Phd

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CAPITULO I
FUNDAMENTOS DE TRANSMISION

1.1 .- SISTEMAS DE PORTADORA DIGITAL E1/T1

Una portadora digital es un sistema de comunicación que utiliza pulsos digitales para codificar información en lugar de señales analógicas. Hay dos sistemas principales, el T1 recomendado por ANSI y usados principalmente es Estados Unidos y Japón; y el E1 recomendado por la ITU-T usado en Europa y en ciertos países no europeos. En caso de E1 está actualmente definido en la recomendación CCITT G.704 (Synchronous Frame Structure) y G.732 (Characteristics of Primary PCM) que la suplementa. Tablas comparativas:

CARACTERISTICAS A B C D E Frecuencia de Muestreo Número de muestras por canal telefónico Tamaño de la trama PCM Número de bits en cada palabra Velocidad de bit de canal

E1 y T1 8 kHz 8000 por Segundo 1/B = 125 µs 8 B * D = 64 kbits/s

Tabla 1.1 Características comunes entre formatos de comunicación E1 y T1

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CARACTERISTICAS F G H I J Segmentos de compresión característica Número de time slots por trama PCM Número de bits por Trama PCM Duración de un time slot de 8 bits Velocidad de la señal TDM Ley A1 32

E1 13 Ley µ 2 24

T1 15

D x G = 256 C x D/H = 3.9 µs B x H = 2,048 Mbps

D x G + 1* = 193 *significa bit adicional C x D/H = 5.2 µs B x H = 1,544 Mbps

Tabla 1.2 Características que diferencian formatos de comunicación E1 y T1

1.1.1.- Sistema de Portadora Digital T1 T1 se usa para denominar un formato de portadora digital a una velocidad de 1.544 Mbps. La trama básica es de 24 canales digitales, los cuales soportan 64 kbps cada uno. Cada canal puede ser configurado para transmitir voz y datos .Este requiere un dispositivo de conexión digital (CSU/DSU customer switching unit/digital switching unit) para conectar a cuatro cables para portar la información.

las dos leyes de compresión de segmentos mas utilizadas son la ley A (a-law) y la ley (u-law) que dan lugar al codec g.711. La ley A (a-law) se utiliza principalmente en los sistemas PCM europeos, y la ley (ulaw)se utiliza en los sistemas PCM americanos. La ley A esta formada por 13 segmentos de recta (en realidad son 16 segmentos, pero como los tres segmentos centrales están alineados, se reducen a 13). Cada uno de los 16 segmentos, esta dividido en 16 intervalos iguales entre si, pero distintos de unos segmentos a otros. La formulación matemática de para la 0 Ley =< x A =< es: 1/A

1

y= Ax / 1+ LA --------------------y= 1+ L (Ax) / 1+ LA ------------- para 1/A=< x =< 1 siendo L logaritmo neperiano.

El parámetro A toma el valor de 87,6 representando x e y las señales de entrada y salida al compresor.

2

La L(1+ x)

ley / L

se

representa para 0

matemáticamente =< x =<

como: 1

y=

(1+ )--------------

donde = 255

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El medio físico para transmisión de T1 es, básicamente, Cobre en 4 alambres.

A) Longitud de Trama En el sistema de portadora digital T1 cada trama está formada por 193 bits numerados del 1 al 193 en donde la frecuencia de repetición de trama es de 8000 Hz.

B) Bit F El primer bit de una trama se designa por el bit F, el mismo que se utiliza para fines tales como la alineación de trama, la monitorización de la calidad de funcionamiento y el suministro de un enlace de datos.

C) Multitrama de 24 tramas En el gráfico de a continuación vamos a observar la asignación del bit F a la señal de alineación de Multitrama, el enlace de datos y los bits de verificación (CRC).

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Numero de trama dentro de la multitrama 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Numero de bit en la multitrama 1 194 387 580 773 966 1159 1352 1545 1738 1931 2124 2317 2510 2703 2896 3089 3282 3475 3668 3861 4054 4247 4440

Bit F Asignaciones FAS DL CRC 0 0 1 0 1 1 m m m m m m m m m m m m e1 e2 e3 e4 e5 e6 -

Numero de bits en cada intervalo de tiempo de canal Para la señal de carácter a) 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-7 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-7 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-7 1-8 1-8 1-8 1-8 1-8 1-7 Para la señalización a) 8 8 8 8

Denominación del canal de señalización a)

A

B

C

D

FAS Marco de la adaptación de señal (... 001.011 ...) DL 4 kbit / s de enlace de datos (bits de mensaje m) CRC campo de verificación de bloques CRC-6(bits de verificación e1 a e6) a) Sólo aplicable en el caso del canal de señalización asociados.
Tabla 1.3 /G.704 Estructura de multitrama para la multitrama de 24 tramas.

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=

4 24 ∗ 125

= 1,33

D) La señalización de canal común. Por medio de este método se sacrifica el canal 24 de 64 Kbps para señalización, pero se tiene 23 canales a los que no se les roba un bit, lo que implica que es mucho mas eficiente. = 64

E) Sistema de Portadora Digital E1

Figura 1.1

C = Cyclic Redundancy check (CRC) funciona en la Multitrama de 16 tramas A = Bit de Alarma: Es uno cuando se pierde alineación de la trama. Cuando se detecta consecutivamente la palabra ABA la trama está alineada.
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N = Está reservado para la utilización nacional, se usa para mantenimiento.

Submultitrama (SMF)

1 2 0 C1 0 1 1 1 2 C2 0 3 1 1 I 4 C3 0 5 1 1 6 C4 0 7 1 1 8 C1 0 9 1 1 10 C2 0 11 1 1 II 12 C3 0 13 E 1 14 C4 0 15 E 1 Nota 1 – E=bits de indicación de error CRC-4 Nota 2 – Sa4 a Sa8 = bits de reserva Nota 3 – C1 a C4 = bits de verificación por redundancia cíclica Nota 4 – A = indicación de alarma distante Multitrama

Numero de trama

Bits de 1 a 8 de la trama 3 4 5 6 7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 0 1 1 0 1 Un Sa4 Sa5 Sa6 Sa7

8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8 1 Sa8

Tabla 2 /G.704 estructura de multitrama CRC4

Cada Multitrama CRC – 4, compuesta de 16 tramas numeradas del 0 al 15, se dividen en dos submultitramas (SMF, sub - multiframes ) de 8 tramas, denominadas SMF I y SMF II.

En las tramas que contienen la señal de alineación de trama, el bit 1 se utiliza para trasmitir los bits CRC – 4. En cada SMF hay cuatro bits CRC – 4, denominados C1, C2, C3 y C4.

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En las tramas que no contienen la señal de alineación de trama, el bit 1 se utiliza para trasmitir la señal de alineación de Multitrama CRC – 4, de seis bits, y los dos bits (E) de indicación de error CRC – 4.

La señal de alineación de Multitrama CRC – 4 es de la forma 001011.

Los bits E deberán ponerse en “0” cuando no hay error, caso contrario en 1.

F) Time Slot 16 El Time slot 16 se utiliza para señalización: • • CAS: Señalización asociada al canal (R2) CCS: Señalización del canal común (SS7)

G) Señalización Asociada al canal Se divide en dos bloques de 4 bits • • Establecimiento de comunicación Fin de comunicación.

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1 0 1 2 3 4 MULTITRAMA 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0

2 0 Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot

3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

4 0

5 N

6 A Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot Slot

7 N 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

8 N

Tabla 3 /Slot 16

La primera trama 0 es para sincronismo: • • • 0000 palabra de alineación de multitrama CAS N bit de uso nacional de cada fabricante A perdida de alineación de multitrama CAS

=

4 2

=2

1 trama = 125 usg Multitrama = 16 * 125 usg = 2msg

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En el time slot 16 va la señalización de línea, la señalización de registro (número de abonado) va por el slot que usa la voz. CAS no permite alta velocidad de señalización necesaria para servicios de SVA, red inteligente y además desperdicia recursos.

H) Señalización por canal común Por medio de este método no se construyen las multitramas. Se utiliza el time slot 16 como un canal común de 64 Kbps, para cualquiera de los canales para transmitir mensajes de señalización de establecimiento, terminación y control.

1.2 TECNICAS DE CODIFICACION EN LINEA

1.2.1 Generalidades Cuando se aplica un símbolo binario a un pulso modulado, al resultado se le llama modulación por pulsos codificados PCM. Una palabra de código es la representación de una muestra cuantizada; un 1binario se representa por un pulso, mientras que un 0 binario está representada por la ausencia de pulso. Se transmiten señales analógicas que representen el flujo de datos digital. Existen códigos de línea que se seleccionan para cada aplicación, en función de: • • El espectro de potencia. La capacidad de recuperar el reloj (sincronizarse).
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• • •

La capacidad de detectar errores. El contenido de componente continua La transparencia frente a las secuencias a transmitir.

1.2.2 Codificación NRZ En telecomunicaciones, se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de valor uno. Mediante la asignación de un nivel de tensión a cada símbolo se simplifica la tarea de codificar un mensaje.

A) NRZ-L (level) En esta codificación un “1” es representado por un nivel de voltaje y el “0” esta representado por otro nivel de voltaje, existe un cambio de nivel cuando el dato cambia de “1” a “0” o de “0” a “1”.

Figura1.2

B) NRZ-M (mark) En esta codificación un “1” o marca esta representado por un cambio de nivel y el “0” o espacio está representado por un no cambio de nivel.
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Figura 1.3

C) NRZ-S (space) En esta codificación un “1” o marca está representado por un no cambio de nivel y el “0” o espacio está representado por un cambio de nivel.

Figura 1.4

1.2.3 Codificación RZ Retorno a Cero (RZ) es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en el cual la señal que representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por tanto, las secuencias largas de “unos” o de “ceros” ya no plantean problemas para la recuperación del reloj en el receptor.
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A) Unipolar RZ En esta codificación el “1” esta representado por un pulso positivo y retorna a cero en la mitad del intervalo del bit, el “0” no tiene pulso.

Figura 1.5

B) Bipolar RZ En esta codificación un pulso positivo y negativo de igual amplitud se usan para representar al “1” y “0” respectivamente, en cada caso el pulso retorna a cero en la mitad del intervalo del bit.

Figura 1.6

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C) AMI-RZ Alternate Mark Inversion, es la codificación en la que los pulsos positivos y negativos de igual amplitud son usados alternadamente para el “1”, el “0” no tiene pulso, en cada caso el pulso retorna a cero antes de finalizar el intervalo del bit.

Figura 1.7

1.2.4 Codificación de Fase

A)

Bi – Phase- Level

Mejor conocido como codificación Manchester. En esta codificación el 1 está representado por un pulso positivo seguido por un pulso negativo a la mitad del intervalo del bit, mientras que para el cero la polaridad de estos pulsos se invierte.

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Figura 1.8

B)

Bi – Phase – Mark En esta codificación la transición ocurre al comienzo de cada intervalo de bit,

el “1” está representado por una segunda transición en la siguiente mitad del intervalo, para el “0” no hay segunda transición.

Figura 1.9

C) Bi – Phase – Space En esta codificación la transición ocurre al comienzo de cada intervalo del bit, el “1” está representado por una no transición, mientras que para el “0” si hay segunda transición en la siguiente mitad del intervalo.

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Figura 1.10

D) Delay Modulation En esta codificación un “1” está representado por la transición en la mitad del intervalo del bit, mientras que el “0” por la no transición a menos que este seguido de otro cero, en este caso la transición toma lugar al final del intervalo del bit del primer cero.

Figura 1.11

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1.3 JERARQUÍA DIGITAL PLESIÓCRONA (PDH)

1.3.1 Introducción PDH surgió como una tecnología basada en el transporte de canales digitales sobre un mismo enlace. Los canales a multiplexar denominados módulos de transporte o contenedores virtuales se unen formando tramas o módulos de nivel superior a velocidades estandarizadas 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps y 565 Mbps.

Es una jerarquía de concepción sencilla, sin embargo contiene algunas complicaciones, que han llevado al desarrollo de otras jerarquías más flexibles a partir del nivel jerárquico más bajo de PDH.

La principal problemática de la jerarquía PDH es la falta de sincronismo entre equipos. Cuando se quiere pasar a un nivel superior jerárquico se combinan señales provenientes de distintos equipos. Cada equipo puede tener alguna pequeña diferencia en la tasa de bit. Es por ello necesario ajustar los canales entrantes a una misma tasa de bit, para lo que se añaden bits de relleno. Sólo cuando las tasas de bit son iguales puede procederse a una multiplexación bit a bit como se define en PDH. El demultiplexor debe posteriormente reconocer los bits de relleno y eliminarlos de la señal. Este modo de operación recibe el nombre de plesiócrono, que en griego significa cuasi síncrono.

Los problemas de sincronización ocurren a todos los niveles de la jerarquía, por lo que este proceso ha de ser repetido en cada etapa de multiplexación.

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Este hecho genera un gran problema de falta de flexibilidad en una red con diversos niveles jerárquicos. Si a un punto de la red se le quieren añadir canales de 64 Kbps, y el enlace existente es de 8 Mbps o superior, debe pasarse por todas las etapas de demultiplexación hasta acceder a un canal de 2 Mbps y luego volver a multiplexar todas las señales de nuevo.

La falta de flexibilidad dificulta la provisión de nuevos servicios en cualquier punto de la red. Adicionalmente se requiere siempre el equipamiento correspondiente a todas las jerarquías comprendidas entre el canal de acceso y la velocidad del enlace, lo que encarece en extremo los equipos.

Otro problema adicional de los sistemas basados en PDH es la insuficiente capacidad de gestión de red a nivel de tramas. La multiplexación bit a bit para pasar a un nivel de jerarquía superior y con bits de relleno convierte en tarea muy compleja seguir un canal de tráfico a través de la red.

1.3.2 Jerarquías de multiplexación

En la transmisión de señales digitales se recurre a la multiplexación con el fin de agrupar varios canales en un mismo vínculo. Si bien la velocidad básica usada en las redes digitales se encuentra estandarizada en 64 kb/s, las velocidades de los órdenes de multiplexación en cambio forman varias jerarquías.

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T1 1544Kbps 64 Kbps E1 2048Kbps

T2 6312kBPS

T3 44736Kbps 32064kBPS

T4 274176Kbps 97728Kbps E4 139264Kbps

EU JAPON Europa

E2 8448Kbps

E3 34368Kbps

Figura 1.12

1.3.3 Trama E2 En la trama E2 está formada por cuatro E1. Debemos de tener en cuenta que las cuatro velocidades de las tributarias E1 tienen un margen de tolerancia de 50 ppm, por lo que no son síncronas sino plesiócrona.

Figura 1.13

Para adaptar estas cuatro señales plesiócronas al reloj del equipo multiplexor se hace uso de una justificación por impulsos positivos.

Es muy importante recalcar que la memoria se lee a una velocidad más rápida que la de escritura, por lo que es necesario colocar un bit de relleno para igualar las velocidades. Simplemente se puede definir un bit determinado como bit de relleno por cada sistema tributario.
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En caso que los tres bits de información de relleno (St) se hayan activado a 111, entonces el bit que podría ser de relleno no contiene información útil, mientras que si están activados a 000 entonces el bit que podría ser de relleno contienen información útil.

