PROTOCOLOS DE REDES LAN INALÁMBRICAS

POR: Gloria Estefanía Torrez Terrazas


PROTOCOLOS DE REDES LAN INALÁMBRICAS

A pesar de que el costo de un sistema de cableado estructurado se ha reducido, hay problemas de viabilidad, saturación de ductos, crecimientos no planeados, edificios históricos instalaciones temporales y otras en donde una red inalámbrica puede ser una solución viable.

Dentro del rango de frecuencias que se utilizan para la tecnología de redes inalámbricas, sobresalen tres tipos de transmisión. En los rangos de 902 a 928 MHz, 2.4 a 2.5 GHz y 5.8 a 5.9 GHz, se utiliza el espectro distribuido. A estas bandas se les conoce como ISM (Industrial, Scientific, Medical), por el campo de aplicación específico. (www.cybercom-cw.com.ar, 2014)

Los productos de redes inalámbricas que utilizan la tecnología de espctro distribuido, y que transmiten dentro de las bandas de 900 MHz, 2 GHz y 5 GHz, tienen permitido transmitir sin ningún tipo de licencia. Estos dispositivos utilizan una salida de potencia limitada (menor de un watt) y están generalmente diseñados para mantener sus señales dentro de un área de 300 mts. Con antenas omnidireccionales.

El uso de redes inalámbricas, o WLAN, gana cada vez más usuarios en lugares como oficinas, universidades y hogares, así como en áreas públicas como aeropuertos y hoteles.

Figura 1: Redes inalámbricas

wireless_wan

 

Fuente: http://www.viasatelital.com/

Hay dos tipos de redes inalámbricas: redes inalámbricas estructuradas y redes inalámbricas no estructuradas. Las primeras son constituidas básicamente por diversos portales (gateways) alámbricos y estaciones móviles. (www.uazuay.edu.ec, 2010)

En este tipo de redes, el host móvil se comunica con un enlace de la red (llamado estación base) dentro de su radio de comunicación. La unidad móvil puede moverse geográficamente mientras se comunica. Cuando se aleja del rango de comunicación de una estación base, se conecta a otra estación base y comienza a comunicarse a través de esta última. Este proceso es conocido como “hand-off”.

En las redes sin infraestructura todos los nodos son móviles y pueden conectarse dinámicamente de una forma arbitraria. Todos los nodos de esta red se comportan como ruteadores y toman parte en el descubrimiento y mantenimiento de las rutas para otros nodos en la red.

Estas redes son útiles en operaciones de emergencia de búsqueda y rescate, y en convenciones o reuniones en las cuales las personas quieren compartir rápidamente información en terrenos incomunicados.

Al igual que en las redes alámbricas, las redes anteriores cuentan con diferentes protocolos de ruteo. Estos protocolos pueden ser divididos en dos categorías: ruteo de tabla y bajo demanda, según el momento y la manera como son descubiertas las rutas. (www.slideshare.net, 2013)

Protocolos de ruteo de tabla: Se actualiza constantemente en todos los nodos.

–       DSDV, Protocolo de ruteo dinámico de destinos en secuencia y distancia de vectores, las estaciones transmiten periódicamente sus tablas de ruteo a sus vecinos inmediatos.

–       WRP, Protocolo de ruteo de distancia por vectores en el que cada nodo de la red mantiene una tabla de distancia.

–       GSR, Es similar al protocolo de ruteo dinámicos, toma la idea del ruteo de estado de enlace, pero evita el flujo de mensajes de ruteo.

–       FSR, Es una mejora de GSR, intercambia información sobre los nodos más cercanos de forma más frecuente que sobre los más lejanos.

Protocolos bajo demanda: Son creadas cuando son requeridas por el Host fuente.

–       CBRP, Protocolo de ruteo basado en cluestering, los nodos son divididos en clusters con base a un algoritmo.

–       DSRP, Protocolo de ruteo de fuentes dinámicas, el nodo mantiene una lista de rutas con las rutas fuentes más cercanas.

–       TORA, Es un algoritmo de ruteo distribuido, escalable y eficiente basado en el concepto de retorno de enlace.

–       ABR, define una nueva métrica para el ruteo conocida como el grado de estabilidad de asociación.

