Curso de Infraestructura - Programa de Infraestructura Regional
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CURSO DE INFRAESTRUCTURA REDES DE COMUNICACIONES FIJAS Y MÓVILES Fernando J. Arraigada Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Fundamentos La información como recurso La información se crea, se transporta, se almacena, se procesa, se consume. Nos centraremos en la infraestructura para el transporte, la distribución desde y hasta donde es utilizada, y también su procesamiento y almacenamiento Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura El entorno de negocios actual Los negocios son de alta competencia El mercado exige “Velocidad de respuesta” Se requiere un crecimiento competitivo y rentable Las aplicaciones requieren una adaptación constante a los cambios El valor de las organizaciones se apoya en la utilización de la información Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura ¿Cómo juega la tecnología en las organizaciones? Integración y convergencia de tecnologías Internet como herramienta fundamental para lograr competitividad Redes complejas e integradas. Consolidación de plataformas Usuarios y clientes sofisticados e interactivos Mayores requerimientos de confiabilidad y seguridad de los datos Demanda de personal especializado Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Las organizaciones deben ser más eficientes y eficaces La tecnología es útil si sirve a la generación de valor para la organización Gestión informática alineada a la dirección estratégica de las organizaciones Rápida respuesta a las necesidades de velocidad, acceso, seguridad, disponibilidad, servicio y soporte Mayor disponibilidad en todos los servicios Resolución inmediata de las posibles contingencias. (Business Continuity) Tercerización de actividades no alineadas al corazón de la organización Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Algunas definiciones necesarias Cual es la unidad de información? El bit (se acuerdan de la primaria?) El Byte (los tomamos de a ocho) Y para la velocidad de transporte? El b/s o bps Se utilizan los múltiplos Cantidad de información: MB (Megabyte) / GB (Gigabyte) / TB (Terabyte) Velocidad de transporte Kb/s (Kilobit por segundo) o Kbps Mb/s (Megabit por segundo) o Mbps Gb/s (Gigabit por segundo) o Gbps Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Elementos de una red Dispositivos encargados de realizar la conmutación o enrutamiento del tráfico de clientes Dispositivos que se instalan en los sitios de cliente y le ofrece la interface de conexión al servicio Nodo Backbone Equipo Acceso Router Acceso Medios de transmisión que unen los diferentes nodos de la red Universidad Nacional de Rosario Troncales Medio de enlace que une cada sitio de la red de cliente con el nodo de red Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Medios de transmisión de la información digital Cables Metálicos (de cobre) Coaxial: CATV (redes de TV por cable) Par trenzado: ADSL Fibra óptica Monomodo: más fina, más cara, mayores distancias Multimodo Espacio (ondas electromagnéticas): Satelital, Terrestre Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Medios de transmisión de la información digital Cables Metálicos (de cobre) Coaxial: CATV (redes de TV por cable) Par trenzado: ADSL Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Medios de transmisión de la información digital Fibra óptica Monomodo: más fina, más cara, mayores distancias Multimodo Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Medios de transmisión de la información digital Espacio (ondas electromagnéticas): Satelital, Terrestre Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Problemas en cables metálicos Atenuación Reducción de la potencia de la señal con la distancia. Motivos: Resistencia del cable (calor) Emisión electromagnética al ambiente La atenuación es el principal factor limitante de la capacidad de transmisión de datos en cables de cobre. Factores que influyen en la atenuación: Grosor del cable: más grosor menor atenuación Frecuencia de la señal: a mayor frecuencia mayor atenuación Tipo de cable: menor atenuación en coaxial que en par trenzado Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Las redes de acceso • Las empresas de Telecomunicaciones: – Como llegan hasta donde necesitan “entregar la información”? • Red de acceso fija – Mayores velocidades – Fibra óptica • Red de acceso móvil – Problemáticas: nomadismo o movilidad, alcance, escalabilidad, uso – Wi-Fi, Bluetooth, WiMax, 3G, LTE Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Redes de acceso fijas Se evoluciona desde dos tipos de redes originalmente diferentes: Red telefónica Red de TV por Cable La evolución, como en todo, está condicionada por lo preexistente. Términos de moda: Greenfields vs. Brownfields Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Usuarios de banda ancha fijos Usuarios de banda ancha globales en 2012 642 millones Usuarios de banda ancha globales en 2018 859 millones Fuente: Broadbandtrends Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura ¿Qué pasa con los contenidos? En 2012 Empresas 16% Usuarios 84% En 2016 Empresas 12% Usuarios 88% ! ! ! Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura ¿Qué pasa con los contenidos? Para reflexionar: El video se lleva 56% Lo demás “solo” el 44% Universidad Nacional de Rosario Impacto en redes fijas y móviles… Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura ¿Qué pasa con los contenidos? Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Contexto Local Evolución del Tráfico Fuerte tendencia a incrementar presencia regional: CABASE (Cámara Argentina de Bases de datos y Servicios en Línea), esta ampliando su capilaridad geográfica en 5 ciudades de la región: Santa Fe, Paraná, Resistencia, Corrientes, Posadas CABASE anuncio un acuerdo con Google para conectar los caches de Youtube a los NAPs regionales. Presentación de CABASE donde se muestran los nuevos puntos de presencia en 2011 Universidad Nacional de Rosario Nuevos players de contenido regional en Argentina: Netflix arribó a Argentina en 2011 (principal proveedor de contenido VoD OTT en USA aportando más del 20% del tráfico de USA). Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Redes troncales Recorren en país uniendo las principales ciudades Pertenecen a operadores privados, y a algunos gobiernos Utilizan tecnologías similares: DWDM sobre FO Dispositivos encargados de realizar la conmutación o enrutamiento del tráfico Backbone Medios de transmisión que unen los diferentes nodos de la red Universidad Nacional de Rosario Nodo Troncales Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Redes troncales El operador de comunicaciones estatal ARSAT, a través del plan proyectado el armado de una red de transporte a nivel nacional, instalando puntos de conectividad NAPs en cada capital de provincia. Esquema de la futura red de FO de ARSAT (en naranja red troncal, en azul las redes regionales) Fuente: Arsat Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Tecnologías y arquitecturas de acceso CU > 1500 m POTS ADSL2+ 6 Mbps Cu FTTE (Voz y Datos) Cu Cu FTTC (Voz y Datos) (Voz y Datos) FO FO (Voz y Datos) NGN Cu < 1500 m POTS ADSL2+ 20 Mbps FTTB Cu (Voz) FTTHGPON Full FO FO ToIP BB 100 Mbps Universidad Nacional de Rosario FTTC Acortamiento Cu < 1000 m VDSL2 50 Mbps Cu (Voz y Datos) Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitecturas de acceso fijo Fuente: The Broadband Future (KeyMile) Universidad Nacional de Rosario Octubre 2010 Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitecturas de fibra al gabinete (FTTC) y fibra al edificio (FTTB) Central MSAN Modem xDSL Puerto MetroEth Pilar de servicio 2 FO COUNTRIES Central MSAN en Edificio Puerto MetroEth Modem xDSL 2 FO EDIFICIOS MSAN: Multi Service Access Node Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitecturas de fibra al hogar (FTTH) Central NAP (Network Access Point) 1 FO Splitter 1:16 Splitter 1:4 Pilar de servicio OLT COUNTRIES Central Splitter 1:16 En ODN Splitter 1:4 En Edificio 1 FO OLT EDIFICIOS Splitter 1:32 ONT: Optical Network Terminal OLT: Optical Line Terminal ODN: Optical Distribution Network Universidad Nacional de Rosario ONT Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitecturas híbridas Central Modem xDSL 1 FO Splitter 1:4 1 FO OLT Splitter 1:32 1 FO ONU GPON en Edificio EDIFICIOS ONT ONT: Optical Network Terminal OLT: Optical Line Terminal ONU: Optical Network Unit GPON: Gigabit Passive Optical Network Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitectura de una red CATV Amplificador unidireccional Hasta 50 amplificadores en cascada Empalme CABECERA Receptores y Decodificadores Moduladores y Conversores Contenidos locales Cable Coaxial (75 ) Universidad Nacional de Rosario Miles de viviendas Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Arquitectura de una red CATV HFC Deco digital Red bidireccional 3-5 amplificadores máx. Amplificador bidireccional Cabecera regional Empalme Cable módem Internet Conversor fibra-coaxial ADM Cabecera local Anillo de fibra: TV usa una fibra (simplex) datos usan 2 fibras (full duplex) Receptor y Modulador ADM 125-500 viviendas pasadas Canales TV (digitales y analógicos) Datos Internet Universidad Nacional de Rosario Nodo de fibra (500-2000 viviendas) Fibra monomodo Cable Coaxial (75 ) Ethernet (100BASE-T) Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Reparto de canales en redes HFC Internet desc. 750-862 MHz S/R 34-46 dB Televisión digital 606-750 MHz Sintonizador digital Televisión analógica 96-606 MHz Frecuencia