Figura 1.14

Velocidad de lectura # 4 /

=

=

848 = 212 4

Duración de la trama de impulsos es: #

=

=

848 = 100,379 8,448
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Velocidad de Escritura = = 2,048 ∙ 100,379 = 205,5762

Velocidad de lectura – velocidad de escritura − − = 212 − 205,5762 = 6,4238

Palabra de alineación de trama y servicio 12 =3 4

.

=

Información de relleno St =3

Justificación = − −
.

−

= 6,4238 − 3 − 3 = 0,4238 = 0,4238 100%
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= 42,38%

Carga útil de un E2 = 100 − 42,38 = 57,62%

1.3.4 Ordenes jerárquicos superiores. Por encima de los 8448 kb/s se encuentran el tercer y cuarto orden jerárquico. El quinto orden se ha determinado para aplicaciones con interfaz para fibras ópticas. La organización de las tramas es similar. Se disponen de palabras de alineamiento de trama al inicio de cada organización de iguales características. Siempre se dispone de una alarma para informar al terminal remoto de la falta de alineamiento local. El proceso de justificación positiva es conceptualmente idéntico. El número de bits de control de justificación es 3 o 5 para corregir 1 o 2 errores. A) Trama E3

Figura 1.15

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Velocidad de lectura # 4 /

=

=

1536 = 384 4

Duración de la trama de impulsos es: #

=

=

1536 = 44,6927 34,368

Velocidad de Escritura = = 8,448 ∙ 44,6927 = 377,564

Velocidad de lectura – velocidad de escritura − − = 384 − 377,564 = 6,4358

Palabra de alineación de trama y servicio 12 =3 4

.

=
22

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Información de relleno St =3

Justificación = − −
.

−

= 6,4358 − 3 − 3 = 0,4358 = 0,4358 100% = 43,58% Carga útil de un E3 = 100 − 43,58 = 56,42% B) Trama E4

Figura 1.16

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Velocidad de lectura # 4 /

=

=

2928 = 732 4

Duración de la trama de impulsos es: #

=

=

2928 = 21,0248 139,264

Velocidad de Escritura = = 34,368 ∙ 21,0248 = 722,5809

Velocidad de lectura – velocidad de escritura − − = 732 − 722,5809 = 9,4191

Palabra de alineación de trama y servicio 16 =4 4

.

=

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Información de relleno St =5

Justificación = − −
.

−

= 9,4191 − 4 − 5 = 0,4191 = 0,4191 100% = 41,91%

Carga útil de un E3 = 100 − 41,91 = 58,088%

1.3.5 Comparación entre tramas NOMBRE VELOCIDAD (Mbps) TOLERANCIA (ppm) Nº DE CANALES E1 E2 E3 E4 2.048 8,448 34,368 139,264 ±50 ±30 ±20 ±15
Tabla 4/comparación entre tramas

30 120 480 1920

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1.3.6 Características de la Jerarquía Digital Plesiocrona • • • • Se usan en sistemas punto a punto La multiplexación se la realiza bit por bit. No tiene capacidad para realizar operaciones de operación, administración y mantenimiento. La diferencia de fase entre lectura y escritura es negativa y no debe llegar a cero porque se cruzan los punteros.

1.4.- JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA SDH

1.4.1.- introducción La Jerarquía digital síncrona (SDH) (Synchronous Digital Hierarchy), se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. Bajo el nombre de SONET y posteriormente el CCITT en 1989 publicó varias recomendaciones donde se define con el nombre de SDH.

La primera generación de sistemas de fibra-óptica en las redes de telefonía pública utilizaba una arquitectura propietaria, código de línea de equipamiento, formatos de multiplexación y procedimientos de mantenimiento. Los usuarios de este equipamiento requerían de compatibilidad para poder mezclar y conectar equipos de diferentes vendedores.

SDH también está definido para funcionar con enlaces de radio, satélite e interfaces eléctricas entre los equipos.
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Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el proceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico se implantaría paulatinamente y debía convivir con la jerarquía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que la ITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbps.

Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura y el conjunto, después de un proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura STM-1.

Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel de Byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4, STM-16 y STM-64.

SDH posibilita un importante incremento en la flexibilidad y el ancho de banda disponible que provee grandes ventajas respecto de los viejos sistemas de telecomunicaciones.

Estas ventajas incluyen:
o

Reducción en la cantidad de equipamiento y un incremento en la eficiencia de la red.

o

Provisión de bytes de overhead y payload – los bytes de overhead permiten la administración de los bytes de payload sobre una base individual y facilitan la seccionalizacion de fallos centralizada.

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o

Definición de un formato de multiplexion sincrónico para trabajar con señales digitales de bajo nivel (como 2, 34 y 140Mbps) que simplifica en gran medida la interface a los switches digitales, cross-connects digitales y multiplexores adddrops.

o

Disponibilidad de un conjunto de estándares, que permiten inter-operatividad multi-vendedor.

o

Definición de una arquitectura flexible capaz de adaptarse a futuras aplicaciones, con una variedad de tasas de transmisión.

Una de las ventajas fundamentales de SDH es el hecho de que es sincrónico. Actualmente, la mayoría de los sistemas de fibra y multiplexación son plesiócronas. Esto significa que el tiempo puede variar de equipo en equipo debido a que están sincronizados con diferentes relojes.

Como SDH es sincrónico, permite multiplexación y demultiplexación en un nivel-simple.

Esta multiplexación en nivel-sencillo elimina el hardware complejo, y por lo tanto decrementa el costo del equipamiento mientras se mejora la calidad de la señal.

En las redes plesiócronas, una señal entera debe ser demultiplexada para poder acceder a un canal particular; luego los canales no accedidos tienen que ser remultiplexados para poder ser enviados a lo largo de las redes a su propio destino. En el formato SDH, solo aquellos canales que son requeridos en un punto particular son demultiplexados, por lo tanto se elimina la necesidad de re-multiplexar. En otras palabras, SDH crea canales individuales "visibles" y pueden ser fácilmente agregados o eliminados. Acá el formato básico de una señal SDH permite cargar muchos servicios diferentes en su Contenedor Virtual (VC) debido a su ancho de banda

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flexible. Esta capacidad permite la transmisión de servicios de conmutación de paquetes de alta velocidad, ATM, video contribución, y video distribución.

1.4.2.- SDH: principios básicos La primera jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico) de 155.520 Mb/s. Este valor coincide con el triple de STS-1 de la red SONET (3 x 51.84 Mb/s = 155.52 Mb/s).

Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo definido el CCITT el 4 x STM-1 = 622.08 Mb/s y 16 x STM-1 = 2488.32 Mb/s (aproximadamente 2.5 Gb/s)7, encontrándose en discusión sistemas STM-8, STM-12 y STM-64 (10 Gbits/s).

Todas las señales tributarias, de cualquier jerarquía y origen, deben poder acomodarse a la estructura sincrónica del STM-1.

Los tributarios (sincrónicos o plesiócronos) se acomodan en un contenedor C (Container) que será distinto para cada velocidad. A cada contenedor se le agrega un encabezado o sobrecapacidad de reserva llamada tara de trayecto (TTY) o POH (Path Overhead) para operación, administración y mantenimiento, y un puntero, PTR, formándose lo que se conoce como unidad tributaria TU (Tributary Unit). Finalmente las TU son multiplexadas byte a byte (cada uno equivale a 64kb/s) y con el agregado de información adicional de administración de la red, se forma el módulo STM-1.

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Si se desea niveles superiores, basta con volver a multiplexar byte a byte (por simple intercalación) N módulos STM-1, para obtener STM-N.

1.4.3.- Problemas de la jerarquía digital síncrona El principal problema a resolver es la necesidad de sincronizar todos los nodos de la red. La idea del desarrollo de la SDH es una extensión de la trama síncrona de 2Mbit/s del sistema PDH hacia velocidades superiores.

La trama de 2Mb/s es síncrona. Lo que esto significa es que los intervalos de tiempo son sincrónicos al encabezamiento de la trama: una vez sincronizado a la trama, un receptor puede extraer la información contenida en la trama sencillamente contando bytes hasta llegar a la posición deseada y copiando los bytes allí contenidos en una memoria. Para insertar información en un intervalo de tiempo, el procedimiento sería igualmente sencillo: una vez alineado a la trama, el transmisor puede transferir los datos de su memoria al intervalo de tiempo adecuado, el cual encuentra contando los bytes desde la palabra de alineación de trama.

La trama de 2Mb/s es sincrónica con sus tributarios de 64kb/s (cosa que no sucede con las tramas de 8, 34, 140 o 565 Mb/s). En la práctica ocurre que estos tributarios no siempre son sincrónicos y las centrales de conmutación y los crossconnects tienen que periódicamente introducir deslizamientos o slips cada vez que haya un defasaje grande entre carga que ingresa a la memoria elástica a la entrada del MUX y la señal multiplexada de 2Mb/s.

La velocidad con que llegan y se escriben en las memorias elásticas los datos de cada canal es determinada por la velocidad de línea de la trama recibida. La velocidad con que se leen los datos se encuentra condicionada por el reloj interno de
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la central o cross-connect, con el cual generan las tramas que transmiten. Si la información a la entrada llega más rápidamente de lo que puede ser leída, la memoria elástica se llena hasta desbordar. Para evitar el desborde, el nodo de la red tira uno o varios octetos de información a la basura, vaciando la memoria elástica y permitiendo que de nuevo se vaya llenando lentamente (según la diferencia entre los relojes de escritura y lectura) hasta que sea necesario un nuevo vaciado. Esta acción corta un trozo de la secuencia de bytes transmitidos, constituyendo un slip negativo.

Puede darse el caso contrario. Si el reloj de escritura es más lento que el de lectura, la tendencia de la memoria elástica es a vaciarse. Cuando esto ocurre el nodo de la red deja de leer información reciente, transmitiendo uno o varios octetos viejos sin borrar el contenido de la memoria elástica, que de esta forma se vuelve a llenar. Estas repeticiones se llaman slips positivos.

Los deslizamientos normalmente no son perjudiciales para las señales de voz, sin embargo pueden traer problemas en la transmisión de datos.

Aplicar este concepto a la SDH sería inadmisible, ya que si los nodos introdujeran slips, los receptores perderían el sincronismo al perder o ver repetidos trozos de secuencia.

1.4.4.- SDH: formación y estructuras multiplex En SDH la carga se acomoda en contenedores. Cuando esta carga es plesiócrona, es necesario adaptar el reloj de la carga al reloj de los contenedores. El procedimiento es similar al utilizado en los MUX PDH. La capacidad de carga es ligeramente superior a la necesaria. Estos contenedores disponen de bits adicionales que pueden o no contener información, así como bits que indican si en esas
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posiciones va o no información, es decir se utiliza justificación por bits (relleno adaptativo). Una vez creado el contenedor en los multiplexores de frontera, la red ya no tiene que mirar dentro del mismo hasta el punto en el cual el contenido es devuelto a un elemento de la red. Como ya se dijo, el ajuste de velocidades de los contenedores entre nodos se hace a través de los punteros. Cada uno de los contenedores creado recibe un encabezamiento, llamado tara de trayecto (TTY o POH). El POH contiene información para uso en los extremos del trayecto (canales de servicio, información para verificación de errores, alarmas, etc.). Los punteros apuntan al primer byte del encabezamiento de trayecto. Los contenedores a los cuales se ha agregado su POH se llaman contenedores virtuales VC (Virtual Container). Cada uno de los VC es transportado en un espacio al cual está asignado un puntero, que indica el primer byte del VC respectivo. Las señales tributarias (como puede ser una de 140 Mb/s) se disponen en el VC para su transmisión extremo a extremo a través de la red SDH. El VC se ensambla y desensambla una sola vez, aunque puede atravesar muchos nodos mientras circula por la red.

Los punteros correspondientes a cada contenedor se encuentran en posiciones fijos respecto al elemento de multiplexación en el cual los contenedores son mapeados. Los VC bajos son mapeados en relación a contenedores más altos. Los VC altos son mapeados en relación a la trama STM-n. Por lo tanto los contenedores altos contienen también un área de punteros para los VC bajos (llamados unidades tributarias). Está claro que si en lugar de tributarios bajos los VC reciben señales digitales SDH, ellos no contienen ningún área de punteros, porque no hay unidades tributarias a localizar dentro de los mismos, sino que su área de carga está ocupada por una gran señal sincrónica. Los VC altos que son mapeados en relación a la trama STM-n son llamados unidades administrativas (AU).

Por lo tanto, la trama STM-n siempre contendrá un área de punteros para las unidades administrativas.
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El contenedor define la capacidad de transmisión sincrónica del tributario. La frecuencia de éste se incrementa mediante justificación positiva para acomodarla y sincronizarla con STM-1. Al agregar la información adicional POH se forma lo que se denomina contenedor virtual VC (Virtual Container). Posteriormente se agrega el puntero PTR, que es el direccionamiento de cada VC dentro de la estructura, obteniéndose la unidad tributaria TU. El proceso puede observarse en la figura:

Señal Plesiócrona

Contenedor C

Contenedor virtual VC Sobre capacidad POH

Unidad Tributaria TU

Puntero PTR

Figura 1.17

Este conjunto constituye una unidad interna de la estructura. En caso que pueda ser transferida entre distintos STM-1, se denomina unidad administrativa AU (Administrative Unit). Plesiocrona corazón.

Varias TU idénticas, forman un grupo de unidades TUG (Tributary Unit Group). Varios TUG idénticos forman nuevamente una AU, la que con el agregado de un encabezado de sección SOH (Section Overhead) con la información de operación, administración de la red, completa el STM-1.
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1.4.5.- SDH: estructura de trama sincrónica Una trama de flujo de señales serie puede representarse mediante un mapa bidimensional, que consta de N filas y M columnas. Cada celda representa un byte de 8 bits de la señal sincrónica. El byte que aparece en la casilla superior izquierda (F) actúa como marcador y sirve para localizar el comienzo de la trama.

Figura 1.18

La estructura de la trama del módulo de transporte sincrónico STM-1 es la que puede observarse en la figura siguiente:

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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA FUNDAMENTOS DE TRANSMISION Figura 1.19

En un caso general, la carga transportada no es sincrónica a la trama, para eso existe un puntero como medio de ubicación dentro del espacio de carga síncrono, que indica la posición donde comienza la información útil, que es transportada dentro del VC. El espacio de carga síncrono (ya sea que lleve un VC ocupándolo o no) se llama TU o AU. Se denomina AU cuando la zona de carga es síncrona con la trama de la figura anterior.

Un ejemplo sería una señal PDH de 140Mb/s transportada en un VC-4 que alineado usando punteros en la AU-4.

Se dice TU cuando el espacio de carga es síncrono a un VC de orden superior (VC-3 ó VC 4). Por ejemplo, 63 señales de 2Mb/s mapeadas en contenedores VC-12 alineadas en TU-12 (los que a su vez se agruparán en un VC-4).

