Redes conmutadas

5/10/2018 Redes conmutadas - slidepdf.com

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Índice

UNIDAD II:

2. Redes conmutadas por circuito.

2.1 Jerarquía Digital Plesiosincrona – PDH.

2.2 Estructura de Trama Digital E1 G703/G704.

2.3 Multiplexaje en jerarquías superiores.

2.4 Jerarquía Digital Síncrona – SDH.

2.5 Estructura de Trama.



2. Redes conmutadas por circuito.

Redes conmutadas

Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias (incluso a no tan largas),generalmente deben pasar por varios nodos intermedios. Estos nodos son los

encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino.

En conmutación de circuitos, los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna

forma, sólo se encargan de encaminarlos a su destino.

En redes de comunicación conmutadas, los datos que entren en las redes

provenientes de alguna de las estaciones, son conmutados de nodo en nodo hastaque lleguen a su destino.

Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos

internamente a la red. También hay nodos conectados a estaciones y a otros

nodos, por lo que deben de añadir a su función como nodo, la aceptación y

emisión de datos de las estaciones que se conectan.

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división defrecuencias.

Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones, para así poder desviar

los datos por el camino menos colapsado.

Para redes de área amplia, generalmente se utilizan otras técnicas de

conmutación: conmutación de circuitos y conmutación de paquetes.

Redes de conmutación de circuitos

Para cada conexión entre dos estaciones, los nodos intermedios dedican un canal

lógico a dicha conexión. Para establecer el contacto y el paso de la información de

estación a estación a través de los nodos intermedios, se requieren estos pasos:



1. Establecimiento del circuito: el emisor solicita a un cierto nodo el

establecimiento de conexión hacia una estación receptora. Este nodo es

el encargado de dedicar uno de sus canales lógicos a la estación

emisora (suele existir de antemano) . Este nodo es el encargado de

encontrar los nodos intermedios para llegar a la estación receptora, y

para ello tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento, coste ,

etc...

2. Transferencia de datos: una vez establecido el circuito exclusivo para

esta transmisión (cada nodo reserva un canal para esta transmisión), la

estación se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin

demoras de nodo en nodo (ya que estos nodos tienen reservado uncanal lógico para ella).

3. Desconexión del circuito: una vez terminada la transferencia, el emisor o

el receptor indican a su nodo más inmediato que ha finalizado la

conexión, y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera

el canal dedicado . Así de nodo en nodo hasta que todos han liberado

este canal dedicado.

Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las

conmutaciones, éstos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su

labor eficientemente.

La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales

están reservados aunque no circulen datos a través de ellos.

Para tráfico de voz, en que suelen circular datos (voz) continuamente, puede serun método bastante eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la

conexión, y luego no hay retardos de nodo en nodo (al estar ya establecido el

canal y no tener que procesar ningún nodo ninguna información).



La red pública de telefonía utiliza conmutación de circuitos. Su arquitectura es la

siguiente:

Abonados: son las estaciones de la red.

Bucle local: es la conexión del abonado a la red. Esta conexión, como es de corta

distancia, se suele hacer con un par trenzado.

Centrales: son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centrales

finales) o nodos intermedios entre nodo y nodo (centrales intermedias).

Líneas principales: son las líneas que conectan nodo a nodo. Suelen usar

multiplicación por división en frecuencias o por división en el tiempo.

La conmutación de circuitos, a pesar de sus deficiencias es el sistema más

utilizado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias debido a

la profusión e interconexión que existe (debido al auge del teléfono) y a que una

vez establecido el circuito, la red se comporta como si fuera una conexión directa

entre las dos estaciones, ahorrando bastante lógica de control.

2.1 Jerarquía Digital Plesiosincrona – PDH.

Redes PDH

Jerarquía digital Plesiócrona (Plesiochronous Digital Hierarchy)

La ITU-T define en la G.701 que dos señales digitales que tengan la misma

velocidad nominal V (bit/s), que mantengan sus desviaciones máximas respecto a

esta cadencia dentro de límites especificados ±ΔV (bit/s) y que no provengan del

mismo reloj son señales digitales plesiócronas.

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 apartir del nivel jerárquico más bajo de PDH (2 Mbps) equivalente a una trama MIC

de RDSI (30B+D).

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.