Cable módem 28-65 MHz S/R 25 dB Internet asc. Varios sintonizadores permiten acceder simultáneamente a los canales de TV y de datos. Universidad Nacional de Rosario Servicios clásicos (TV) Servicios de datos (Internet) Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Mejoras introducidas por los estándares DOCSIS 160Mbps (D) DOCSIS 3.0 (channel bonding) 120Mbps (U) Spec Release 40Mbps (D) Service Available DOCSIS 2.0 (symmetric services ) 30Mbps (U) Spec Release 2002 Universidad Nacional de Rosario Service Available 2004 2006 2008 2010 Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Redes de cable: mejoras de capacidad en redes HFC Subidvisión de los nodos ópticos existentes (Node split) Canales digitales con multiplexado estadístico (Switched digital video) Movimiento de canales analógicos a digitales (Reuso de espectro) Aumento del límite superior del espectro por encima de 1 GHz (expansión del espectro) Uso del espectro de RF por encima de 1 GHz(spectrum overlay) Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Evolución de la voz Voz (ToIP 1era Línea) Voz Datos Voz + DialUp (POTS) (ToIP 2da Línea) Voz (POTS) Datos Datos V o z DSL DSL Cobre Pasado Cobre Presente Datos: SVA sobre el par de Cobre que soporta la Voz Universidad Nacional de Rosario GPON Cobre FO Futuro Voz: SVA sobre el servicio de Datos Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Evolución de la conectividad inalámbrica PASADO PRESENTE FUTURO celulares notebookscámaras de video Cámaras de fotos MP3 player Tv MOVILIDAD DE LA VOZ Universidad Nacional de Rosario MOVILIDAD DE INTERNET vehiculos Consolas de video juegos CONECTIVIDAD DE LAS COSAS Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Conectividad de las cosas Se estima que la conectividad de las cosas alcanzará los 50 mil millones Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Distribución de frecuencias 850 MHz Norte Personal 25 20 45,0 Claro 25 20 45,0 850 MHz Personal 12,5 40,0 30 20 Claro 25 Movistar 25 50,0 1900 MHz 40,0 40 Personal Universidad Nacional de Rosario 42,5 40 850 MHz Sur 1900 MHz 30 Claro Movistar 50,0 50 Movistar AMBA 1900 MHz 20 25 45,0 50,0 Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Evolución tecnológica en redes móviles MOVILIDAD 2014? 2007 2000 3G ALTA 3G UMTS 4G LTE 3.5G HSDPA 2.5G EDGE MEDIA 2G GPRS BAJA Voz MAXIMO TIPICO SMS IMÁGENES VIDEO CALL + STREAMING BANDA ANCHA SERVICIOS 80 kbps 237 kbps 384 kbps 14 Mbps 28 Mbps 150 Mbps 300 Mbps DL: 30 kbps UL: 10 kbps DL: 60 kbps 37 UL: 20 kbps DL: 384 kbps UL: 64 kbps DL: 1 - 5 Mbps UL: 0.5 - 2 Mbps DL: 5 - 25 Mbps UL: 1 - 5 Mbps Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Aspectos técnicos clave de LTE Arquitectura de red plana (menor cantidad de nodos) Múltiples antenas simultáneas (mayor eficiencia espectral) Universidad Nacional de Rosario Ancho de banda y modo dúplex configurable (mayor flexibilidad: 1.4, 3 ,5 ,10 ,15 y 20MHz) Transporte nativamente IP (menores costos de transmisión) Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Otras tecnologías móviles Wi-Fi Bluetooth Wi-MAX Zigbee Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura LAN inalámbricas (WLANs) Usan frecuencias de radio para transmitir señales de una red local (LAN) a través del aire (en lugar de cables) Familia de estándares 802.11a/b/g/n (o Wi-Fi) El Wi-Fi se ha ido haciendo muy popular Elimina cableado Facilita el acceso a la red desde una gran variedad de lugares Aeropuertos, bares, hoteles, etc., Facilita la labor de trabajadores que necesitan movilidad (p. ej. en un hospital) Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Topología WLAN Usan las mismas radiofrecuencias, por lo que se turnan para usar la red Al igual que Ethernet: • Estrella física • Bus lógico 10Base-T o 100Base-T Usa una NIC que transmite señales de radio al AP Universidad Nacional de Rosario Un “Wireless Access Point” (AP) conectado al switch Ethernet Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Distribución de canales Canal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 7 11 14 2422 2432 2442 2452 2462 2472 2417 2427 2437 2447 2457 2467 1 2,4835 GHz 12 6 1 14 13 8 2 2412 13 9 3 1 11 12 10 4 2,4000 GHz 10 7 Europa (canales 1 a 13) 2484 13 11 6 América / China (canales 1 a 11) 22 MHz Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Bluetooth (IEEE 802.15) Un estándar para Wireless Personal Area Network (WPAN) Tecnología creada por Ericsson en 1994 Son redes de área muy pequeña Hasta 10 m (generación actual) Hasta 100 m (próxima generación) Desarrollado sobre equipos de tamaño pequeño (de una moneda) y relativamente económicos con el fin de: Reemplazar cableado de corta distancia entre dispositivos Teclados, mouse, PDAs, auricular de celular, etc. Brindan una velocidad de datos básica de 1 Mbps Puede