La trama la forman 9 líneas (o secuencias) de 270 bytes cada una. La secuencia de transmisión se inicia en el byte 1 de la línea 1 hasta el byte 270 de la misma línea, luego el byte 1 de la línea 2 y así sucesivamente hasta el byte 270 de la línea 9. La duración total (período de la trama) es de 125µs (o sea una velocidad de 155.52Mb/s). Este período es equivalente al de la trama de una canal PCM de 8 bits. O sea que un byte se STM-1 podría ser una canal PCM (64kb/s). Como para componer la jerarquía sincrónica se realiza intercalación de bytes, siempre es posible extraer en cualquier nivel el byte completo (por ejemplo un canal PCM).

1.4.6.- Sincronización de trama SDH

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Los órdenes superiores se obtienen por intercalación de bytes.

Figura 1.20

Antes de que pueda realizarse cualquier multiplexación en los equipos de la red SDH, deben sincronizarse primero las distintas señales de transporte SDH con los equipos de la red.

En el lado de entrada de los equipos SDH, las distintas señales de transporte pueden estar desalineadas en lo que respecta tanto a la fase de temporización como a la tasa de bits.

En el proceso de sincronización de trama, el encabezado (SOH) y el VC se gestionan de manera distinta.

Los bytes del SOH para cada una de las señales de transporte se sincronizan con la trama, para lo cual el SOH incluye 6 o más bytes de entramado (bytes F). Los bytes del VC, por otra parte, mantienen la misma relación de fase de temporización. Esto se logra volviendo a calcular el valor del puntero asociado a cada VC con el fin de dar cabida a cualquier ajuste en la fase del SOH debido a la sincronización de la trama.

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Figura 1.21 / A, B, C indican señales de transporte / F indica byte de entramado / Px indica valor de x y del byte del puntero

1.4.7.- Señales de mantenimiento en servicio La extensa gama de señales de alarma y comprobación de paridad incorporadas en la estructura de señales SDH permite realizar con eficacia pruebas en servicio. Las principales condiciones de alarma, tales como pérdidas de señal (LOS), pérdidas de trama (LOF) y pérdida de puntero (LOP), provocan la transmisión de señales de indicación de alarma (AIS) a la siguiente etapa de proceso.

Se generan distintas AIS, dependiendo del nivel de la jerarquía de mantenimiento que se ve afectada. En respuesta a las diferentes señales AIS y a la detección de graves condiciones de alarma de receptor, se envían otras señales de alarma a las anteriores etapas del proceso para advertir de los problemas detectados en las siguientes etapas.

Esta señal se llama fallo de recepción en extremo remoto (FERF) se envía a etapas anteriores en el SOH de la sección multiplexora que haya detectado una condición de alarma AIS, LOS ó LOF; una condición de alarma remota (RAI) para un trayecto de orden superior se eleva después de que un equipo que termina un trayecto haya detectado una condición AIS o LOP de trayecto; de forma similar, una condición de alarma remota (RAI) para un trayecto de orden inferior se eleva después
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de que un equipo que termina un trayecto de orden inferior haya detectado una condición AIS o LOP de trayecto de orden inferior.

El monitoreo del rendimiento en cada nivel de la jerarquía de mantenimiento se basa en comprobaciones de paridad mediante entrelazado de bits (BIP) calculadas en cada trama. Estas comprobaciones BIP se insertan en los SOHs asociados a la sección de regeneración, la sección multiplexora y los tramos de mantenimiento de trayecto. Asimismo, los equipos que terminan tramos de trayecto HO (orden superior) y LO (orden inferior) producen señales de error en bloque en extremo remoto (FEBE) en función de errores detectados en los BIPs de trayecto HO y LO, respectivamente, Las señales FEBE se elevan hasta el extremo de origen del trayecto.

1.4.8.- Sincronización y temporización en SDH Las redes de transmisión actuales se desarrollaron sobre la base de la PDH, y por lo tanto no necesitaban en si mismas una sincronización, sin embargo la operación sincrónica de la red proporciona ventajas importantes, de manera que mucho operadores construyeron una red paralela para suministrar la distribución de la referencia de sincronización. Estos canales se suministran casi exclusivamente por grupos múltiplex primarios a 1544 kb/s (EE.UU.) y 2048 kb/s (Europa).

El principio de conmutación utilizado en las centrales telefónicas digitales requiere que todos los conmutadores de red funciones sincronizados. Lo mismo ocurre con una red de cross-connects.

Esto implica que cada nodo reciba su referencia de sincronización desde un única fuente.

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En la práctica, todos los operadores importantes proporcionan su propia fuente de referencia primaria (PRS) y una red sincrónica de relojes esclavos utilizados para sincronizar centrales de conmutación individuales. La información de referencia de sincronización se distribuye mediante señales de 2mb/s. Las PRS se especifican con tolerancias muy precisas (Rec.G.811 UIT-T) de 1x10-11

1.4.9.- Aplicaciones La SDH genera una nueva serie de productos, desde los multiplexadores necesarios para las nuevas transiciones de nivel, equipos de línea para fibra óptica para 155.52 Mb/s y 622.08 Mb/s, sistemas de radio, "cross-connect" (con conexión cruzada) programables, "drop-insert" (derivación y agregado) también programables en cualquier nivel, y todas las combinaciones posibles integradas, como por ejemplo multiplexores con drop-insert ADM (Add Drop Multiplexer), etc. Pueden desarrollarse equipos de línea con tributarios ópticos, gracias a que las señales son sincrónicas

Los "drop-insert" (DI) permiten derivar señales e insertar nuevas de menor capacidad en una línea M principal, facilitado también por el sincronismo.

Pero el equipo con mayor futuro, en las redes de telecomunicaciones es el "cross-connect" (CC) que permite reordenar, derivar e insertar señales, sobre todo si las mismas son de niveles bajos, por ejemplo 2 Mb/s en 620 Mb/s, ya que en la SDH no es necesaria la demultiplexación como en la asincrónica. Los equipos de "crossconnect" se definen por su nivel de acceso y por su nivel de conmutación.

La aplicación de estos equipos redunda en una mayor flexibilidad de las redes. Si se analiza el ejemplo de la figura siguiente, desde una estación central de
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administración de la red A, puede controlarse la capacidad de transmisión entre cada una de las estaciones B, C, D y E, comandando por ejemplo los CC o los DI en esos nodos. En algún caso puede quedar interrumpido el enlace B-C, pudiendo reorientarse el tráfico a través de B-D-C, eligiendo directamente los canales a transferir de ruta. En otro caso puede ocurrir que en D se produzca una demandan transitoria importante con motivo de algún evento especial, debiéndose incrementar la ruta B-D.

En un tercer caso puede requerirse un alquiler de troncales punto a punto exclusivos entre D y E.

Todos estos casos y muchos otros se resuelven de una manera mucho más sencilla con la estructura SDH, dando lugar al concepto de manejo integral de redes de telecomunicaciones (TMN, Telecommunications Management Network).

Figura 1.22 / la red SDH solo provee los circuitos de transporte para las señales, las funciones de operaciones, administración y mantenimiento (OAM) son realizadas por un programa que corre en el computador de gestión de red

La transición hacia redes totalmente sincrónicas llevará algún tiempo, pero con las ventajas técnicas y económicas que ofrece, es fácil comenzar por los enlaces nuevos o ampliaciones punto a punto que no interfieren con las redes asincrónicas ya
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existentes, o en líneas de larga distancia reunir sistemas de 140 Mb/s en un STM-4 por incremento de tráfico.

Otro campo posible de aplicación es en las redes de abonados digitales, sobre todo por la casi inexistencia de redes asincrónicas de este tipo.

1.4.10.- Estrategias de migración de PDH a SDH Un tema importante es el balance entre las ventajas ofrecidas por el sistema SDH y el costo inherente a invertir en estas redes. Se impone entonces una estrategia de evolución desde PDH a SDH. Hay tres caminos alternativos, cada uno con sus ventajas y desventajas, algunos operadores de redes pueden encontrar necesario adoptar estrategias mixtas como la mejor respuesta al estado actual de sus redes y requerimiento de servicios.

Los acercamientos son: • • • TOP-DOWN (método de capa o nivel) BOTTOM-UP (método de rama o isla) PARALLEL (método de extensión (overlay))

A) Método de capa Este método está destinado a los operadores que se hallan aún en introduciendo digitalización dentro de las redes troncales, o para quienes necesitan soportar nuevos servicios en las capas superiores de sus redes interurbanas. El primer paso consiste en introducir SDH a nivel de súper nodos, conectando un grupo de nodos PDH con sistemas SDH STM-4 o STM-16. La interconexión a
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una red PDH es a través de un puente (gateway), generalmente un cross-connect. A este nivel los equipos de cross-connect deben ser de banda amplia (BDCS: broadband cross-connect) con interfaces de 140 o 155 Mb/s. El próximo paso es convertir la próxima capa a SDH, eliminando los puentes.

B) Método de isla Esta estrategia instala SDH a niveles bajos e intermedios de la red, proveyendo islas de SDH para brindar mejor servicio a grupos de usuarios seleccionados (por ejemplo centros financieros, centros de comercio, etc). Con posterioridad el operador se verá obligado a instalar SDH a otro nivel de la red, como en el caso anterior será necesario utilizar puentes para conectarse con la red PDH.

A este nivel, los cross-connects deben ser de banda ancha (WDCS: wideband cross-connect), interconectando sistemas de transporte STM-1 a través de interfaces de 155 Mb/s (o 140Mb/s usando puentes).

C) Método paralelo En este caso, el SDH es instalado extendiendo la red PDH por algunos nodos. La intención es implementar nuevos servicios (como videoconferencia, interconexión de LANs, etc) y poder tomar ventaja de todas las funciones del SDH en forma inmediata.

Los puentes hacia la red PDH se seguirán necesitando.

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Esta estrategia es atractiva para los operadores con rápido crecimiento de tráfico, y para quiénes adicionar la funcionalidad del SDH mientras incrementan la capacidad de la red.

METODO CAPA

ISLA

PARALELO

VENTAJAS Rápido proceso una vez que una cantidad mínima de equipos se ha instalado. Todas las ventajas de SDH en los niveles más altos de la red Sustancial e inmediatas mejoras en la calidad y acceso a los servicios; posibilidad de compartir puentes entre varias islas para disminuir la inversión inicial. Permite que aéreas de bajo trafico (zona rural) puedan migrar cuando su trafico carezca y no antes. Provee un sistema completo SDH para poner a prueba. Permite introducir servicio de premios y capacidades adicionales.

DESVENTAJAS La inversión precede a los beneficios, utilización inicial baja de los recursos de SDH

La funcionalidad completa del SDH no se obtiene a nivel nacional.

Costo adicional de dos redes. Administración compleja de red. Los puentes pueden ser costosos y no reutilizables.

Tabla 5/ Estrategias de migración de PDH a SDH

1.4.11.- Conclusiones SDH ofrece dos beneficios principales: gran flexibilidad de configuración en los nodos de la red y aumenta las posibilidades de administración tanto del tráfico como de los elementos de la red.

Esto hace que una red pueda ser llevada desde su estructura de transporte PDH pasiva a una que activamente transporte y administre información.

Alguna de las características del SDH son:
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• • •

Auto-Reparable : reenrutamiento automático del tráfico sin interrupción del servicio Servicios/demanda: rápida provisión de servicios punto a punto bajo demanda. Acceso flexible: administración flexible de una gran variedad de servicios de ancho de banda fijo.

El estándar SDH también favorece la creación de estructuras de redes abiertas, incrementando la competencia en la provisión de servicios.

En la siguiente tabla se muestra una comparación entre las jerarquías digitales plesiosincrónicas (PDH) y sincrónicas (SDH).

PDH Tipo de red Tipo de multiplexado Estructura de trama Adaptación de tiempo Plesiócrona Asincrónico, intercalación por bits Distinta para cada nivel Justificación positiva de bits Sincrónica.

SDH

Sincrónico con punteros. Intercalación por byte Idéntica en todos los niveles. Justificación positiva-ceronegativa de byte.

Acceso a canales de bajo nivel

Solo por demultiplexado

Por simple evaluación del puntero

Velocidades máximas

No especificadas las mayores de 140Mbps
Tabla 6/conclusiones

Especificada Nx155,52Mbps hasta N=255

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1.5.- REDES Y SERVICIOS FRAME RELAY

1.5.1.- Introducción Frame Relay constituye un método de comunicación orientado a paquetes para la conexión de sistemas informáticos. Se utiliza principalmente para la interconexión de redes de área local (LANs, local área networks) y redes de área extensa (WANs, wide área networks) sobre redes públicas o privadas. La mayoría de compañías públicas de telecomunicaciones ofrecen los servicios Frame Relay como una forma de establecer conexiones virtuales de área extensa que ofrezcan unas prestaciones relativamente altas.

Frame Relay es una interfaz de usuario dentro de una red de conmutación de paquetes de área extensa, que típicamente ofrece un ancho de banda comprendida en el rango de 56 Kbps a 2.048 Mbps. Frame Relay se originó a partir de las interfaces ISND y se propuso como estándar al Comité consultivo internacional para telegrafía y telefonía (CCITT) en 1984. El comité de normalización T1S1 de los Estados Unidos, acreditado por el Instituto americano de normalización (ANSI), realizó parte del trabajo preliminar sobre Frame Relay.

Las conexiones a una red Frame Relay requieren un router y una línea desde las instalaciones del cliente hasta el puerto de entrada a Frame Relay en la compañía de telecomunicaciones. Esta línea consiste a menudo en una línea digital alquilada como E1 aunque esto depende del tráfico.

Posibles métodos de conexión en área extensa:

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•

Método de red privada: En este método, cada instalación necesita tres líneas dedicadas (alquiladas) y routers asociados, para conectarse con cualquiera de los otros lugares, con un total de seis líneas dedicadas y 12 routers.

•

Método de Frame Relay: En este método de red pública, cada instalación requiere una única línea dedicada (alquilada) y un router asociado dentro de la red Frame Relay. Los paquetes recibidos de múltiples usuarios se multiplexan sobre la línea y se envían a través de la red Frame Relay a sus destinos.

Un circuito virtual permanente (PVC, permanent virtual circuit) consiste en un trayecto predefinido a través de la red Frame Relay que conecta dos puntos finales. El servicio Frame Relay proporciona PVCs situados donde hayan especificado los clientes, entre los emplazamientos designados. Estos canales permanecen activos continuamente y están garantizados, con objeto de proporcionar un nivel específico de servicio, que se ha negociado con el cliente. Los circuitos virtuales conmutados se añadieron al estándar Frame Relay a finales de 1993. Así, Frame Relay se ha convertido en una auténtica red de conmutación "rápida" de paquetes.

1.5.2.- Características Técnicas Al haber sido desarrollado mucho después que la tecnología X.25, Frame Relay se adapta mejor a las características de las infraestructuras de telecomunicaciones actuales. La norma está descrita sólo sobre las dos primeras capas o niveles del modelo OSI, a diferencia de X.25, que llega hasta el Nivel 3 de red, en el cual se consignan las funciones de control del flujo y la integridad de los datos. Por tanto, al estar liberado de estos cometidos, Frame Relay resulta mucho más rápido que X.25, que como fue concebida inicialmente para operar con circuitos analógicos, utiliza procedimientos de control de errores, frecuentemente pesados, lentos y complejos.