El proceso de justificación por una parte, y por otra el hecho de que la

temporización vaya ligada a cada nivel jerárquico, hace que en la práctica sea

imposible identificar una señal de orden inferior dentro de un flujo de orden

superior sin demultiplexar completamente la señal de línea. Uno de los mayores

inconvenientes de la demultiplexación plesiócrona es que una vez formada la

señal múltiplex, no es posible extraer un tributario concreto sin demultiplexar

completamente la señal. Supongamos por ejemplo que tenemos un flujo de 140Mbit/s, y que en un punto intermedio deseamos extraer un canal a 2 Mbit/s; es

necesario para ello recurrir a las voluminosas y rígidas cadenas de multiplexación,

que de forma esquemática se representan en la siguiente figura:



Las diferentes jerarquías plesiócronas existentes: americana, europea y japonesa,

hacen muy difícil el interfuncionamiento. La escasa normalización ha conducido a

que los códigos de línea, la modulación o las funciones de supervisión, sean

específicas de cada suministrador, de forma que equipos de diferentes fabricantes

son incompatibles entre sí.

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 muycompleja seguir un canal de tráfico a través de la red.

2.2 Estructura de Trama Digital E1 G703/G704.

G703 y G704

G.703 es un estándar ITU que describe las características físicas y eléctricas de las interfaces

digitales jerárquicas para la transferencia de datos entre dos equipos a través de circuitos

digitales. Presenta un método para codificar la señal que se transmite entre los dos extremos

de la comunicación.



G.703 describe la transmisión de voz sobre canales digitales como E1 (T1 está definido en

ANSI T1.403). Es una recomendación asociada con el método de digitalización PCM (Pulse

Code Modulation) definido en detalle por el estándar G.711 que requiere un ancho de banda

de 64 Kbps (E0), unidad básica para el estándar G.703.

G.703 se transporta sobre par trenzado (balanced) de 120 Ohm con conectores RJ45; o sobre

doble cable coaxial (unbalanced) de 75 Ohm con conectores BNC.

Hay dos tipos de presentación lógica:

Sin estructurar (Unframed). Proporciona un ancho de banda de 2048 Mbps sobre líneas E1

(Europa) o 1544 Kbps sobre líneas T1 (Norte América).

Estructurado (Framed). Proporciona un ancho de banda de entre 64 Kbps y 1984 Mbps en

saltos de 64 Kbps. Es decir, divide el flujo de datos en 32x64K timeslots. El primero de ellos,Timeslot 0, es utilizado para inicializar el „framing‟, pero también puede transportar información

adicional de un extremo a otro de la línea. Con G.703 estructurado también tenemos la opción

de utilizar CRC-4 (Cyclic Redundancy Check-4) para control de errores dentro del primer

timeslot de 64K. El estándar G.704 detalla la operativa de G.703 en modo estructurado.

Codificación de línea en G.703

La codificación de línea es el método de poner físicamente los 0s y 1s (es decir, los datos) en

los cables físicos. Con los códigos en línea representamos la señal digital transportada

respecto a su amplitud respecto al tiempo. La señal está perfectamente sincronizada gracias a

las propiedades específicas de la capa física.

La representación de la onda se suele realizar mediante un número determinados impulsos.

Estos impulsos representan los 1s y los 0s digitales. Después de la codificación en línea, la

señal se manda a través de la capa física. A veces las características de dos canales

aparentemente muy diferentes son lo suficientemente parecidos para que el mismo código sea

usado por ellos.

Los tipos de codificación en línea que utiliza G.703 son:

HDB3 (High-Density Bipolar 3) para Europa

AMI (Alternate Mark Inversion) y B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution) en Norte América



Sincronismo

La norma define tres métodos para transmitir el sincronismo entre extremos:

Co-direccional: Es el más extendido. Consiste en enviar los relojes en el mismo sentido de los

datos. Por ello, se recupera la información de reloj de los datos recibidos y se envía la de los

enviados. Al incluirse dicha información junto a la señal de los datos, no es necesario ningún

cable adicional. Es el empleado por el equipo. Utiliza 4 hilos.

Contra-direccional: El sentido de la información de reloj es el contrario al de los datos. Ello

implica dos pares adicionales para transmitir los relojes independientemente de los datos.

Utiliza 8 hilos.

