y CICESE y una vez que se tenga disponibilidad de ancho de banda en la dorsal de la red, se extenderá al resto de universidades en el país. • Proyectos de Genómica.- En el “GenBank” se cuenta con más de 46,000,000,000 (cuarenta y seis mil millones de pares de bases) correspondientes a más de 42,000,000 de secuencias, obtenidas de más de 250,000 especies de organismos. El crecimiento de información sigue un ritmo actual de más de 10 millones de pares de bases al día. Los centros dedicados al estudio de la genómica en nuestro país requieren tener acceso a esta información. Estos son Langebio (Cinvestav), Instituto Nacional de Medicina Genómica (CGINSP) y el Centro de Ciencias Genómicas (UNAM) • Astronomía. Se tienen en proceso dos proyectos astronómicos que se están realizando en el Cerro de la Negra en el Estado de Puebla. • Gran Telescopio Milimétrico (LMT) es un instrumento con una antena de onda milimétrica de 50 metros de diámetro. Es el mayor telescopio en Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 36 Redes Académicas de Educación e Investigación el mundo en su tipo y su objetivo es estudiar el origen de las galaxias, las estrellas y los planetas. La mínima velocidad de transmisión para procesar la información que generará el telescopio es de 100 Mbps. Es un proyecto de la University of Massachusetts y del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica, y Electrónica (INAOE) • Hawk (High Altitude Water Chernokov).- Es un observatorio de rayos gama de alta y muy alta energía que requieren transmitir 130 GB/día. Los rayos gamma que observará HAWC provienen de objetos celestes con condiciones físicas extremas, en los que se producen partículas (o rayos cósmicos) de las más altas energías. Es una nueva generación de detectores Cherenkov de agua de alta sensibilidad. Las dimensiones de los 900 tanques de HAWC han sido elegidas para tener la capacidad de ver rayos gamma. El proyecto se iniciará en 2010 y está liderado por astrónomos de la UNAM, con la participación de siete universidades mexicanas y ocho norteamericanas. Para poder desarrollar estos proyectos, necesariamente se requiere una capacidad de transmisión de al menos 1 Gbps en la red dorsal, condición que actualmente no se puede manejar en la Red Internet 2 de México y en muchos casos, los científicos tienen que irse del país para trabajar su proyectos o enviar la información por avión con el retraso que esto conlleva en sus investigaciones. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 37 Redes Académicas de Educación e Investigación 5.- Redes Nacionales de Educación e Investigación. Las Redes Internet 2 en la mayoría de los países están evolucionando a la llamadas Redes Nacionales de Educación e Investigación (RNEI), que son redes de cómputo sustentadas en tecnologías de vanguardia, que permiten una alta velocidad en la transmisión de contenidos. El origen de la RNEI se basa en el espíritu de colaboración entre las universidades del mundo y su objetivo principal es desarrollar la próxima generación de aplicaciones para facilitar las misiones de investigación y educación de las universidades, incorporando a las escuelas de educación básica y centros de salud, además de ayudar en la formación de personal capacitado en el uso y manejo de redes avanzadas de cómputo. En RNEI… • Solamente hay una red por país con lo que se logran economías de escala en la conectividad, • Son asociaciones abiertas a cualquier institución educativa o centro de investigación • No comercializan servicios • En materia de regulación de telecomunicaciones son redes privadas En México la Red Internet 2 que coordina CUDI es identificada como la RNEI mexicana. Diseñada inicialmente para un entorno universitario, se requiere evolucionarla a una RNEI que tenga la apertura para incorporar a la totalidad de escuelas de educación básica y centros de salud del país. Esto requiere un gran esfuerzo para conectar, además de todos los campi universitarios, a 150,000 escuelas de educación básica y a 30,000 hospitales y centros de salud. El Gobierno Federal ya tiene los primeros proyectos para caminar en esta dirección y se está en espera de decisiones políticas y económicas para concretar el paso, que ponga a México en condiciones similares a los países avanzados y logre minimizar la tan llamada brecha digital. Es indudable que este proyecto es uno de los retos más importantes en los próximos años para la Ingeniería en Comunicaciones del país. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 38 Redes Académicas de Educación e Investigación Otros de los aspectos que deberá cubrirse, es el proporcionar suficiente ancho de banda para apoyar el desarrollo de los proyectos de gran ciencia, descrito en el punto anterior y permitir que los investigadores mexicanos cuenten con la infraestructura de telecomunicaciones adecuada para conectar las supercomputadoras del país, con las del resto del mundo y de esta forma impulsar el desarrollo de la Ciencia de nuestro país. Para consolidar la red se han visualizado dos etapas: I Disponer de una red dorsal nacional con enlaces iníciales de 1 Gbps, que interconecte a las principales ciudades del país y que proporcione conectividad con las redes en Estados Unidos, RedClara y con las redes Centroamericanas. Esta red deberá sumar las infraestructuras existentes en el país, como es la actual Red Internet 2, con las redes existentes de organismos federales como son PEMEX y la red de fibra óptica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Para garantizar una operación adecuada de la RNEI se podrá aprovechar la experiencia de CUDI con la Red Internet 2. II En forma similar a las organizaciones de Redes Regionales de Estados Unidos, se debe apoyar la creación de entidades jurídicas estatales sin fines de lucro que operen las Redes Estatales. La RNEI servirá para tener salida hacia Internet e Internet 2. Las Redes Estatales darán conectividad a planteles escolares y centros de salud y se podrá ampliar a museos, zonas arqueológicas y bibliotecas. En base a proyectos de ingeniería, se determinarán las topologías y tecnologías adecuadas para proporcionar la conectividad. Estas podrán ser fibras ópticas, radios de microondas y las nuevas tecnologías de radio (WiMax, WiFi), ya que estas últimas ofrecen soluciones con cobertura de banda ancha, a costos varias veces menores que las de otras soluciones disponibles actualmente en el mercado. Las redes estatales deben aprovechar el potencial de las Universidades que cuentan ya con una amplia infraestructura de telecomunicaciones para conectar sus campus remotos hacia Internet comercial e Internet 2; tienen Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 39 Redes Académicas de Educación e Investigación recursos humanos capacitados en tecnologías informáticas y sistemas computacionales; tienen una misión de apoyar al desarrollo de sus respectivos Estados e imparten carreras de telecomunicaciones, sistemas, pedagogía y salud para desarrollar y soportar aplicaciones. Actualmente ya se han iniciado proyectos en Jalisco (UDG), Chiapas (UNACH), Nayarit (UAN), Hidalgo (UAEH), Estado de México (UAEMex), Veracruz (UV), y otros que deberán consolidarse y ampliarse en todo el país. La RNEI mexicana podría soportar aplicaciones críticas para el desarrollo del país como son: en el campo de la salud la actualización médica, la coordinación de emergencias epidemiológicas, los expedientes clínicos en línea, el control de inventarios de equipos y medicamentos, la teleconsulta por videoconferencia, la capacitación de médicos y enfermeras y los exámenes clínicos a distancia, entre otras aplicaciones. En el campo de la educación se podrá proporcionar la conexión de infraestructura de pizarrones electrónicos enciclomedia, el acceso a contenidos en línea, la posibilidad de impartir y recibir clases por videoconferencia, acercamiento de los estudiantes con científicos, visitas virtuales a museos y zonas arqueológicas, interacción entre estudiantes de diferentes regiones del país y del mundo. Al igual que en otros países en el mundo, como Brasil, España y Francia, es necesario el compromiso del Gobierno Mexicano para el desarrollo de una RNEI. Para lograrlo no se necesitan grandes afectaciones a los presupuestos actuales. Lo que se necesita es una suma de voluntades políticas para aprovechar lo existente como son la red de fibras ópticas de la CFE, las redes de universidades públicas, la red del metro de la Cd de México, infraestructura de Seguridad Pública, Defensa y Marina, y Redes existente en los estados. Paralelo a esto se pueden sumar los gastos en telecomunicaciones que se realizan en forma aislada por Secretarias de Estado, Gobiernos Estatales, Universidades Públicas, IMSS, ISSSTE, etc. La RNEI es un proyecto que debe integrar los esfuerzos y recursos disponibles y la Ingeniería mexicana debe tomar este gran reto para garantizar la eficacia en su desarrollo. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 40 Redes Académicas de Educación e Investigación 6.- Conclusiones 6.1. Internet nació como un proyecto de Red Académica en el entorno universitario para interconectar computadoras. La Red Internet 2 es una nueva generación, con mayores potencialidades, que ha permitido ampliar la relación entre investigadores y académicos en el mundo, en prácticamente cualquier área del conocimiento. Las Instituciones de Educación Superior que están conectadas a esta Red Académica mundial tienen la posibilidad de incrementar su eficiencia al compartir profesores en programas de educación a distancia; participar en forma remota en foros y conferencias para la difusión de la Ciencia; tener acceso a valiosos acervos como bibliotecas digitales, publicaciones periódicas y objetos de aprendizaje; incrementar su colaboración con Instituciones similares; acceder a laboratorios compartidos y a grids de supercómputo; y aprovechar los beneficios económicos por soportar sus comunicaciones mediante el uso de videoconferencia y telefonía IP. 6.2 En los inicios de Internet, a pesar de varios esfuerzos, en México no se pudo consolidar una Red Académica, como ocurrió en otros países. Con el nacimiento de Internet 2, CUDI, al ser un organismo que no dependía de una universidad en particular, ni de intereses públicos o privados, fungió como catalizador para sumar los esfuerzos de las Instituciones de Educación Superior del país, gestionando el desarrollo de la red y posteriormente impulsando aplicaciones para utilizarla. 6.3. Se ha demostrado el importante impulso que pueden brindar a la educación superior las empresas de telecomunicaciones comprometidas con el desarrollo del país. Es el caso de TELMEX que por 10 años y AVANTEL (AXTEL) por 8 años han aportado en forma gratuita la red de Internet 2 en México, resultando un proceso ganar-ganar, ya que esto ha permitido el desarrollo de una nueva demanda de servicios de acceso, que actualmente están comercializando. 6.4. CUDI, a través de su Comité de Redes, ha demostrado la capacidad que una organización universitaria tiene para operar una red avanzada. Aunque no ha contando con los anchos de banda requeridos, ha podido mantenerla en el “Estado del arte” mundial en aspectos relevantes, como seguridad, multicast e IPv6. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 41 Redes Académicas de Educación e Investigación 6.5. El Comité de Aplicaciones de CUDI ha impulsado el uso de la red mediante el desarrollo de una amplia gama de aplicaciones en especialidades como Educación, Salud, Bibliotecas digitales, Grids de supercómputo, Ciencias de la tierra, Ecología, Astronomías y existe la posibilidad de hacerlo en muchas más. El aspecto clave para lograr esto ha sido la entusiasta colaboración de investigadores y profesores. 6.6 El rezago educativo para atender la demanda de educación superior en el país, no podrá ser resuelto por métodos tradicionales. Se requiere integrar un esfuerzo que sume el conocimiento y la experiencia de las Instituciones de Educación Superior, con el aprovechamiento de las Tecnologías de la Información y la Red Internet 2, para desarrollar los sistemas académicos que permitan, al menos duplicar la actual oferta de educación superior. Para enfrentar esto, se podrá aumentar la eficacia de los procesos educativos mediante un aprovechamiento de los avances en educación a distancia, las bibliotecas digitales, el desarrollo de objetos de aprendizaje y los laboratorios virtuales. 