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La evolución tecnológica ha logrado mejorar la calidad de las líneas, permitiendo desplazar el control de los errores a los propios equipos situados en los extremos de la comunicación, que pueden interpretar las señales de control de flujos generadas por la red.

En todos estos aspectos técnicos reside la fuerza de Frame Relay, que, además, permite al usuario pagar sólo por la velocidad media contratada y no sobre el tráfico cursado.

CIR (Committed Information Rate) es un parámetro de dimensión de red específico de Frame Relay que permite a cada usuario elegir una velocidad media garantizada en los dos sentidos de la comunicación para cada circuito virtual ( CV). Como no todos los CVs utilizan en un mismo momento dado su ancho de banda reservado, un determinado CV puede emitir parte de su carga hacia los otros. Es obvio que esta gestión dinámica del ancho de banda interesa particularmente a los responsables de telecomunicaciones de las empresas, sobre todo a la hora de tratar el tráfico en ráfagas propia de la interconexión de redes locales. En resumen, Frame Relay permite dividir estadísticamente el ancho de banda entre diferentes circuitos virtuales.

Los beneficios aportados por Frame Relay pueden ser analizados desde tres criterios básicos: tarificación, multiplexación y tráfico en ráfagas. Por lo que se refiere a la tarificación, hay que decir que buena parte del éxito de Frame Relay se explica por la independencia de su coste respecto a la distancia. En este punto, este tipos de servicios obedece a una lógica inversa a la de las líneas alquiladas, donde el factor distancia es fundamental a la hora de fijar los costes.

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En Frame Relay, se pueden poner en servicio varios circuitos virtuales sobre una misma interfaz física. Esta forma de multiplexación favorece el mallado completo de una red sin provocar los gastos elevados inherentes a la instalación de múltiples líneas especializadas y de sus respectivos interfaces. También es este sentido se explica la amenaza real que representan los servicios Frame Relay para el negocio de líneas alquiladas. Así, por ejemplo, gracias al CIR una empresa que disponga de varios centros puede optar por instalar una red mallada basada en Frame Relay con velocidades de 32 ó 64 Kbps desde la oficina central hacia dichos centros y de 16kbps en el sentido inverso.

Por último, Frame Relay se adapta perfectamente al tráfico en ráfagas, propio de las aplicaciones cliente/servidor o de interconexión de redes locales. Según un estudio de Vertical System Group, el ratio coste/rendimiento ofrecido por esta tecnología resulta la más ventajosa en configuraciones de red en las que el tráficopunta medio es igual o superior a tres y cuya utilización del ancho de banda total es del 35%

1.5.3.- Servicios de Voz y Datos en Frame Relay Durante mucho tiempo, a la vez que los servicios Frame Relay comenzaban a captar el interés de los usuarios europeos en aplicaciones específicas, como la interconexión de redes locales, los operadores se han visto obligados a desaconsejar su uso para soportar comunicaciones de voz. Por razones de tipo tecnológico y de tipo normativo, ésas eran las reglas del juego a las que las necesidades de los usuarios se han venido plegando. Sin embargo, desde hace apenas unos meses, el mensaje es otro muy distinto: no sólo los operadores están ya en condiciones de proporcionar servicios Frame Relay capaces de cursar tráficos de voz y datos gracias a los avances técnicos, sino que, además, la legislación que regula el uso corporativo de la telefonía ha clarificado y ampliado el concepto de Grupo Cerrado de Usuarios, liberalizándolo de hecho en el ámbito interno de las empresas.

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En consecuencia, una nueva ola de ofertas Frame Relay están apareciendo que intentan explotar el indudable atractivo que supone soportar sobre una misma lineal las transmisiones de voz, fax y datos de las corporaciones con las consiguientes ventajas económicas (mayor aprovechamiento del ancho de banda, tarifa plana...) y de control (un sólo operador y gestor de todos los servicios). Y si las circunstancias lo aconsejan, siempre queda la posibilidad de que las organizaciones instalen, operen y gestionen por sí mismas sus propias redes Frame Relay.

1.5.4.- Compartimiento de ancho de banda La integración de servicios comporta una serie de beneficios, como la gestión única y el Compartimiento de ancho de banda entre servicios. El hecho de integrar en una sola red servicios que antes eran proporcionados por redes diferentes posibilita gestionar una única red en lugar de varias. Y esta reducción del número de redes reduce los costes de gestión.

Mientras servicios distintos se transmiten por redes distintas, al ancho de banda contratado en una red, aunque no se use, no está disponible a los servicios de otras redes.

Con la integración de servicios, al ancho de banda contratado se pone en cada momento a disposición de quien lo necesite. Por ejemplo, en los momentos en que no haya conversaciones vocales todo el ancho de banda contratado puede ser usado para la transmisión de datos. De esta forma el cliente siempre obtiene el máximo rendimiento de la capacidad que paga.

Los servicios Frame Relay de voz y datos se componen de cuatro elementos: equipo multiplexor instalado en el domicilio del cliente, línea de acceso a la red de
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datos, facilidades de transporte dentro de la red Frame Relay y servicio de gestión. El multiplexor es un equipo tipo FRAD (Frame Relay Access Device) con capacidad para el tratamiento de voz. El cliente conecta sus equipos de voz (centralitas, equipos multilínea o teléfonos) y datos (terminales, routers, ordenadores host…) al equipo multiplexor. El multiplexor envuelve (encapsula) todo ese tráfico en tramas Frame Relay para hacer posible su transmisión a través de la red de datos. Voz y datos se mantienen en tramas distintas.

En el caso de la voz, previamente se digitaliza si el dispositivo conectado es analógico, y a continuación se comprime. La compresión permite reducir los 64 Kbps de la voz digitalizada a 8 Kbps gracias al uso de algoritmos de predicción lineal (CELP). Además, se dispone de la facilidad de supresión de silencios, que consiste en transmitir sólo cuando el usuario habla. Mientras un usuario permanece en silencio escuchando a su interlocutor no se transmite nada a través de la red, pero sí se genera un ruido confortable en el extremo distante para evitar que el interlocutor remoto tenga la sensación de que se ha cortado la comunicación.

Por la línea de acceso a la red, única para cada oficina del cliente, viajan las tramas Frame Relay de voz y datos. El equipo multiplexor resulta imprescindible para insertar tráfico de diferentes servicios en una sola línea física. La velocidad de esta línea se dimensiona de acuerdo con los requerimientos de canales de voz y velocidades de datos del cliente.

Pero no es necesario reservar una parte de esa capacidad para la voz; todo el ancho de banda está a disposición de quién lo necesite. Por ejemplo, durante las horas de oficina en que normalmente son frecuentes las comunicaciones de telefonía, los datos dispondrán de la pequeña capacidad no usada por la voz. Sin embargo,

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durante la noche, período que es previsible que no hay llamadas telefónicas, todo el ancho de banda podrá ser usado por los datos.

1.5.5.- Circuitos Virtuales Una vez las tramas llega a la red de datos, son transportadas a su destino a través de circuitos virtuales definidos en el momento de la contratación del servicio. Para asegurar la calidad de la voz las tramas de voz viajan por circuitos virtuales deferentes a los de las tramas de datos. De esta forma es posible configurar la red de modo que se dé el tratamiento más adecuado a cada tipo de tráfico.

El tráfico de voz es muy sensible a los retardos, por lo que los circuitos virtuales de voz se configuran como prioritarios y sensibles al retardo. Por contra, el tráfico de datos no es tan sensible al retardo pero es mucho más impulsivo, es decir, requiere altas velocidades durante cortos intervalos de tiempo. Por esta razón los circuitos virtuales de datos se configuran como no prioritarios y con maximización del caudal.

El último componente del servicio es la gestión, que es uno de los aspectos que proporciona un mayor valor añadido al servicio. El operador puede encargarse de instalar, mantener, supervisar y reparar el servicio extremo a extremo, es decir, desde los puntos donde el cliente conecta sus equipos al multiplexor.

Además, lo conveniente es que los operadores dispongan de centros de control a nivel nacional nivel con un equipo de profesionales cualificados supervisa y controla las redes de los clientes, gracias a la ayuda de equipos de gestión de la más avanzada tecnología.

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Esto permite detectar cualquier fallo incluso antes de que el cliente se dé cuenta. Ante cualquier problema el cliente dispone de un punto de contacto único, donde en un plazo mínimo de tiempo se le diagnosticará la avería y se desencadenarán las actuaciones necesarias para subsanarlas. Dentro de la gestión se incluyen cambios de configuración y actualización de versiones de software, que se realizan de forma remota desde el centro.

1.5.6.-Posibles problemas de VoFR

A) Retardo en la comunicación La calidad de la voz es extremadamente susceptible a los retardos. Estos, a su vez, se ven influidos por varios factores, como el número de saltos entre conmutadores cuatro se considera como el número óptimo antes de que la calidad de la voz se deteriore), el tipo detroncal desplegada (Frame Relay, ATM), distancia (regional, nacional, internacional), actividad de red y congestión (pocos usuarios, muchos usuarios, tipo de tráfico) y compresión de voz (la

codificación/decodificación incrementa el retraso).El retardo de extrema a extremo, caracterizado por que los paquetes de voz llegan tras largas interrupciones fijas, provoca conversaciones interrumpidas parecidas a las experimentadas en las comunicaciones por satélite. En casos extremos conduce además al fenómeno conocido como "hablar doble". Por su parte, el retardo diferencial, en el que el retardo entre paquetes de voz es variable, produce conversaciones entrecortadas y un deterioro perceptible de la calidad de la voz.El retardo es menos problemático en las redes privadas. Cuando los FRADs están conectados por líneas alquiladas en una red mallada, sin conmutadores en medio, el retardo es causado por el mecanismo de prioridad de acceso y la codificación/decodificación de la compresión de voz de los FRADs. Todo ello crea un retardo aceptable de extremo a extremo.Asimismo, si la topología de la red incluye conmutadores centrales, el gestor de red puede priorizar la voz en el conmutador. Como las variables de saltos entre conmutadores, distancia y congestión son conocidas y controlables, el retardo es más o menos constante y deja
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de suponer un factor crítico. Las redes Frame Relay públicas tienen sus propias características. Dependiendo de las variables ya mencionadas, los retardos de extremo a extremo pueden ser de entre 25 y 250 milisegundos. Y a medida que el tráfico de la red se incrementa y aparecen situaciones de congestión, el retraso diferencial puede llegar a suponer un verdadero problema. Por esas razones, los operadores no quieren comprometerse en garantizar un retardo constante como parte de su contrato de calidad de servicio. Para compensar los efectos del retraso fijo de extremo a extremo, los fabricantes incorporan canceladores de eco a sus FRAD. El retraso diferencial es tratado por la memoria intermedia (buffer) de fluctuación de fase (jitter) del FRAD, y se puede establecer manualmente a través de pruebas y errores, o automáticamente, basándose en la medida del retraso diferencial actual.

B) Priorización de tramas Para ayudar a minimizar el retardo de extremo a extremo y mitigar los efectos del retardo diferencial es preciso aplicar algún tipo de priorización a las tramas de voz y datos que entran en la red. Los fabricantes de FRAD implementan la priorización permitiendo a los usuarios la opción de definir niveles de prioridad (de 1 a 4 ó de 1 a 8) por DLCI (Data Link Connection Identifier). Pero esto puede no ser suficiente. Como la longitud de las tramas de voz y de datos no son iguales (las tramas LAN son generalmente de 1.500 bytes y las de voz de 30 a 40 bytes), es necesario contar con un mecanismo de nivelación capaz de asegurar que las tramas de voz tienen las mismas oportunidades de entrar en la red. Una solución sencilla sería asignar un DLCI por cada puerto del FRAD y fijar diferentes niveles de prioridad para los puertos de voz y los de datos. Pero, aunque económicamente factible en una red privada, esta solución resulta cara en una red pública, ya que a los usuarios se les factura según el número de PVCs (DLCIs). Por tanto, los usuarios deben encontrar una manera de reducir el número de PVCs (DLCIs) y además asegurar la prioridad de accesos. Idealmente, lo mejor sería combinar todo el tráfico de voz y datos en un sólo PVC (DLCI), pero los conmutadores de red sólo priorizan por PVC (DLCI). Los usuarios pueden evitar esta limitación enviando el tráfico de voz y otros tráficos sensibles al tiempo, como SNA, por un PVC (DLCI) y el tráfico LAN por otro. Esto es posible implementando una técnica de sub-direccionamiento
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basada en la doble encapsulación del paquete Frame Relay. Los canales de voz o datos reciben su propio DLCI, pero permanecen invisibles a la red Frame Relay, en un modo similar al mundo ATM, donde cada puerto físico tiene un identificador de Canal Virtual (Virtual Channel Identifier), si bien sólo existe un identificador de Camino Virtual (Virtual Path Identifier) por conexión WAN por destino.

La ventaja de este enfoque es que permite ahorrar dinero a los usuarios; asimismo, en caso necesario, cada sub-DLCI puede ser un número de teléfono distinto.

1.5.7.- Tipos de información Frame Relay permite el transporte de diversas fuentes de información (carga útil); fundamentalmente hay dos tipos, la carga primaria y la carga de señalización:

•

Carga útil primaria: Dentro de la carga útil primaria hay tres tipos, ellos son Voz codificada, FAX codificado o datos de MODEM en la banda de voz y tramas de datos.

•

Carga útil de señalización: Los tipos de carga de señalización son, los dígitos marcados, bits de señalización (señalización asociada al canal), indicación de falla, señalización orientada a mensaje (señalización de canal común), FAX codificado, y descriptor de información de silencio.

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Figura 23 / servicio de usuario de VoFR

1.5.8.- Multiplexación Uno de los componentes clave del transporte de voz sobre Frame Relay (VoFR) es el servicio de multiplexado, el cual soporta múltiples canales de voz y datos sobre una simple conexión Frame Relay. En la figura se puede observar como múltiples cadenas de trafico de usuario (llamados subcanales) consistentes en diferentes flujos de transmisión de voz y de datos son multiplexados a través de un DLCI (identificador de conexión del enlace de datos).

VoFr es el responsable de repartir las tramas en el receptor en el orden en que fueron enviadas por el transmisor.

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Figura 24 / Multiplexación de VoFR

1.5.9.- Subcanales y DLCIs En la figura siguiente se muestra la relación de los subcanales y los DLCIs. Las aplicaciones de los usuarios A y B son multiplexadas en un circuito virtual, identificado con DLCI 5. La aplicación del usuario C es multiplexada en otro circuito virtual, identificado con DLCI 9. Es responsabilidad del Gateway VoFR ensamblar los subcanales en la trama VoFR.

Figura 25 / relación de los subcanales y los DLCIs

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1.5.10.- Formato de las tramas El tráfico de voz y de datos es multiplexado dentro de un enlace de conexión de datos VoFR. Cada carga útil es empaquetada en una subtrama dentro del campo de información de la trama. Las subtramas son combinadas dentro de una única trama para incrementar la eficiencia de procesamiento y de transporte.