Central-direccional (Reloj centralizado): El reloj, tanto de transmisión como de recepción en

ambos extremos se recibe de un generador de relojes central. Al igual que el caso anterior

implica dos pares adicionales para transmitir los relojes independientemente de los datos. Es

una versión muy poco utilizada.

G.704

El estándar G.704 describe la estructura de la trama síncrona. G.704 es un estándar de

multiplexación por división de tiempo, TDM (Time-División Multiplexing). Multiplexación de 32señales de 64 Kbps en una señal de 2048 Kbps. En una trama de 2 Mb tendremos 32

timeslots o intervalos de tiempo de 8 bits cada uno.

El primer timeslot (0) se utiliza para la sincronización de la trama. El timeslot 16, cuando se

utiliza entre PBXs, lleva información de señalización (número marcado, manos libres, tono, ...).

http://4.bp.blogspot.com/-cjDIQORgaOE/ToR9uQyvQ-I/AAAAAAAAANU/kdtKwaH1nD8/s1600/Trama+G704.jpg



El timeslot 0 tiene la siguiente estructura:

o En las tramas pares: FAS (Frame Alignment Signal). Palabra de alineación de

trama:

o En las tramas impares: NFAS (Non Frame Alignment Signal). Palabra de no

alineación de trama:

Donde

X: reservado para uso de Cyclic Redundancy Check (CRC-4) o uso de bit internacional.

A: bit de alarma para indicar al otro extremo que hay una pérdida de alineación de trama.

S4 – S8: bits libres. Se suelen utilizar para crear un canal de comunicación entre los equipos

de la red y el Sistema de Supervisión o Gestión.

Los dos tipos principales de señalización entre centralitas son CAS (Channel Associated

Signalling) y CCS (Common Channel Signalling).

CAS utiliza el timeslot 16 para representar el estado de cada uno de los 30 canales de voz. De

los 8 bits que tiene el timeslot 16 (al igual que el resto), los primeros 4 bits representan el

primer timeslot y los 4 restantes representan el segundo. Es decir, el primer frame representa

los timeslots 1 y 17, el siguiente frame representa los timeslot 2 y 18, y así sucesivamente

hasta representar el 15 y 31. Esto quiere decir que necesitamos 16 frames, 'superframe' o'multiframe', para suministrar la información en todos los canales.

http://1.bp.blogspot.com/-4523KutNHH4/ToR_l3zY8JI/AAAAAAAAANc/9XAJBf_iXJM/s1600/Trama+G704.Timeslot+0+NFAS.jpg

http://1.bp.blogspot.com/-4523KutNHH4/ToR_l3zY8JI/AAAAAAAAANc/9XAJBf_iXJM/s1600/Trama+G704.Timeslot+0+NFAS.jpg



En Cisco podemos ver el estado de los canales mediante el comando 'show isdn service':R_RDSIP#sh isdn servicePRI Channel Statistics:ISDN Se0/0/0:15, Channel [1-31]Configured Isdn Interface (dsl) 0Channel State (0=Idle 1=Proposed 2=Busy 3=Reserved 4=Restart 5=Maint_Pend)

Channel : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

State : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Service State (0=Inservice 1=Maint 2=Outofservice 8=MaintPend 9=OOSPend)

Channel : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

State : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2.3 Multiplexaje en jerarquías superiores.

Un equipo multiplicador digital recibe un número N de señales numéricas,

llamadas tributarios, que se presentan a su entrada en paralelo y produciendo unaseñal digital de mayor velocidad de información como mínimo N veces superior a

la de los tributarios.

fm >= N × ft

fm = frecuencia múltiplo.

http://2.bp.blogspot.com/-r6kWHENgeoY/ToSI_BIyIEI/AAAAAAAAANg/lsCem3F0Znc/s1600/CAS.+Channel+Associated+Signalling.jpg



ft = frecuencia de tributario.

Los tributarios de entrada deberán estar en fase y en igualdad de frecuencia entre

sí, pero en realidad no es así sino que tienen distinta fase entre sí y variación de

las frecuencias.

ft< = ft ± Δft

fm = fm ± Δfm

A cada señal tributaria se le añaden unos bits que se llaman de relleno o de

justificación, y unos bits que se llaman de control de justificación, para que el

extremo receptor pueda distinguir los bits que son de información y los que son derelleno. Este proceso es conocido como justificación, y tiene por objeto absorber

las ligeras diferencias de frecuencia que pueden presentar los distintos tributarios,

ya que pueden haberse constituido con fuentes de reloj diferentes. De esta forma,

a los tributarios más lentos es necesario añadirles más bits de relleno que a los

tributarios más rápidos. En el extremo receptor, los bits de relleno son

oportunamente reconocidos y cancelados gracias a la información que transportan

consigo los bits de control de la justificación.

