Redes de Comunicaciones en PDF.
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Una red de comunicaciones es un conjunto de medios técnicos que
permiten la comunicación a distancia entre equipos autónomos (no
jerárquica -master/slave-). Normalmente se trata de
transmitir datos, audio y vídeo por ondas electromagnéticas a
través de diversos medios (aire, vacío, cable de cobre, fibra
óptica, etc.). La información se puede transmitir de forma
analógica, digital o mixta, pero en cualquier caso las conversiones,
si las hay, siempre se realizan de forma transparente al usuario, el
cual maneja la información de forma analógica exclusivamente.
Las redes más habituales son las de ordenadores, las de teléfono,
las de transmisión de audio (sistemas de megafonía o radio
ambiental) y las de transmisión de vídeo (televisión o vídeo
vigilancia).
La capacidad de transmisión indica el número de bits por segundo que
se pueden transmitir a través de una conexión. A menudo se llama
erróneamente velocidad de transmisión (que depende de la capacidad
y de otros factores) o ancho de banda (que es la amplitud de onda
utilizable). En este texto usaremos ancho de banda como sinónimo de
capacidad de transmisión excepto cuando se hable explícitamente de
frecuencias de onda.
En el contexto de velocidades o capacidades de transmisión (caudales),
los prefijos (K, M, G, ... ) se utilizan con su significado métrico
de potencias de 10 (103, 106,
etc.).
En el contexto de almacenamientos, buffers, etc, los prefijos
significan potencias de 2 (210,
220, etc.)1.
Capacidad del receptor de enviar un mensaje al emisor para indicarle que
deje de enviar momentáneamente datos porque no se puede garantizar la
recepción correcta de ellos (porque hay saturación de
buffers, por ejemplo).
El código eléctrico más simple, el unipolar establece un valor de
voltaje para indicar un 1 y otro valor para indicar un 0 (p.e.: bit
1=+0,85V y bit 0=-0,85V). Este código no tiene límites en su
componente continua: si debemos enviar muchos bits consecutivos a 1, la
señal debe mantenerse varios ciclos de reloj al voltaje necesario.
Esto hace que una señal continua se desincronice fácilmente si para
emisor y receptor la señal no ha durado los mismos ciclos de su
reloj. Además la mayoría de medios de comunicaciones de red no
pueden transportar una componente continua. Por ello se utilizan
códigos en línea (modulación en banda base o codificación
eléctrica) que eliminan la componente continua y facilitan la
sincronización de relojes de emisor y receptor.
Existen dos modos básicos de realizar la codificación eléctrica:
- Diseñar cada código transmitido de tal forma que contenga el
mismo número de impulsos positivos que negativos, así se anularía
la componente continua. Por ejemplo el código
englishManchester2english.
- Realizar una traducción de la señal usando un código de
disparidades emparejadas o código alternante. Es decir, algunos o
todos los símbolos están representados por dos conjuntos de
dígitos, de disparidad opuesta, que se utilizan en una secuencia de
manera que se minimice la componente continua y se facilite la
sincronización3.
Cada nodo intermedio de una comunicación debe conocer dónde ha de
enviar el paquete que ha recibido. En el caso de los circuitos
(conmutados o virtuales) solo se toma la decisión en el inicio de la
conexión. En el caso de paquetes conmutados (datagramas) se toma la
decisión con cada paquete.
Este proceso de decisión se denomina encaminamiento
(routing).
La solución más sencilla pero ineficaz es enviar el paquete por
todos los interfaces menos por el que llegó (inundación). Es el
funcionamiento de los concentradores. Este sistema no se considera un
protocolo de encaminamiento.
Para encaminadores (routers) sencillos se puede utilizar
configuraciones estáticas de encaminamiento.
Los encaminadores más modernos permiten utilizar auténticos
protocolos de encaminamiento dinámico que sirven para intercambiar
información entre encaminadores y adaptarse a situaciones cambiantes
de tráfico basándose en:
- Capacidad del enlace.
- Tráfico medio.
- Retardo.
- Fiabilidad.
Las técnicas básicas son:
- Vector de distancia: Cada encaminador mantiene una tabla con las
distancias mínimas hacia cada posible destino y el interfaz de
salida. Le pasa esta información a todos sus vecinos. Tiene el
problema de la cuenta a infinito.