Cada subtrama contiene un encabezado y una carga útil, el encabezado identifica el subcanal de voz/datos y cuando se requiere, el tipo de carga útil y el tamaño.

En la figura siguiente un único DLCI soporta tres canales de voz y un canal de datos, en donde los tres canales de voz son empaquetados en una trama y el canal de datos es empaquetado en la trama siguiente.

Figura 26 / formato de tramas

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1.5.11.- Formato de la subtrama Cada subtrama consiste de un encabezado de longitud variable y la carga útil. La mínima longitud del encabezado es de un octeto, este contiene los bits menos significativos del identificador del canal de voz/datos junto con los indicadores de extensión y longitud. Otro octeto contiene los bits más significativos del canal de voz/datos y el tipo de carga útil está presente cuando la indicación de Extensión esta seteada. Un octeto que indica la longitud de la carga útil está presente cuando la indicación de Longitud esta activada.

8 EI

7 LI

6

5

4

3

2

1

0ctetos 1 1a 1b P

Identificación de subcanal (CID) (6 bits menos significativos) 0 reserva 0 reserva Tipo de carga útil

CID (msb)

Longitud de la carga útil Carga útil
Tabla 7/formato de la subtrama

Indicación de Extensión (octeto 1): El bit de indicación de Extensión (EI) es seteado para indicar la presencia del octeto 1a. Este bit debe ser seteado cuando el valor de identificación de subcanal es mayor a 63 o cuando se indica el tipo de carga útil.

Indicación de Longitud (octeto 1): El bit de indicación de longitud (LI) es seteado para indicar la presencia del octeto 1b. El bit LI de la ultima subtrama contenido dentro de una trama es siempre borrado y el campo de longitud de trama no está presente. Los bits LI son seteados para cada una de las subtramas precedentes a las últimas subtramas.

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Indicación de subcanal (octetos 1 y 1a): Los seis bits menos significativos de la identificación de subcanal son codificados en el octeto 1. Los dos bits más significativos de la identificación de subcanal son codificados en el octeto 1a. Un valor de cero en los dos bits más significativos está implícito cuando el octeto 1a no está incluido en el encabezado VoFR.

Tipo de carga útil (octeto 1a): Este campo indica el tipo de carga útil contenido en la subtrama.

Bits 4 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 1 2 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0

Tipo de carga

Sintaxis de transferencia de carga útil primaria Sintaxis de transferencia de dígitos marcados Sintaxis de transferencia de bits de señalización Sintaxis de transferencia de FAX Descriptor de información de silencio
Tabla 8 / bits y tipo de carga

Longitud de la carga útil (octeto 1b): La longitud de la carga útil contiene el número de octetos que siguen al encabezado. Este octeto indica la presencia de dos o más subtramas en el campo de información de la trama.

Carga útil: La carga útil contiene alguno de los tipos de carga que fueron definidos en el octeto de tipo de carga útil.

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1.5.12.- Evolución X.25/Frame Relay

A) Características básicas de X.25

• • •

Señalización dentro de banda. Multiplexación de circuitos virtuales a nivel de red. Control de flujo y control de errores tanto a nivel 2 como a nivel 3.

Estas características suponen una gran carga para el sistema. Toda esta carga puede estar justificada cuando tenemos un medio de transmisión con muchos errores. Sin embargo esto no es apropiado para muchas redes actuales, como RDSI, donde la tecnología de transmisión es muy eficiente.

Frame relay se diseña para eliminar en lo posible el overhead de X.25.

B) Inconvenientes de Frame Relay con respecto a X.25

•

Se pierde la capacidad de realizar el control de flujo y control de errores en cada uno de los enlaces de la red, pero esta funcionalidad puede ser proporcionada, extremo a extremo, por el nivel superior.

• •

Es necesaria la disponibilidad de líneas de alta calidad. No existe un estándar para la interconexión de servicios Frame Relay, como el X.75 para redes X.25.

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C) Características de Frame Relay • Se hace más eficiente el proceso de comunicación. La funcionalidad del protocolo requerida en la interfaz usuario-red se reduce, así como el procesamiento interno de la red. Esto conlleva un menor retardo y un mayor rendimiento. (Tiempo de proceso del orden de la décima parte que en X.25) • La velocidad de acceso puede alcanzar típicamente los 2Mbps frente a los 64Kbps de X.25 (se pueden superar los 2Mbps). • • Interfaz de usuario sencilla. Control de llamadas fuera de banda. La señalización del control de llamada se realiza en una conexión lógica separada de la conexión para la transmisión de los datos de usuario. • La multiplexación y conmutación de conexiones lógicas tiene lugar a nivel 2 en vez de a nivel 3, eliminando de esta manera un nivel entero de procesamiento. • La red deja de preocuparse del control de errores y del control flujo, que se hacen a nivel superior y extremo a extremo.

D) Tipos de servicios portadores de Frame Relay Frame Relaying (es un servicio no fiable, pero asegura secuencia de los paquetes) • Servicio básico de red para transferir tramas de nivel de enlace sobre D, B o H. El servicio incluye: • • Establecimiento de múltiples llamadas virtuales a múltiples destinos. La señalización de las llamadas se hace por canal común vía un protocolo de señalización sobre el canal D. • Se transmiten las tramas utilizando el protocolo de nivel de enlace LAPF. • La red preserva el orden de las tramas transmitidas en el punto de referencia S/T. • La red detecta errores y descarta tramas.

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Frame switching (es un servicio fiable análogo a X.25 en funcionalidad) • Servicio avanzado de red para la transmisión de tramas de nivel de enlace sobre D, B o H. • • • • Las tramas se transmiten con reconocimientos. Se soporta control de flujo en los interfaces usuario-red en ambas direcciones. La red detecta y recupera errores. La red detecta y corrige duplicidad de paquetes

Figura 27 / comparación X.25, Frame relay y Frame switching

1.5.13.- Ventajas de FR Ventajas de FR respecto a soluciones Punto a Punto: • Contratación de recursos en función de valores de tráfico promedio vs. Tráfico de pico (esporádico) • • Flexibilidad vs. Rigidez Tolerancia a fallos en la red (encaminamiento por vías alternativas)

Ventajas de FR respecto a X.25: • • Reduce complejidad (no existen cabeceras de control de nivel 3) Menor procesado en la red
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• •

Adecuado para altas velocidades de transmisión Elevado rendimiento (alto porcentaje de información útil transmitida con relación a las cabeceras

1.5.14.- Conclusiones Aplicaciones: • • • • • • Interconexión de redes LAN. Acceso remoto a bases de datos. Aplicaciones cliente-servidor. Aplicaciones host-terminal. Creación de grupos cerrados de usuarios para voz. Transmisión de voz sobre Frame-Relay

Donde VOFR cobra un mayor sentido y resulta más fácilmente justificable es en aquellos entornos controlados donde pueda soportar todo el tráfico de voz intracorporativo entre distintas sedes y oficinas empleando las instalaciones ya desplegadas para cursar el tráfico de datos interno. Del mismo modo, también su uso es recomendable cuando se está conectado a las redes internas de algún proveedor de servicios de voz. En el caso del tráfico corporativo interno, los usuarios con anchos de banda Frame Relay inutilizados pueden ahorrar dinero haciendo llamadas de voz y fax aprovechando el uso de esos anchos de banda.

Algún día, la voz paquetizada –sea sobre Internet, Frame Relay o ATM– podrá volverse una alternativa razonable para hablar entre usuarios cualesquiera que sean, sin necesidad de que ambas partes estén usando el servicio de paquetes de que se trate. En este escenario, cualquiera de estas tres tecnologías podría proporcionar las mismas funciones esenciales que los servicios telefónicos convencionales.

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En el presente, sin embargo, mientras se solucionan las cuestiones de interoperatividad y se avanza en una conectividad prácticamente universal, el campo de aplicación más inmediato de VOFR son las infraestructuras corporativas.

1.6.- REDES Y SERVICIOS ATM 1.6.1.- Generalidades La tecnología llamada Asynchronous Transfer Mode (ATM) Modo de Transferencia Asíncrona es el corazón de los servicios digitales integrados que ofrecerán las nuevas redes digitales de servicios integrados de Banda Ancha. La versatilidad de la conmutación de paquetes de longitud fija, denominadas celdas ATM, son las tablas más calificadas para soportar está demanda creciente de Banda Ancha.

ATM toma ventaja de la confiabilidad y de la alta velocidad que ofrece las redes digitales modernas para proveer conmutación rápida de celdas. No realiza control de flujo ni control de error link por link.

1.6.2.- Multiplexación en ATM En la siguiente figura se puede apreciar un formato básico y la jerarquía de ATM. Una conexión ATM, consiste de "celdas" de información contenidos en un circuito virtual (VC). Estas celdas provienen de diferentes fuentes representadas como generadores de bits a tasas de transferencia constantes como la voz y a tasas variables tipo ráfagas (bursty traffic) como los datos. Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son para trasiego de información y los restantes para uso de campos de control (cabecera)
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con información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un "virtual circuit identifier" VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión.

La organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores basados en estos identificadores, los cuales tienen significado local - ya que pueden ser cambiados de interface a interface.

Figura 28 / multiplexación en ATM

La técnica ATM multiplexa muchas celdas de circuitos virtuales en una ruta (path) virtual colocándolas en particiones (slots), similar a la técnica TDM. Sin embargo, ATM llena cada slot con celdas de un circuito virtual a la primera oportunidad, similar a la operación de una red conmutada de paquetes. La siguiente figura describe los procesos de conmutación implícitos los VC switches y los VP switches

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Figura 29 / procesos de conmutación

Los slots de celda no usados son llenados con celdas "idle", identificadas por un patrón específico en la cabecera de la celda.

Diferentes categorías de tráfico son convertidas en celdas ATM vía la capa de adaptación de ATM (AAL - ATM Adaptation Layer), de acuerdo con el protocolo usado.

La tecnología ATM ha sido definida tanto por el ANSI como por el CCITT a través de sus respectivos comités ANSI T1, UIT SG XVIII, como la tecnología de transporte para la B-ISDN (Broad Band Integrated Services Digital Network), la RDSI de banda ancha. En este contexto "transporte" se refiere al uso de técnicas de conmutación y multiplexación en la capa de enlace (Capa 2 del modelo OSI) para el trasiego del tráfico del usuario final de la fuente al destino, dentro de una red.

El ATM Forum, grupo de fabricantes y usuarios dedicado al análisis y avances de ATM, ha aprobado cuatro velocidades UNI (User Network Interfases) para ATM: DS3 (44.736 Mbit/s), SONET STS3c (155.52 Mbit/s) y 100 Mbit/s para UNI privados y 155 Mbit/s para UNI privadas. UNI privadas se refieren a la interconexión de usuarios ATM con un switch ATM privado que es manejado como
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parte de la misma red corporativa. Aunque la tasa de datos original para ATM fue de 45 Mbit/s especificado para redes de operadores (carriers) con redes T3 existentes, velocidades UNI adicionales se han venido evaluando y están ofreciéndose. También hay un alto interés en interfases, para velocidades EI (2Mbps) y T1 (1,544 Mbps) para accesos ATM de baja velocidad.

1.6.3.- Protocolo ATM El protocolo ATM consiste de tres niveles o capas básicas

Figura 30 / protocolo de modelo de referencia para ATM Banda Ancha

A) Capa física (Physical Layer) Define las interfases físicas con los medios de transmisión y el protocolo de trama para la red ATM. Es responsable de la correcta transmisión y recepción de los bits en el medio físico apropiado.

A diferencia de muchas tecnologías LAN como Ethernet, que especifica ciertos medios de transmisión, (10 base T, 10 base 5, etc.) ATM es independiente del transporte físico. Las celdas ATM pueden ser transportadas en redes SONET (Synchronous Optical Network), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), T3/E3, TI/EI o aún en modems de 9600 bps.
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Hay dos subcapas en la capa física que separan el medio físico de transmisión y la extracción de los datos:

B) Sub capa PMD (Physical Medium Dependent) Tiene que ver con los detalles que se especifican para velocidades de transmisión, tipos de conectores físicos, extracción de reloj, etc., Por ejemplo, la tasa de datos SONET que se usa, es parte del PMD.

La subcapa TC (Transmission Convergence) tiene que ver con la extracción de información contenida desde la misma capa física. Esto incluye la generación y el chequeo del Header Error Corrección (HEC), extrayendo celdas desde el flujo de bits de entrada y el procesamiento de celdas "idles" y el reconocimiento del límite de la celda. Otra función importante es intercambiar información de operación y mantenimiento (OAM) con el plano de administración.

C) Capa ATM. Define la estructura de la celda y cómo las celdas fluyen sobre las conexiones lógicas en una red ATM, esta capa es independiente del servicio. El formato de una celda ATM es muy simple. Consiste de 5 bytes de cabecera y 48 bytes para información.

Las celdas son transmitidas serialmente y se propagan en estricta secuencia numérica a través de la red. El tamaño de la celda ha sido escogido como un compromiso entre una larga celda, que es muy eficiente para transmitir largas tramas de datos y longitudes de celdas cortas que minimizan el retardo de procesamiento de extremo a extremo, que son buenas para voz, vídeo y protocolos sensibles al retardo.

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A pesar de que no se diseñó específicamente para eso, la longitud de la celda ATM acomoda convenientemente dos Fast Packets IPX de 24 bytes cada uno.

Los comités de estándares han definido dos tipos de cabeceras ATM: los User-to-Network Interface (UNI) y la Network to Network Interface (UNI).

La UNI es un modo nativo de interfaz ATM que define la interfaz entre el equipo del cliente (Customer Premises Equipment), tal como hubs o routerss ATM y la red de área ancha ATM (ATM WAN). La NNI define la interfase entre los nodos de la redes (los switches o conmutadores) o entre redes.

La NNI puede usarse como una interfase entre una red ATM de un usuario privado y la red ATM de un proveedor público (carrier). Específicamente, la función principal de ambos tipos de cabeceras de UNI y la NNI, es identificar las "Virtual paths identifiers" (VPIS) y los "virtual circuits" o virtual channels"(VCIS) como identificadores para el ruteo y la conmutación de las celdas ATM.

D) La capa de adaptación de ATM: La tercera capa es la ATM Adaptation Layer (AAL). La AAL juega un rol clave en el manejo de múltiples tipos de tráfico para usar la red ATM, y es dependiente del servicio. Específicamente, su trabajo es adaptar los servicios dados por la capa ATM a aquellos servicios que son requeridos por las capas más altas, tales como emulación de circuitos, (circuit emulation), vídeo, audio, frame relay, etc. La AAL recibe los datos de varias fuentes o aplicaciones y las convierte en los segmentos de 48 bytes. Cinco tipos de servico AAL están definidos actualmente:

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La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan el servicio ATM. Su propósito principal es resolver cualquier disparidad entre un servicio requerido por el usuario y atender los servicios disponibles del ATM layer. La capa de adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes:

1. Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo. 2. Tasa de bit constante/variable. 3. Modo de conexión.

Estas propiedades definen ocho clases posibles, cuatro se definen como BISDN Clases de servicios.