6.7. Se ha demostrado en el marco del la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), que nuestro país ocupa el último lugar en el gasto en Investigación y Desarrollo, con 0.46% del PIB, cuando el promedio de los países que la integran es 2.26%. Adicionalmente, el número de investigadores en nuestro país, por cada millón de habitantes es de 268 contra 344 de Brasil o 2,195 de España. Lo países avanzados sustentan sus liderazgos con el soporte de sus Centros de Ciencia. Nuestro país se encuentra en un círculo vicioso y para romperlo, es fundamental asignar durante los próximos 3 años, al menos el 1 % del PIB a la inversión en Ciencia y Tecnología. Sin esto, los mexicanos no podremos aspirar a un nivel de mayor competitividad. Se ha demostrado en este documento que las Redes Académicas son un pilar fundamental para el desarrollo de la Ciencia y por tanto es necesario que el país cuente con una red que tenga las dimensiones y coberturas requeridas. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 42 Redes Académicas de Educación e Investigación 6.8. Es imprescindible el desarrollo de una RNEI, soportada por la experiencia de más de diez años de la Red Internet 2, coordinada por CUDI. Adicionalmente de apoyar los proyectos de gran Ciencia, se requiere un esfuerzo permanente para reducir la brecha digital proporcionando a las escuelas de educación básica y a los centros de salud, la conectividad necesaria para darles accesibilidad a los proyectos que en estos campos se desarrollan. Las universidades estatales son un jugador fundamental para lograr esta conectividad a través de las Redes Estatales. 6.9. En el proceso de evolución de la Red Académica de Internet 2 a la RNEI, es fundamental la participación de los diferentes órganos de Gobierno de nuestro país. Hay que sumar esfuerzos por parte del Gobierno federal y de los Estados, el Congreso de la Unión, las instituciones de Educación Superior y empresas publicas como CFE y Pemex, para aprovechar lo existente y gastar en forma coordinada. La voluntad política para hacerlo detonará en grandes beneficios para la investigación, la educación y la salud. 6.10 La Ingeniería en Comunicaciones mexicana ha participado en el desarrollo de la actual Red Internet 2 y seguramente seguirá aportando su experiencia en el desarrollo de los proyectos que requiere la RNEI, en relación a su planeación, diseño, evaluación de tecnologías, construcción y operación. Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 43 Redes Académicas de Educación e Investigación 7.- Bibliografía • Rand Corporation. http://www.rand.org/about/ • DARPA and the Internet Revolution By Mitch Waldrop http://www.darpa.mil/Docs/Internet_Development_200807180909255.pdf • Corporation for Educaction Network Iniciatives in California http://www.cenic.org/ • Internet 2.- http://www.internet2.edu • Geant2.- http://www.geant2.net/ • ANML Regional Optical Network Map http://paintsquirrel.ucs.indiana.edu/fiber_map.pdf/history.html • Internet Society, A Brief History of the Internet http://www.isoc.org/internet/history/brief.shtml#Introduction • Historia de Internet en México http://www.isocmex.org.mx/historia.html • Historia de las historias del cómputo en México. Rafael Fernández y Margarita Ontiveros VAS- 2008 • Nelson Simões, lanzamiento de RedCLARA.- III Foro Ministerial América Latina y el Caribe – Unión Europea sobre la Sociedad de la Información • Asia-Pacific Advanced Network (APAN) http://www.apan.net/ • Cooperación Latino Americana de Redes Avanzadas.http://www.redclara.net/ • Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet. http://cudi.edu.mx • Red Nacional para la Educación y la Investigación (RNEI), Una política de Estado. CUDI 2008 • Proyecto High Altitude Water Cherenkov- HAWK.http://www.inaoep.mx/~hawc/ Especialidad de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 44 Redes Académicas de Educación e Investigación • Proyecto E-science grids facility or Europe and Latin America- EELA http://www.eu-eela.eu/ • Latino América Grid –LA GRID http://latinamericangrid.org/ • Proyecto ALICE.- http://public.web.cern.ch/public/ • Hernández Pulido Alejandro. e-México y las Redes Estatales de Educación y Salud.- Reunión de otoño de CUDI, 2007 • Pérez Hernández Leon David. La Red Nacional para el Impulso de la Banda Ancha RedNIBA. 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