- Estado de enlace. Identifica a sus vecinos y su coste y manda esa
información a todos los encaminadores de la red. Con esa
información se calcula el mapa de la red.
Debido a que los protocolos de encaminamiento no son escalables se
utiliza encaminamiento jerárquico. Esto simplifica el intercambio de
información aunque puede no aprovechar todos los caminos mínimos.
Cada nodo intermedio de una comunicación puede utilizar variantes de
dos técnicas de reenvío:
- Store-and-forward: Almacena completamente el
paquete y luego, si es correcto, lo reenvía.
- Cut-througth: Conforme recibe el paquete, y una
vez que sabe por que puerto lo tiene que reenviar, empieza su
retransmisión. Si después el paquete resulta erróneo se propaga
el error al siguiente nodo. Esta técnica es más rápida y sencilla
para redes fiables.
La congestión es la situación en la que un equipo o una línea no
puede procesar todo el tráfico que se le envía. La congestión
puede provocar pérdida de datos y baja mucho el rendimiento de la
red.
Para resolverla, en conexiones punto a punto se utiliza el control de
flujo, que puede aplicarse a nivel de enlace o de transporte.
Un factor que propicia la congestión es la tendencia del tráfico a
generarse a ráfagas.
Una red puede comprometerse a garantizar una serie de parámetros de
una conexión o servicio. El contrato que especifica los parámetros
de QoS se denomina Acuerdo de Nivel de Servicio (SLA: Service
Level Agreement). Los parámetros que se pueden garantizar son:
- Ancho de banda (Throughput) mínimo.
- Retardo o latencia máximo.
- Fluctuación del retardo (Jitter) máxima.
- Pérdida de datos tolerable.
- Disponibilidad del servicio (en % del tiempo).
Los tipos de servicio que puede dar una red desde el punto de vista de
la QoS son:
- Mejor esfuerzo posible (Best Effort Service): La red no
se compromete a nada, pero intentará que los datos lleguen al otro
extremo lo antes posibles.
- Con servicio diferenciado (soft QoS o Differentiated
Service): Trata cierto tráfico con más preferencia que otro, pero
no garantiza nada a ninguno de ellos.
- Con servicio garantizado (hard QoS o Guaranteed Service):
Se definen unos valores límite requeridos al establecer una
conexión extremo a extremo y todos los nodos de la red se comprometen
a garantizarlos, reservando los recursos necesarios.
Para implementar QoS es necesario utilizar técnicas de:
- Gestión de tráfico individual en cada encaminador de la red:
- Gestión de colas.
- Perfilado de tráfico (Traffic Shaping)
- Vigilancia de tráfico (Traffic Policing)
- Señalización entre los elementos de la red:
- Marcado de paquetes descartables.
- Envío de paquetes de asfixia.
- Descarte selectivo de paquetes.
- Marcado de Prioridad en paquetes.
- Control de admisión y reserva de recursos.
- Mejora del aprovechamiento de enlaces lentos:
- Fragmentación de paquetes grandes
- Compresión de datos
Notas al pie
- ... etc.)1
- La CEI definió en 1999 los
símbolos para potencias de dos: kibi (Ki), mebi (Mi), gibi (Gi), tebi
(Ti), pebi (Pi) y exbi (Ei).
- ...Manchester2
- El código Manchester,
también denominado codificación bifase-L, es un método de
codificación eléctrica de una señal binaria en el que en cada
tiempo de bit hay una transición entre dos niveles de señal. Así
1 es una transición de alto a bajo y 0 es una transición de bajo a
alto (o al revés). Es un código autosincronizado, ya que en cada
bit se puede obtener la señal de reloj, lo que hace posible una
sincronización precisa del flujo de datos. Una desventaja es que
consume el doble de ancho de banda que una transmisión
asíncrona.
- ...'on3
- La codificación de traducción utiliza un
código en línea (modulación en banda base) que traduce símbolos
para conseguir un balance de corriente y permitir la sincronización
de la señal. 4B/5B utiliza MLT para traducir símbolos de 4 bits en
símbolos de 5 bits. 8B/6T utiliza PAM para traducir 5 binarios en 6
ternarios. PAM 5x5 utiliza códigos quinarios (5 voltajes
diferentes).
2009-05
 2009-05 Güimi (http://guimi.net)
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