La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN:

• • • •

AAL-1 AAL-2 AAL-3 AAL-4

La capa de adaptación se divide en dos subcapas:

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1) Capa de convergencia (convergence sublayer (CS)) : En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de información que va a ser transportada.

2) Capa de Segmentación y reensamblaje (segmentation and reassembly (SAR)): Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el reensamblaje en el destino.

La figura siguiente aporta una mejor comprensión de ellas. La subcapa CS es dependiente del servicio y se encarga de recibir y paquetizar los datos provenientes de varias aplicaciones en tramas o paquete de datos longitud variable.

Figura 31 / capa de adaptación de ATM

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Estos paquetes son conocidos como (CS - PDU) CONVERGENCE SUBLAYER PROTOCOL DATA UNITS. Luego, la sub capa recibe los SAR CS - PDU, los reparte en porciones del tamaño de la celda ATM para su transmisión. También realiza la función inversa (reemsamblado) para las unidades de información de orden superior. Cada porción es ubicada en su propia unidad de protocolo de segmentación y reemsable conocida como (SAR - PDU) SEGMENTATION AND REASSEMBLER PROTOCOL DATA UNIT, de 48 bytes.

Finalmente cada SAR - PDU se ubica en el caudal de celdas ATM con su header y trailer respectivos. AAL1: AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo. Debe enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada. Capa de convergencia: Las funciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó. Provee la corrección de errores.

Capa de segmentación y reensamblaje: En esta capa los datos son segmentados y se les añade una cabecera. La cabecera contiene 3 campos.

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Número de secuencia usado para detectar una inserción o pérdida de un paquete.
•

Número de secuencia para la protección usado para corregir errores que ocurren en el número de secuencia.

•

Indicador de capa de convergencia usado para indicar la presencia de la función de la capa de convergencia.

ALL 2: AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo. Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta pueda recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.

Capa de convergencia: Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo desde el origen al destino.

Capa de segmentación y recuperación: El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera contiene dos campos.

•

Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas.

•

El tipo de información es:
o o

BOM, comenzando de mensaje COM, continuación de mensaje
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o

EOM, fin de mensaje o indica que el paquete contiene información de tiempo u otra.

El payload también contiene dos de campos:
•

indicador de longitud que indica el numero de bytes validos en un paquete parcialmente lleno.

•

CRC que es para hacer el control de errores.

AAL 3: AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación:

1. Fiable: En caso de pérdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado. 2. No fiable: La recuperación del error es dejado para capas más altas y el control de flujo es opcional.

Capa de convergencia: La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos secciones: 1. Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS. Añade una cabecera y un payload a la parte común.

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La cabecera contiene 3 campos:
•

Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común.

•

Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia.

•

Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje.

El payload también contiene 3 campos:
•

Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la misma longitud.

•

Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común de la CS (capa de convergencia).

•

El campo de longitud tiene la longitud de la parte común de la CS. 1. Parte especifica del servicio. Las funciones proveídos en esta capa dependen de los servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de errores y puede incluir también funciones especiales.

Capa de segmentación y re ensamblaje En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que contiene la información necesaria para la recuperación de errores y re ensamblaje se añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos:

1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload. Tiene uno de los siguientes valores:

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• • • •

BOM: Comenzando de mensaje COM: Continuación de mensaje EOM: Fin de mensaje SSM: Mensaje único en el segmento

2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete. 3) Identificador de multiplexación. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM. El payload contiene dos de campos: 1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente lleno. 2) CRC es para el control de errores.

ALL 4: AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4 provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita.

AAL 2, AAL 3/4 y AAL 5 manejan varios tipos de servicios de datos sobre la base de tasas de bits variables tales como Switched Multimegabit Data Service (SMDS), Frame Relay o tráfico de redes de área local (LAN). AAL 2 y AAL 3 soportan paquetes orientados a conexión.

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Figura 32 / ATM y el AAL

1.6.4.- Interoperabilidad entre Frame Relay y ATM Para alcanzar una máxima eficiencia se trata de brindar este servicio de interoperabilidad en la capa más baja posible mediante conversión de protocolo. A) Primer escenario: Cuando el servicio de Frame Relay es dado sobre la RDSI en banda ancha y los usuarios se conectan a través de la UNI de Frame Relay. En esta solución, se necesita un equipo que sirva de interfaz tanto para el usuario que recibe, como para el que transmite. Para proveer el servicio del primer escenario existen dos posibilidades:

Posibilidad 1: Construir un mallado utilizando conexiones ATM (VC/VP) para enlazar los puntos de acceso Frame Relay. En este esquema se puede explotar la naturaleza de orientación a conexión Frame Relay (F R) siguiendo un comportamiento como:
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El usuario del enrutador pregunta por una conexión al equipo interfaz de red.

El equipo interfaz de la red coloca las conexiones Frame Relay dentro de una conexión ATM con las direcciones destino apropiadas.

Por cada trama de equipo interfaz de red traslada de la conexión de Frame Relay a la ATM y viceversa.

La conexión ATM está desocupada cuando no se necesita. Para lograr este último punto, el manejo de la política de conexion del VC, será un aspecto crucial para el desempeño de este procedimiento. Resulta difícil de terminar el procedimiento para manejar un VC cuando la fuente de tráfico es no orientada a conexión. En este caso se pueden utilizar varios mecanismos:

No utilizar manejo alguno, lo que involucra el uso de circuitos ATM permanentes (VPs) en lugar de los conmutadores (VCs) con un costo muy elevado.

Abrir y cerrar una conexión ATM con el destino apropiado para cada trama que arribe del lado de Frame Relay en el equipo interfaz de red.

Abrir una conexión ATM cuando se necesite y cerrarla de acuerdo a un temporizador de inactividad.

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El problema debe ser solucionado ya sea por el enrutador del usuario o por el equipo interfaz de red.

Posibilidad 2: Utilizar un servicio Frame Relay en todos los lugares en los cuales se establezcan conexiones ATM en estrella. En esta opción se toma ventaja del uso actual del FR, el cual es proveer un mallado virtual entre diferentes sitios para cargar tráfico no orientado a conexión.

Cada enrutador está conectado al servidor de FR.

Todos los DLCIs (Data Link Connection Identifier) en cada interfaz FR pueden ser cargados a un servidor FR dentro de un VC ATM.

En este escenario la funcionalidad de los equipos interfaz de red se simplifica debido a que solo dialoga con el servidor.

La complejidad reside en el servidor que ejecuta funciones de conmutación. Las tramas se conmutan en la base de VCIs y DLCIs entrantes y salientes.

El servidor mantiene una tabla con las correspondencias entre los pares VCI / DLCI.

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B) Segundo escenario: La red de Frame Relay y la red RDSI de banda ancha se interconectan a través de sus respectivas interfaces de red (NNIs).

Esto permitiría a un proveedor de red, manejar esta heterogénea red como un todo. Frame Relay provee usualmente la interconexión para LAN a pesar de su natural orientación a conexión.

En las redes Frame Relay existentes se puede conseguir un mallado de LANs a traves de circuitos virtuales permanentes. Los datagramas de los LANs son cargados dentro de tramas FR y enrutados de acuerdo con la etiqueta contenida en el DLCI.

Tratando de hacer un sobresimplificación los dos protocolos (AAL 3 y AAL5) ofrecen basicamente el mismo servicio CPAAL (Parte Común AAL) a las subcapas superiores. En este caso a la capa de Convergencia de Frame Relay.

Existe sin embargo diferencia en las funcionalidades internas, simplicidad de implementación y eficiencia del protocolo que incide en el costo. Las características a tomar en cuenta, tienen que ver con Delimitación y Alineamiento de Tramas, Multiplexación, Detección de errores de transmisión, eficiencia en la transmisión. Analizadas estas diferencias se propone seleccionar el AAL5 bajo la subcapa FR-CS para soportar el servicio Frame Relay en RDSI de banda ancha 1.6.5.- Conclusión

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ATM promete ser la tecnología de red empresarial virtual del futuro, un término que refleja tanto la evolución del modelo empresarial global y el énfasis en la conectividad lógica, donde los usuarios obtienen acceso a los recursos que necesitan y el operador de la red provee las rutas de conexión y asigna el ancho de banda necesario a fuentes de tráfico muy diferentes (voz, datos, vídeo). Aquellos que construyen y operan redes deben volver los ojos a las capacidades de la tecnología ATM, ya que aspiran a la mágica combinación: interconectividad global escalabilidad de tecnologías y satisfacción del cliente local.

1.7.- VoIP 1.7.1.- Introducción La telefonía ha tenido grandes avances a través del tiempo, desde su inicio con los experimentos en telegrafía de Guglielmo Marconi (1874-1937) hasta nuestros días con los avances de la informática, que hoy hacen posibles la comunicación por internet y el envío de paquetes de voz atreves de redes de datos que es lo que llamamos Voz sobre IP (VoIP).

Si bien la idea de una red única, que permita la convergencia entre las redes de voz y datos no es nueva, la continua actualización y mejora de los sistemas de transmisión de datos, han hecho posible que un estándar (H.323) definido hace ya algún tiempo, de pasos significativos.

La apuesta de AT&T por la Voz sobre IP (VoIP), con el fin de abaratar los costes de contratación en líneas locales, es un claro ejemplo de la tendencia a utilizar las extendidas redes de datos para la transmisión de voz. Estos avances traen como consecuencia grandes ventajas a las empresas e instituciones. Algunas de estas ventajas son el ahorro en costos tanto de cableado
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como de tarifas telefónicas, ya que al aprovechar el cableado de la red de datos para envío de voz, se minimizan considerablemente los gastos de cableado principalmente y los gastos de llamadas telefónicas.

1.7.2.- ¿Que es la telefonía IP? La telefonía IP también llamada Voz sobre IP se puede definir como la transmisión de un paquete de voz utilizando redes de datos, la comunicación se realiza por medio del protocolo IP (Internet Protocol), permitiendo establecer llamadas de voz y fax sobre conexiones IP (redes de datos corporativos, Intranets, Internet, etc.), obteniendo de esta manera una reducción de costos considerables en telefonía. Una de las grandes desventajas de esta tecnología es que el protocolo IP no ofrece QoS (calidad de servicio), poro lo tanto se obtiene retardos en la transmisión afectando de esta manera la calidad en voz.

Existen varias definiciones, todas concluyen en un punto importante: Envió de voz comprimida y digitalizada en paquetes de datos y sobre protocolo de internet (IP), utilizando redes de datos aprovechando el ancho de banda que ofrece y el cableado, ahorrando costos importantes para las empresas. Algunas de estas definiciones son:

•

Voz sobre IP se puede definir como una aplicación de telefonía que puede ser habilitada a través de una red de datos de conmutación de paquetes vía protocolo IP (internet protocol). La ventaja real de esta es la transmisión de voz como datos, ya que se mejora la eficiencia del ancho de banda para transmisión de voz en tiempo real en un factos de 10.

•

VoIP es una tecnología que tiene todos los elementos para su rápido desarrollo. Como muestra se puede ver que compañías como Cisco, la han incorporado a su catalogo de productos, los teléfonos IP están ya disponibles y los principales operadores mundiales, asi como “Telefónica” (operadora
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española de servicios de telecomunicaciones), está promoviendo activamente el servicio IP a las empresas, ofreciendo calidad de voz a través del mismo. Por otro lado tenemos ya un estándar que nos garantiza interoperabilidad entre los distintos fabricantes. •

Se define la telefonía IP como el uso de paquetes IP para tráfico de voz fullduplex. Estos paquetes son transmitidos a través de internet o redes de IP privadas. El componente clave de la tecnología en paquetes IP son los

equipos que convierten la señal de voz analógica en paquetes IP. Estos equipos pueden ser tarjetas específicas para PC, software específico o servidores-pasarela de voz. Estos equipos consiguen una calidad comparable a la telefonía móvil analógica a 5Kbps a partir de algoritmos de compresión que explotan las redundancias, pausas y silencios del habla. • La telefonía IP es una tecnología que permite el transporte de voz sobre redes IP, produciendo un efectivo ahorro en el gasto que incurren las corporaciones para sus llamadas de larga distancia nacional e internacional. Mediante la instalación de gateways y paquetes de software en dependencias estratégicas de la corporación, es posible obtener beneficios económicos tangibles a corto plazo al sustituir minutos de larga distancia convencional por minutos de voz sobre IP a un costo menor. • El Protocolo Internet en un principio se utilizo para el envío de datos, actualmente debido al creciente avance tecnológico, es posible enviar también voz diditalizada y comprimida en paquetes de datos, los cuales pueden ser enviados a través de Frame Relay, ATM, Satélite, etc. Una vez que estos paquetes llegan a su destino son nuevamente reconvertidos en voz.

El mercado ofrece una serie de elementos que nos permitirán construir aplicaciones VoIP.

Estos elementos son:
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• • • • • • •

Teléfonos IP. Adaptadores para PC. Hubs telefónicos. Gateways (pasarelas RTC/IP). Gatekeeper. Unidades de audio conferencia múltiple. (MCU Voz) Servicios de directorio.

El GateKeeper es un elemento opcional en la red, pero cuando está presente, todos los demás elementos que contacten dicha red deben hacer uso de este elemento. Su función es la de gestión y control de los recursos de la red, de manera que no se produzcan situaciones de saturación en la misma.

El Gateway es un elemento esencial en la mayoría de las redes pues su misión es la de enlazar la red VoIP con la red telefónica analógica o RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). Podemos considerar al Gateway como una caja que por un

lado tiene un interface LAN y por el otro lado disponible de uno o varios de los siguientes interfaces:

• • • • • •

FXO. Para conexión a extensiones de centralitas o a la red telefónica básica. FXS. Para conexiones a enlaces de centralitas o a teléfonos analógicos. E&M. Para conexión especifica a centralitas. BRI. Acceso básico RDSI (2B+D) PRI. Acceso primario RDSI (30B+D) G703/G.704. (E&M digital) Conexión especifica a centralitas a 2Mbps

Los distintos elementos pueden residir en plataformas físicas separadas o también se puede encontrar varios elementos conviviendo en la misma plataforma.
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Un aspecto importante a mencionar es el de los retardos en la transmisión de la voz. Puesto que se debe tener en cuenta que la voz no es muy tolerante con estos. De hecho, si el retardo introducido por la red es de más de 300 milisegundos, resulta casi imposible tener una conversación fluida. Debido a que las redes de área local no están preparadas en principio para este tipo de tráfico, el problema puede parecer grave.

Los paquetes IP son de longitud variable y el tráfico de datos suele ser a ráfagas. Para intentar obviar situaciones en las que la voz se pierde porque tenemos una ráfaga de datos en la red, se ha ideado el protocolo RSVP (Protocolo de Reservación de Recursos), cuya principal función es dividir los paquetes de datos grandes y dar prioridad a los paquetes de voz cuando hay una congestión de ruteador. Si bien este protocolo ayudara considerablemente al tráfico multimedia pro la red, hay que tener en cuenta que RSVP no garantiza una calidad de servicio como ocurre en redes avanzadas tales como ATM que proporcionan QoS de forma estándar.