–       SSR, Protocolo de ruteo adaptable, selecciona rutas basándose en la fuerza de las señales entre nodos.

REDES GPON

La Red Óptica Pasiva con Capacidad de Gigabit (GPON o Gigabit-capable Passive Optical Network en inglés). Todos los fabricantes de equipos deben cumplirla para garantizar la interoperabilidad. Se trata de las estandarizaciones de las redes PON a velocidades superiores a Gbit/s.  (wikipedia, 2014)

Aspectos diferenciales de GPON

Ancho de banda y distancia. El medio óptico permite superar los límites de ancho de banda y distancia existentes en las tecnologías xDSL.

Economía. xPON reduce el CAPEX en fibra óptica (1FO para muchos usuarios) y OLT (1 puerto en la OLT para muchos usuarios).  Además es posible suprimir la red de par telefónico y cable coaxial .

Calidad de servicio. GPON dispone de un modelo de QoS que garantiza el ancho de banda necesario para cada servicio y usuario.

Seguridad. La información en la fibra óptica viaja cifrada en AES.

Operación y mantenimiento. De manera nativa, GPON cuenta con un modelo de gestión que facilita al operador la administración remota de los equipos de usuario. Reducción de OPEX.

Escalabilidad. Hoy hablamos de GPON (2,5 Gbps para 64 usuarios) mañana podremos evolucionar XG-PON y WDM PON y seguir utilizando la misma infraestructura de fibra.

CARACTERÍSTICAS DE GPON

GPON ofrece una estructura de trama escalable de 622 Mbps hasta 2,5 Gbps, así como soporte de tasas de bit asimétricas. La velocidad más utilizada por los actuales suministradores de equipos GPON es de 2,488 Gbps downstream y de 1,244 Gbps upstream. Sobre ciertas configuraciones se pueden proporcionar hasta 100 Mbps por abonado.

La red de acceso es la parte de la red del operador más cercana al usuario final, por lo que se caracteriza por la abundancia de protocolos y servicios. El método de encapsulación que emplea GPON es GEM (GPON Encapsulation Method) que permite soportar cualquier tipo de servicio (Ethernet, TDM, ATM, etc.) en un protocolo de transporte síncrono basado en tramas periódicas de 125 ms. Además, GPON implementa capacidades de OAM (Operation Administration and Maintenance) avanzadas, ofreciendo una potente gestión del servicio extremo a extremo. Entre otras funcionalidades incorporadas cabe destacar: monitorización de la tasa de error, alarmas y eventos, descubrimiento y ranging automático, etc.

 

ARQUITECTURA DE RED DE GPON

La red de GPON consta de un OLT (Optical Line Terminal), ubicado en las dependencias del operador, y las ONT (Optical Networking Terminal) en las dependencias de los abonados para FTTH. La OLT consta de varios puertos de línea GPON, cada uno soportando hasta 64 ONT. Aunque depende del suministrador, existen sistemas que pueden alojar hasta 7.168 ONTs en el mismo espacio que un DSLAM. En las arquitecturas FTTN las ONT son sustituidas por MDU (Multi-Dwelling Units), que ofrecen habitualmente VDSL2 hasta las casas de los abonados, reutilizando así el par de cobre instalado pero, a su vez, consiguiendo las cortas distancias necesarias para conseguir velocidades simétricas de hasta 100 Mbps por abonado.

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se emplea un cable de fibra óptica para transportar una longitud de onda downstream. Mediante un pequeño divisor pasivo que divide la señal de luz que tiene a su entrada en varias salidas, el tráfico downstream originado en la OLT puede ser distribuido. Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT -que son distribuidos en una longitud de onda distinta para evitar colisiones en la transmisión downstream– es agregado por la misma unidad divisora pasiva, que hace las funciones de combinador en la otra dirección del tráfico. Esto permite que el tráfico sea recolectado desde la OLT sobre la misma fibra óptica que envía el tráfico downstream. (www.ccapitalia.net, 2012)

Para el tráfico downstream se realiza un broadcast óptico, aunque cada ONT sólo será de capaz de procesar el tráfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las técnicas de seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el tráfico upstream los protocolos basados en TDMA (Time Division Multiple Access) aseguran la transmisión sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Además, mediante TDMA sólo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las tecnologías TDM donde el período temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tengan datos o no disponibles.