ser dividido entre varios canales de voz o datos Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escenarios típicos para Wi-MAX (802.16) Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Estándares de comunicación inalámbrica de datos Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Redes privadas EMPRESA A SITIO 3 EMPRESA A SITIO 1 EMPRESA B SITIO 1 Backbone IP EMPRESA B SITIO 2 EMPRESA A SITIO 2 Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Calidad de servicio Ancho de banda Acceso = Ancho de banda Tiempo Real + Ancho de banda Misión crítica + Ancho de banda Estándar • Tiempo Real • Ideal para servicios sensibles al retardo tales como VoIP y Videoconferencias (interactividad) • Misión Critica • Aplicaciones críticas para la operación de la organización • Aplicaciones ERP (SAP o similares) • Servicios Metaframe (Citrix), escritorio remoto (PCoIP) • Estándar • • • • Servicios que no requieran compromiso de QoS Correo electrónico Navegación Web Transferencia de archivos Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escenarios de conectividad QoS Redes Internacionales QoS Internet QoS Túnel IPSEC QoS Red troncal IP Red Satelital QoS Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Datacenter: el camino para la competitividad Proporciona flexibilidad y agilidad para mantenerse competitivo y crecer según la necesidad Genera resultados económicamente ventajosos y estratégicamente efectivos, con costos conocidos Mejora la seguridad de las operaciones Libera a las funciones de TI para que se focalicen en el negocio Asegura operaciones de misión crítica y acceso a tecnologías de punta Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Transición en el modelo de servicio de los Datacenters Cloud Computing Modelo de Utilidad Hosting Virtual Flexibilidad Automatización Virtualización Modelo Compartido Consolidación Hosting Dedicado Modelo Dedicado Estandarización + Confiabilidad + Flexibilidad + Time to market + Menores Costos Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Atributos impulsores de la virtualización Consolidación Estandarización Flexibilidad y Escalabilidad Universidad Nacional de Rosario Optimización en el uso de recursos Reducción de requerimientos de energía y enfriamiento Optimización en el uso del espacio físico Administración centralizada de la infraestructura Automatización en los procesos de provisión y aseguramiento Reducción en los tiempos de provisión Calidad de Servicio Alta Disponibilidad Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Cloud Computing Definición del OPERADOR • Cloud Computing es la capacidad de proveer recursos informáticos y servicios bajo demanda en una plataforma de cómputo dinámica Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Cloud Computing Definición del CLIENTE • Cloud Computing es un modelo de PAGO POR USO, que posibilita acceso A DEMANDA Y COMPARTIDO, a un conjunto de Recursos de Infraestructura, desde el Data Center del Operador: Redes Servidores Storage Aplicaciones Servicios Informáticos Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Características de un servicio de Cloud Computing Características Esenciales Amplio Acceso a la red Elasticidad Servicios Medidos Autoservicio bajo demanda Pool de Recursos Compartidos Modelos de Servicios Modelos de Despliegue Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Niveles de Cloud Computing •Infraestructura como Servicio (IaaS): –Disponibilidad de la capacidad de almacenamiento, de proceso, de conectividad; se factura por lo efectivamente consumido •Plataforma como Servicio (PaaS): –Provisión de un entorno de herramientas para el desarrollo de aplicaciones y servicios informáticos asociados •Software como Servicio (SaaS): –Desarrollo y entrega de aplicaciones “adaptadas” a las necesidades del cliente Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Modelo de servicio en la nube Recursos de IT alineados al negocio Capacidad de computación Sub- aprovisionado Ajuste por incidente anterior Aprovisionamiento real Sobreaprovisionado Expansión planeada Tiempo Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Elementos que aseguran la disponibilidad en Datacenters SEGURIDAD INFRAESTRUCTURA Seguridad Física Múltiples Subestaciones Cámaras UPS en configuración N+1 Control de Acceso Generadores en configuración N+1 CONTROL AMBIENTAL RECURSOS INFORMATICOS Sistemas de supresión de fuego Servicios Profesionales Control de temperatura y humedad Hardware Aire Acondicionado Virtualización S/O Base de Datos RED DE DATOS Conexión de FO a redes de distintos prestadores Arquitectura LAN interna de alta velocidad e interconectada por caminos disjuntos. Multicarrier Aplicaciones Almacenamiento Seguridad Informática Monitoreo y Reportes Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