Existen tres componentes en la tecnología de la telefonía IP: Clientes, servidores y gateways (puertas de acceso):

El cliente • • • • Establece y termina las llamadas de voz Codifica, empaqueta y transmite la información de salida generada por el micrófono del usuario Recibe decodifica y reproduce la información de voz de entrada a través de los altavoces o audífonos del usuario. El cliente presenta en dos formas básicas.

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1. Una suite de software corriendo en una PC que el usuario controla mediante una interfaz grafica de usuario (GUI). 2. Puede ser un cliente “virtual” que requiere un Gateway.

Los servidores Manejan un amplio rango de operaciones, las cuales incluyen validación de usuarios, tasación, contabilidad, tarificación, recolección y distribución de utilidades, enrutamiento, administración general del servicio, carga de clientes, control del servicio, registro de usuarios, servicios de directorio y otros.

Los gateways de telefonía IP Proporcionan un puente entre los mundos de la telefonía tradicional y la telefonía sobre internet; es decir, permiten a los usuarios comunicarse entre sí. La función principal de una gateway juega también un papel importante en la seguridad de acceso, la contabilidad, el control de calidad del servicio (QoS) y en el mejoramiento del mismo.

Los servicios de telefonía IP no están limitados a los usuarios de PCs con acceso a internet, ya que mediante la colocación de los dispositivos Gateway, los proveedores de servicios pueden ofrecer servicios de telefonía IP.

La conversión de la voz a datos requiere una sofisticada formulación matemática, que comprime la voz humana digitalizada en un conjunto de datos mucho más pequeño y manejable. Una fórmula similar expande los datos comprimidos para devolver la voz a sus estados original una vez que llega a su
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destino, minimizando el ancho de banda consumido, por lo que se optimizan los recursos disponibles. Por ejemplo, una conversación de telefonía IP ocupa aproximadamente la octava parte que una tradicional.

Debido a que las formulaciones matemáticas y los procesadores de señal para la compresión y descompresión de la voz en datos son cada vez más eficientes, y los anchos de banda disponibles para el traslado de la voz sobre IP cada vez son mayores, a la calidad de las comunicaciones de voz sobre IP ha superado la de la telefonía celular, y practicante ha igualado a la de las llamadas telefónicas sobre sistemas de telefonía estándar.

La creciente demanda por productos abiertos de telefonía computarizada ha esclarecido el hecho de que las telecomunicaciones no pueden permanecer por más tiempo separadas de los servicios de procesamiento de la información de las empresas, al tiempo que los servicios telefónicos deben poseer interoperabilidad con otros servicios de información. De esta forma los servicios de telecomunicaciones, representados por redes públicas o privadas, podrán disponer mejores capacidades de procesamiento de información mediante la interacción que se logre con los dispositivos computacionales.

Esta convergencia resultara en servicios mejorados de comunicación donde el control de llamada y el procesamiento de los recursos pueden ser fácilmente integrados con las funciones de suministro de datos y análisis de información. Empleando telefonía IP las llamadas establecidas entre teléfonos de la misma empresa (aun en ubicaciones distintas) no generan costo adicional alguno, y las envidias a abonados larga distancia se realizan al precio de las llamadas locales.

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1.7.3.- Redes públicas. Uno de los tipos de redes públicas es la red de telefonía pública conmutada (PSTN.- Public Switched Telephone Network), de la cual 600 millones de usuarios alrededor del mundo y su tráfico de voz se incrementa a una velocidad del 8% anual.

Otro de los tipos existentes y una de las más conocidas es la red de paquetes INTERNET con más de 100 millones de usuarios de internet alrededor del mundo, con un tráfico de datos que se incrementa a una velocidad anual del 35%.

El tráfico de datos predice que avanza mas rápido el trafico de voz (bits/seg).

Las redes de telefonía pública han transmitido datos utilizando:

• • •

Módems ISDN-T1 Frame Relay

Por otro lado las redes de datos están empezando a tranmitir voz, como es el caso de: • • Voz sobre IP Voz sobre Frame Relay

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Figura 33 / canales de Voz vs. Datos Fuente: New Directions in IP Telephony, New Direction in IP Telephony, Ellis K. Cave, 24/Mayo/200, Conferencia Magistral, SIT 2001, Facultad de Telematica.

A continuación se visualiza una comparativa de los protocolos TCP y UDP que utilizan las redes de paquetes actuales para interactuar voz. Protocolo TCP Existe una entrega garantizada de datos Mejor (error de transmisión). Protocolo UDP esfuerzo para entrega (no

garantiza)

No existe garantía para el tiempo de No hay garantía para tiempo de entrega entrega
Tabla 9 / TCP vs UDP

Aunque actualmente el uso de las redes sea el envió conjunto de voz y datos, tanto las redes de telefonía pública como las redes de datos fueron creadas con características propias, las cuales se resumen a continuación.

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1.7.4.- Características de la red de voz • • Están diseñadas para llevar voz en tiempo real. Cuanta con circuitos conmutados o Circuito de múltiple switcheo coordinando una sola ruta de llamada o • • Rutas dedicadas

o Circuitos para llamadas punto a punto. Formato PCM síncrono de 64Kbtis Diseño de lento retardo (<50ms)

1.7.5.- Características de las redes de paquetes de datos • • Están diseñadas para transferencia de archivos Paquetes conmutados o Paquetes enrutados individualmente o cada router direcciona cada paquete separadamente • • • • Formato: protocolos de paquetes TCP/IP y UDP El control de retardo no es problema. TCP/IP diseñados para compartir archivos Conexiones o Cada paquete tiene una dirección de destino o Cada paquete toma su propia ruta o Los paquetes se pueden obtener fuera de secuencia o Mejor esfuerzo de entrega o Retransmisión de paquetes sobre errores.

1.7.6.- Requerimiento para el transporte de voz • • Tiempo de entrega garantizado. o Máximo retardo en una ruta de 150ms. Tasa de calidad de voz en nivel PCM o mejor.
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•

Señalamiento de tono (DTMF).

1.7.7.- Problemas de retardo en los paquetes de voz. • • Paquetes fuera de secuencia Perdida de paquetes o La retransmisión causa retardos extensivos. o No hay opción de retransmisión. o TCP/IP no es útil para voz interactiva. o Retardos de codificación. o Retardo de paquetización. o Retardo de transporte. o Retardo de ruteo. Básicamente, los problemas principales de la transmisión de voz a través de internet son: ancho de banda limitado y latencia impredecible. Mediante algoritmos de compresión de voz se consigue el ancho de banda necesario sea mínimo. La latencia, (el retardo que se produce debido a la digitalización, compresión y paquetización de la voz y el hecho de que los paquetes deban atravesar diversos ruteadores y líneas) exige que los paquetes de voz lleguen a velocidad constante, a pesar de que el oído humano tolere la perdida de paquetes. La latencia se disminuye mediante la utilización de tarjetas digitalizadoras especificas (DSP’s) o mediante la utilización de software y procesadores veloces.

En la siguiente figura podemos ver el recorrió que realizan los paquetes de voz y los tiempos de retardo en el transporte.

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Figura 34/ balance del retardo en el transporte de voz

La siguiente tabla muestra los retardos que presentan las diferentes normas de compresión VoIP.
Vocoder G.711 G.723.1 G.729A GSM6.10 4.4 3.4/3.6 4.0 3.1 MOS 64 5.4/6.3 8 13 Bandwidth Complexity <1 MIPS 21MIPS 11MIPS 8MIPS ͂ 1ms 37.5ms 15ms 27.5ms Delay

Tabla 10/ Vocoder Encoding Delay.

1.7.8.- ¿Cómo resolvemos los problemas de retardo? Ellis K. Cave (2000) en su conferencia New Directions in IP Telephony menciono que los problemas de retardo en voz pueden tener solución si se toman en cuenta los siguientes puntos.

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1. Dar más ancho de banda. Al ofrecer más ancho de banda el problema de retardo no se garantiza, siempre existe probabilidad para colisiones, se requiere un gran tamaño de ancho de banda en la red para manejar todas las llamadas sin congestión.

2. Dar un protocolo de retardo garantizado sobre los protocolos de paquetes existentes, es decir, se requiere un protocolo para.

a. Reservación de recursos (RSVP, SII), que permita una especifica QoS para cada aplicación. b. Requiere modificación de rutas actuales para nuevos protocolos como por ejemplo multicast. c. El reservado de ancho de banda se obtiene del usuari final, del proveedor de accesos y proveedor de red; es aquí donde surge una interrogante ¿Quien y como paga estos recursos?

3. Tratar un nuevo protocolo que incluya problemas de retardo.

a. Modo de transferencia asíncrona (ATM)., ATM puede trabajar trafico isócrono y trafico en ráfagas y proporcionar la calidad de servicio (QoS) solicitada. Combina los beneficios de la conmutación de paquetes y la conmutación de circuitos, reservando ancho de banda y calidad de servicio para aquellas aplicaciones sensibles a retardos como lo es VoIP. b. Compromiso entre requerimiento de voz y datos. c. Dándole la misma importancia a la tarifación.

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1.7.9.- Estándares Como es lógico, los estándares representan otro problema. En el lado del cliente, ya ha sido aprobado el estándar H.323, que está siendo adoptado por prácticamente todos los productos de la industria. Pero habrá que pasar un tiempo hasta que se estandaricen las pasarelas que conectan las redes IP a las redes telefónicas tradicionales. En este sector trabajan Cisco, Microsoft, Dialogic, US Robotics, VocalTech, IDT, Lucent, entre otras.

Desde hace tiempo, los responsables de comunicaciones de las empresas tiene en mente la posibilidad de utilizar su infraestructura de datos, para el transporte del tráfico de voz interno de la empresa. No obstante, es la aparición de nuevos estándares, así como la mejora y abaratamiento de las tecnologías de compresión de voz, lo que está provocando finalmente su implantación.

Después de haber constatado que desde un PC con elementos multimedia, es posible realizar llamadas telefónicas a través de internet, se puede pensar que la telefonía en IP es poco más que un juguete, pues la calidad de voz que se obtiene a través de internet es muy pobre. No obstante, si en nuestra empresa se dispone de una red de datos que tenga un ancho de banda bastante grande, se puede pensar en la utilización de esta red para el tráfico de voz entre las distintas delegaciones de la empresa.

Es posible contar con tres tipos de redes IP: • • Internet. el estado actual de la red no permite un uso profesional para el tráfico de voz. Red IP pública. Los operadores ofrecen a las empresas la conectividad necesaria para interconectar sus redes de area local en lo que al trafico IP se refiere. Se puede considerar como algo similar a internet, pero con una
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mayor calidad de servicio y con importantes mejoras en seguridad. Hay operadores que incluso ofrecen garantías de bajo retardo y/o ancho de banda, lo que las hace muy interesante para el tráfico de voz. • Intranet. La red IP implementa por la propia empresa. Suele constar de varias redes LAN (Ethernet conmutada, ATM, etc.) que se interconectan mediante redes WAN tipo Frame-Relay / ATM, líneas punto a punto, RDSI para el acceso remoto, etc. En este caso la empresa tiene bajo su control prácticamente todos los parámetros de la red, por lo que resulta ideal para su uso en el transporte de la voz.

A finales de 1997 el VoIP fórum del IMTC (Consorcio Internacional de Teleconferencia Multimedia) ha llegado a un acuerdo que permite la

interoperabilidad de los distintos elementos que pueden integrarse en una red VoIP. Debido al estándar H.323 de la ITU-T, que cubria la mayor parte de las necesidades para la integración de la voz, se decidió que el H.323 fuera la base del VoIP. De este modo, VoIP debe considerarse como una clarificación del H.323, de tal forma que en caso de conflicto, y a fin de evitar divergencias entre los estándares, se decidió que H.323 tendría prioridad sobre el VoIP.

VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferente fabricantes, fijado aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional. Estos elementos se refieren básicamente a los servicios de directorio y a la transmisión de señalización por tonos multifrecuencia (DTMF).

El VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación:

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•

Direccionamiento:

1. RAS

(Registration,

Admision

and

Status).

Protocolo

de

comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través de el Gatekeeper. 2. DNS (Domain Name Service). Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS.

•

Señalización:

1. Señalización inicial de llamada. 2. H.225 control de llamada: señalización, registro y admisión, paquetización / sincronización del flujo de voz. 3. H.245 protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para flujos de voz.

•

Compresión de voz:

1. Requeridos: G.711 y G.723. 2. Opcionales: G.728, G.729 y G.722

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•

Transmisión de voz:

1. UDP. La transmisión se realiza sobre paquetes UDP, pues aunque UDP no ofrece integridad en los datos, el aprovechamiento del ancho de banda es mayor que con TCP. 2. RTP (Real Time Protocol). Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción.

•

Control de la transmisión:

1. RTCP (Real Time Control Protocol). Se utiliza principalmente para detectar situaciones de congestión de la red y tomar, es su caso, acciones correctas.

En la siguiente tabla se visualiza gráficamente el nivel en el que trabajan estos protocolos cuando se establece una llamada VoIP.

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Establecimiento de llamada y Control Presentación Compresión de Direccionamiento audio G.711 o G.723 RAS(H.225) DNS RTP/RT CP H.254 Q.931 (H.225) Transporte TCP Red (IP) En lace Físico
Figura 35 / Pila de protocolos en VoIP

DTMF

Direccionamiento

DNS

Transporte UDP

El hecho de que VoIP se apoye en un protocolo de nivel 3, como es IP, permite una flexibilidad en las configuraciones que en muchos casos está todavía por descubrir. Una idea que parece inmediata es que el papel tradicional de la centralita telefónica quedaría distribuido entre los distintos elementos de la red VoIP. En este escenario, tecnologías como CTI (Computer-Telephony Integration) tendrán una implantación mucho mas simple. Será el paso del tiempo y la imaginación de las personas involucradas en estos entornos, los que irán definiendo aplicaciones y servicios basados en VoIP.

•

Aplicación:

Es la especificación creado por el ITU en el año 1996 donde se definen los estándares en la transmisión y conmutación de audio y video sobre una red IP. La H.322, creada en el 1995 y que entendería, por defecto, que sobre la red IP que corrieran estas aplicaciones, tendrían una calidad de servicio garantizado. H.323 lo que entiende es que en ningún momento está garantizado esta calidad de servicio, por lo que es mucho más estricto en los factores de compresión y ancho de banda para

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establecer una comunicación. Por lo tanto los equipos que cumplen esta especificación pueden soportar cualquier medio en tiempo real.

H.323 trabaja por debajo de la capa en la que lo hace H.245 que es la especificación encargada de llevar el control de la comunicación entre los sistemas que aplican cualquier tipo de conferencia, video o audio.

Por debajo de la capa creada por la especificación H.323 se encuentre el protocolo RTP (Real time Transport Protocol) que se encarga de gestionar el trafico y controlar la congestión. Este protocolo ha surgido por la necesidad de anular el jitter y poder llevar a cabo una transmisión en tiempo real. El camino a seguir por una transmisión en tiempo real es el siguiente: una fuente general paquetes de forma continua, pero el hecho de entrar en un router, atravesar una red (como pude ser Internet), pasar otro router, en definitiva, hacer una serie de saltos, hacen que el retardo no sea constante. Para evitar esto, lo que se hace es poner los paquetes recibidos en una cola y estos serán tomados con una periodicidad fija, de esta manera, se aumenta el retraso total pero se mantiene. RTP soporta este tipo de transferencia y entiende las marcas de retardos que lleva cada paquete, por lo que puede establecer varias sesiones entre varias entidades. A su vez, RTP permite el uso de mezcladores, que unirían en una sola emisión de datos información para varias sesiones o entidades.