Figura 2: Arquitectura GPON

arquitecturagpon

 

Fuente: www.ramonmillan.com

Una de las características clave de PON es la capacidad de sobresuscripción. Esto permite a los operadores ofrecer a los abonados más tráfico cuando lo necesiten y la red esté con capacidad ociosa, es decir, cuando no haya otros abonados en el mismo PON que están empleando todo su ancho de banda disponible. (www.ccapitalia.net, 2012)

 

FDDI: Interfaz de Datos Distribuida por Fibra (FDDI: Fiber Distributed Data Interface) es un conjunto de estándares ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de computadoras de área extendida o local (LAN) mediante cable de fibra óptica. Se basa en la arquitectura token ring y permite una comunicación tipo Full duplex. Dado que puede abastecer a miles de usuarios, una LAN FDDI suele ser empleada como backbone para una red de área amplia (WAN). (es.wikipedia.org, 2010)

La red FDDI tiene un ciclo de reloj de 125 MHZ y utiliza un esquema de codificación 4B/5B que permite al usuario obtener una velocidad máxima de transmisión de datos de 100 Mbps. Ahora bien, la tasa de bits que la red es capaz de soportar efectivamente puede superar el 95% de la velocidad de transmisión máxima. Con FDDI es posible transmitir una trama de red, o diversas tramas de tamaño variable de hasta 4500 bytes durante el mismo acceso. El tamaño de trama máximo de 4500 bytes está determinado por la técnica de codificación 4B/5B de FDDI.

FDDI especifica la capa física y la capa de enlace de datos del modelo OSI, pero no es una sola especificación, sino un conjunto de 4 especificaciones aisladas, cada una de ellas con una función específica. Juntas, estas especificaciones tienen la capacidad de proveer alta velocidad de conexión entre las capas superiores tales como TCP/IP e IPX y un medio como el cableado de fibra óptica. Las cuatro especificaciones de FDDI son:

  • La especificación MAC (Media Access Control) define cómo se accede al medio, incluyendo el formato de la trama, manejo del token, direccionamiento, algoritmos para el cálculo del valor de CRC (control de redundancia cíclica), y mecanismos de recuperación de errores.
  • La especificación PHY (Physical Layer Protocol) define los procedimientos de codificación y decodificación de datos, requerimientos de temporización (clocking), y el entramado, entre otras funciones.
  • La especificación PMD (Physical-Medium Dependent) define las características del medio de transmisión, incluyendo enlaces de fibra óptica, niveles de potencia, tasas de error de bit, componentes ópticos y conectores.
  • La especificación SMT (Station Management) define la configuración de estaciones FDDI, configuración de anillo, características de control de anillo, incluyendo inserción y extracción, inicialización, aislamiento de errores, planificación y estadísticas de colección.

Figura 3. FDDI

fddi

 Fuente: www.webclasses.net

 

BIBLIOGRAFÍA

es.wikipedia.org. (2010). Obtenido de es.wikipedia.org: http://es.wikipedia.org/wiki/Fiber_Distributed_Data_Interface

Tecnología. (27 de octubre de 2010). http://www.technologyreview.es. Obtenido de http://www.technologyreview.es: http://www.technologyreview.es/read_article.aspx?id=36646

universitaria, r. d. (18 de enero de 2004). http://www.revista.unam.mx. Obtenido de http://www.revista.unam.mx: http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01_enero.pdf

wikipedia. (22 de mayo de 2014). es.wikipedia.org. Obtenido de es.wikipedia.org: http://es.wikipedia.org/wiki/GPON

http://www.ccapitalia.net. (2012). Obtenido de http://www.ccapitalia.net: http://www.ccapitalia.net/descarga/docs/2012-gpon-introduccion-conceptos.pdf

http://www.slideshare.net. (2013). Obtenido de http://www.slideshare.net: http://www.slideshare.net/SuperFonso/redes-inalambricas-5108220

http://www.uazuay.edu.ec. (2010). Obtenido de http://www.uazuay.edu.ec: http://www.uazuay.edu.ec/estudios/sistemas/teleproceso/apuntes_1/laninalambricas.htm

 

 

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