1.7.10.- Protocolos IP para voz A) Protocolo H.323 sobre redes IP La unión internacional de telecomunicaciones (International

Telecommunications Union, ITU) ha combinado varios estándares de bajo nivel en estándares de protección, incluido H.323 para multimedia sobre LANs con calidad de servicio no garantizada.
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Aprobado en octubre de 1996, el estándar H.323 soporta multimedia sobre Ethernet, Fast Ethernet, FDDI y LANs Token Ring. En el contexto de H323 las LANs también incluyen redes formadas por múltiples LANs interconectadas por conmutadores, puentes y routers. H.323 es una especificación significativa porque permite el desarrollo de una nueva generación de aplicaciones multimedia basadas en LAN.

La versión 2 de H.323, aprobada en febrero de 1998, añade incluso más funciones en las áreas de servicios complementarios, seguridad y protocolo de RAS (registro, admisión y estatus).

H.323 define cuatro componentes principales para un sistema de conferencia multimedia basado en LAN: Terminales, pasarelas, unidades de control multipunto (multipoint control units, MCUs) y gatekeepers. Las terminales, las pasarelas y los MCUs son considerados extremos por que pueden generar y/o terminar sesiones H.323. el gatekeeper es considerado una entidad de control de acceso. Cada

componente se describe a continuación.

Terminal H.323. Todas las implementaciones H.323 han de tener, como mínimo, códec de audio G.711, controles de sistemas y nivel H.224, esta recomendación no incluye especificaciones para el interfaz de LAN.

H.245 define los mensajes de control que soportan señalización extremo a extremo entre dos puntos. H.245 especifica la sintaxis y la semántica exactas que implementan el control de llamadas, comandos e indicaciones generales, la apertura y

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cierre de canales lógicos, la determinación de retardos, los requisitos de preferencias de modo, los mensajes de control de flujo y los intercambios de capacidad.

H.225 proporciona el servicio multiplex y demultiplex empleado por H.323. Es responsable de paquetizar y sincronizar las corrientes de audio, video, datos y control para su transmisión por el interfaz de LAN.

Gateway H.323 Como su nombre sugiere, una pasarela es un sistema que proporciona entrada a una red y salida de una red. Las pasarelas son las responsables de traducir el control del sistema, los codecs de audio y los protocolos de transmisión entre los diferentes estándares ITU.

La tabla siguiente muestra los pasos en una secuencia de arranque de una sesión H.323 típica.
Acción El extremo solicita al RAS UDP Protocolo H.323 Protocolo de transporte

gatekeeper permiso y ancho de banda para comenzar una sesión H.323. Los extremos negocian y

establecen la configuración de llamada. Los extremos intercambian

Q.931

TCP

capacidades y restablecen los canales RTP. Los extremos intercambian

H.245

TCP

datos de audio.

H.225

UDP

Tabla 11 / secuencia de arranque de una sesión H.323 típica. 101 CAPITULO I

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Dada la gran cantidad de redes que utilizan IP, la mayoría de las implementaciones H.323 estarán basadas en IP. Por ejemplo, la mayoría parte de las aplicaciones de telefonía IP están basadas en la configuración H.323 mínima que incluye códec de audio, control del sistema y componentes de red. H323 requiere un servicio TCP extremo a extremo fiable para documentar y controlar las funciones. Sin embargo, utiliza un sistema no fiable para tranportar información de audio y video. H.323 se basa en el Protocolo de Tiempo Real (Real – Time Protocol, RTP) y el Protocolo de Control de Tiempo Real (Real – Time Control Protocol, RTCP) por encima de la UDP para ofrecer corrientes de audio en redes basadas en paquetes.

MCUS Los MCUs proveen soporte para las conferencias entre tres o mas terminales H323, todos los terminales que participen en la conferencia establecerán conexión con el MCU. El MCU gestiona los recursos, negocia entre los terminales.

Figura 36 / Gateway H.323

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CODEC de audio Un CODEC de audio codifica la señal de audio del micrófono para la transmisión en un terminal H323 y luego es decodificado por el terminal que lo recibe. Todos los terminales han de disponer como mínimo un CODEC, como específica la ITU-T se recomienda el G.711 a 64 bps.

CODEC de video Un CODEC de vídeo codifica el vídeo de una cámara para la transmisión en la comunicación en un terminal H323 y luego es decodificado en una pantalla en el terminal destino. Como la especificación del H323 el soporte de vídeo es opcional, el soporte de CODEC de vídeo también es opcional.

H.255 Registro, Admisión y Estado Registro, admisión y estado (RAS) es el protocolo entre puntos finales y gatekeepers. El RAS es usado para realizar registros, control de admisión, cambios de ancho de banda, estado y desconectar procedimientos entre puntos finales y gatekeepers.

H.255 Señal de llamada La señal de llamada H.255 se usa para establecer conexión entre dos puntos finales, esto se hace mediante el intercambio de mensajes de protocolo H255 en el canal de señal de llamada.
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H.245 Señal de control Se usa para el intercambio de control de mensajes en un punto final. Información relacionada con: - Capacidad de intercambio. - Abrir y cerrar canales lógicos para el envío de cadenas de datos. - Mensajes de control de flujo. - Comandos e indicadores generales

RTP El RTP provee servicios de envío de vídeo y audio en tiempo real. Mientras que el H.323 se usa para el transporte de datos sobre redes basadas en IP, RTP se usa típicamente para transportar datos sobre UDP.

B) Protocolo SIP El protocolo SIP fue diseñado por el IETF con el concepto de "caja de herramientas" es decir, el protocolo SIP se vale de las funciones aportadas por otros protocolos. Debido a este concepto SIP funciona en colaboración con otros muchos protocolos. El protocolo SIP se concentra en el establecimiento, modificación y terminación de las sesiones, se complementa, entre otros, con el SDP, que describe el contenido multimedia de la sesión, por ejemplo qué direcciones IP,puertos y códecs se usarán durante la comunicación. También se complementa con el RTP (Real-time Transport Protocol). RTP es el verdadero portador para el contenido de voz y video que intercambian los participantes en una sesión establecida por SIP.

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Otro concepto importante en su diseño es el de extensibilidad. Esto significa que las funciones básicas del protocolo, definidas en la RFC 3261, pueden ser extendidas mediante otras RFC (Requests for Comments) dotando al protocolo de funciones más potentes.

Funciones básica del protocolo:
• •

Determinar la ubicación de los usuarios. Establecer, modificar y terminar sesiones multipartitas entre usuarios.

El protocolo SIP adopta el modelo cliente-servidor y es transaccional. El cliente realiza peticiones (requests) que el servidor atiende y genera una o más respuestas (dependiendo de la naturaleza, Método, de la petición). Por ejemplo para iniciar una sesión el cliente realiza una petición con el método INVITE en donde indica con qué usuario (o recurso) quiere establecer la sesión. El servidor responde ya sea rechazando o aceptado esa petición en una serie de respuestas. Las respuestas llevan un código de estado que brindan información acerca de si las peticiones fueron resueltas con éxito o si se produjo un error. La petición inicial y todas sus respuestas constituyen una transacción.

Como una de las principales aplicaciones del protocolo SIP es la telefonía, un objetivo de SIP fue aportar un conjunto de las funciones de procesamiento de llamadas y capacidades presentes en la red pública conmutada de telefonía. Así, implementó funciones típicas de dicha red, como son: llamar a un número, provocar que un teléfono suene al ser llamado, escuchar la señal de tono o de ocupado. La implementación y terminología en SIP son diferentes.

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SIP también implementa muchas de las más avanzadas características del procesamiento de llamadas de SS7, aunque los dos protocolos son muy diferentes. SS7 es altamente centralizado, caracterizado por una compleja arquitectura central de red y unos terminales tontos (los tradicionales teléfonos de auricular). SIP es un protocolo peer to peer (también llamado p2p). Como tal requiere un núcleo de red sencillo (y altamente escalable) con inteligencia distribuida en los extremos de la red, incluida en los terminales (ya sea mediante hardware o software). Muchas características de SIP se implementan en los terminales en oposición a las tradicionales características de SS7, que se implementan en la red.

Aunque existen muchos otros protocolos de señalización para VoIP, SIP se caracteriza porque sus promotores tienen sus raíces en la comunidad IP y no en la industria de las telecomunicaciones. SIP ha sido estandarizado y dirigido principalmente por el IETF mientras que el protocolo de VoIP H.323 ha sido tradicionalmente más asociado con la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Sin embargo, las dos organizaciones han promocionado ambos protocolos del mismo modo.

SIP es similar a HTTP y comparte con él algunos de sus principios de diseño: es legible por humanos y sigue una estructura de petición-respuesta. Los promotores de SIP afirman que es más simple que H.323. Sin embargo, aunque originalmente SIP tenía como objetivo la simplicidad, en su estado actual se ha vuelto tan complejo como H.323. SIP comparte muchos códigos de estado de HTTP, como el familiar '404 no encontrado' (404 not found). SIP y H.323 no se limitan a comunicaciones de voz y pueden mediar en cualquier tipo de sesión comunicativa desde voz hasta vídeo o futuras aplicaciones todavía sin realizar.

Tipos de mensajes
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INVITE: Invita a un usuario a una llamada. BYE: Termina conexión entre dos puntos. ACK: Para asentir y dar fiabilidad a los mensajes de INVITE. OPTIONS: Para obtener información. REGISTER: Da información sobre la localización de un usuario al servidor de registro. CANCEL: Terminar la búsqueda de un usuario.

Operaciones con SIP Dirección: Se identifica por una URL de la forma “sip: username@host”. Localización servidor: El cliente envía a un servidor proxy o a una IP. Transacción: Una petición junto con las respuestas de esa petición. Invitación: Consiste en un INVITE seguida de un ACK. Localización de un Usuario: Un receptor puede cambiar de posición con el tiempo. Cambiar una sesión Existente: cambio de los parámetros de una sesión.

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Figura 37 / operaciones con SIP

C)

Protocolo H.248

H.248 (también conocido como protocolo MEGACO) es el estándar que permite que un media gateway controller (MGC) controle a media gateways (MG). H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y el IETF(Internet Engineering Task Force, Grupo de Trabajo en Ingeniería de Internet). Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre sí, principalmente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP. H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, un MGC controlará varios MGs utilizando H.248.

Megaco o H.248 (nombre dado por la ITU) define el mecanismo necesario de llamada para permitir a un controlador Media Gateway el control de puertas de enlace para soporte de llamadas de voz/fax entre redes RTC-IP o IP-IP.

Este protocolo está definido por la IETF RFC 3525 y es el resultado del trabajo realizado por la IETF y la ITU.

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Antes de la cooperación entre ITU e IETF, existían diversos protocolos que cumplían estas funciones; entre ellos se encontraban MDCP y MGCP.

H.248 es un complemento a los protocolos H.323 y SIP: se utilizará el H.248 para controlar las Media Gateways y el H.323 o SIP para comunicarse con otro controlador Media Gateway.

D) Calidad de servicio en Voz IP En la calidad de servicio entran varios parámetros importantes como para estar unidos al concepto de aplicación. Ancho de banda, retardo, correlación,

marcación – IP, etc. Partiendo de la premisa que la red IP debe ser transparente la voz, se entiende que la voz que se mueve a través de una red, no es voz, sino datos, ya que se trata de la misma forma.

Esto acarrea un problema. De la misma manera que la red telefónica no está pensada para los datos, la red IP no está pensada para la voz. IP ofrece una tasa de error muy baja, pero un retraso considerable, mientras que la red telefónica, hace justamente lo contrario.

El encaminamiento de VoIP es no orientado a conexión, por lo que no hay circuitos virtuales de extremo a extremo, las métricas de enrutamiento se basan en el menor número de saltos o pero de línea y el protocolo de enrutamiento es dinámico, la tabla se crea automáticamente.

Uno de los parámetros más importantes en la calidad de servicio es el protocolo de reserva de ancho de banda, Reservation Protocol (RSVP), que permitirá
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pedir o establecer comunicaciones isócronas entre dos entidades. El problema viene cuando el ruteador no soporta este protocolo o se pretende reservar más ancho de banda del que se dispone.

Por lo tanto hay que establecer un compromiso entre calidad de voz, retardo y ancho de banda. Determinar unos límites aceptables de retardo y evitar conversiones múltiples.

E) Futuro de las redes de paquetes de datos. Utilizando modernos dispositivos de procesamiento de señales, la voz y el video pueden ser transportados como otra forma de datos.

Una red de datos diseñada correctamente es el propósito más general para los tipos de redes.

La arquitectura fundamental para las futuras rede publicas será una red de datos. Todas las formas de tráfico serán transportadas como tráfico de datos.

Actualmente las redes de paquetes de datos son diseñadas para transferir archivos. ¿Qué tan conveniente es interactuar tráfico de voz y video? Los problemas primarios para interactuar calidad de voz y servicio son:

• • •

Retardos. Perdida de paquetes. Ancho de banda disponible.
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VoIP es una buena solución a un problema actual, el precio de las comunicaciones ya su vez la infrautilización de las redes de datos. Pero, IP presenta muchos problemas para la integración de aplicaciones en tiempo real que necesitan una transferencia isócrona de datos, y el más importante es el retardo.

La solución esta encontrar una red que sirva para datos y voz, ya que no debemos adaptar una red de datos a una red de voz ni viceversa, la solución se llama ATM. Con ATM habrá la velocidad necesaria para conmutar todas las tramas que lleguen, aunque las compañías o usuarios no dejen de trabajar con rede IP, el encapsulamiento de la información de estas sobre las redes ATM hará que la velocidad aumente y por lo tanto que se permitan transmisiones sensibles al retardo. F) Ventajas de Voz sobre IP en la red local. Las principales ventajas de la voz sobre IP son las de instalación y cableado, las de movilidad de los puestos y la posibilidad de remotizar puestos, así como también se tiene: • • • • • • • • • Una incrementada eficiencia para reducir tiempo y costos. La mejor dirección de información y control. Personalizados e integrados telecoms y sistemas IT para incrementar procesos en los negocios para ser estratégicamente competitivos. Integración sobre la intranet de la voz como un servicio mas de la red, tal como otros servicios informáticos. Las redes IP son la red estándar universal para la Intranet y Extranets. Estándares H.323 Interoperabilidad de diversos proveedores. Uso de las redes de datos existentes. Independencia de tecnologías de transporte Capa 2

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Menores costos que tecnologías alternativas(voz sobre ATM, TDM, Frame Relay)

G) Desventajas de Voz sobre IP en red local Los inconvenientes son: • • • Puede haber un empeoramiento en la calidad de la voz. Hay que controlar el tráfico en la red local (LAN). Al ocupar un ancho de banda constante, el número de operadores conectados puede estar limitado.

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