En consecuencia, la velocidad de la señal agregada es mayor que la suma de las

velocidades de las señales tributarias.

fr > N × ft ---> fm = (N × ft) + fr

fr = frecuencia de los bits de redundancia.

http://es.wikipedia.org/wiki/Bits

http://es.wikipedia.org/wiki/Bits



2.4 Jerarquía Digital Síncrona – SDH.

Desde hace ya un tiempo se vienen usando tres tipos de jerarquías digitales

(CEPT, Norteamérica y Japón) a nivel mundial categorizadas como PDH

(Jerarquía Digital Plesiócrona). Sin embargo, al considerar la transmisión de

señales B ISDN1, como en el caso de la HDTV2, se llegó a la conclusión,

mediante estudios realizados por la Unión Internacional de Telecomunicaciones

(ITU-T), de que ninguno de estos sistemas cumplía con los requisitos básicos paralograr un transporte eficaz de dichas señales a través de una red. Por

consiguiente, antes de proceder con la estandarización del Interfaz de Usuario en

Red (UNI), se tomó la cuidadosa decisión de establecer un nuevo estándar de

jerarquía digital que fuese único y a la vez común a nivel internacional.

La Jerarquía Digital Síncrona (SDH) define las especificaciones de interfaz

necesarias para multiplexar eficientemente varios tipos de señales, tanto para

servicios de alta velocidad como para aquellos, ya existentes, de baja velocidad.

La SDH fue incorporada como el nuevo estándar en noviembre de 1988 por la

ITU-T y sometida a una revisión parcial en 1990.

Resumen de las características de SDH:



(1) Interfaz síncrona unificada

Es muy fácil encontrar elementos tributarios en una señal de alta velocidad

multiplexada ya que la red es síncrona. La red SDH puede controlar distintos tipos

de información, así sean en sistemas de 2Mb/s como de 1,5Mb/s. Con el interfaz

unificado es posible crear un ambiente “multiproveedor” para los operadores de

red.

(2) Multiplexión flexible de varios tipos de información

El sistema SDH es capaz de multiplexar varios tipos de información con amplia

flexibilidad

Como por ejemplo, en el caso de un servicio telefónico actual al de un serviciofuturo de alta velocidad. Por lo tanto, es posible crear una infraestructura desde

ahora capaz de soportar servicios futuros de tipo B-ISDN.

(3) Capacidad abundante de tara

SDH tiene gran capacidad para trasmitir información OAM (Operación,

Administración y Mantenimiento). Además, provee altos niveles de funcionalidad y

seguridad en la red. Para hacer todo esto posible, diversas tecnologías han sidointroducidas: “puntero”, “trama de 9 filas”,

2.5 Estructura de Trama.

En una transmisión sincrónica se requiere de un nivel de sincronización adicional

para que el receptor pueda determinar dónde está el comienzo y el final de cada

bloque de datos se hace a través de una trama al transmitir presenta un bit al

comienzo del bloque de datos y un bit al final con la información de control de los

datos transmitidos en bloques .HDLC: Control de enlace de datos de alto nivel) es

el protocolo más importante para el enlace de datos, no solo porque es el más

utilizado, sino porque además es el protocolo mas importante en la capa de enlace

del modelo OSI. usa la transmisión sincrónica.



Los campos de delimitación

están localizados en los dos extremos de la trama, y ambos corresponden a la

siguiente combinación de bits 01111110. se puede usar un único delimitador como

final y comienzo de la siguiente trama simultáneamente. A ambos lados de la

nterfaz entre el usuario y la red, los receptores estarán continuamente intentando

detectar secuencia de delimitación para sincronizarse con el comienzo de la rama.

Debido a que el protocolo permite cualquier combinación de bits (es decir, el

protocolo no impone restricción alguna en el contenido de los campos)

destruyendo de esta manera la sincronización de las tramas. Para evitar esta

situación no deseable, se utiliza un procedimiento denominado inserción de bits.

En la transmisión de los bits que estén entre los dos delimitadores de comienzo yfinal, el transmisor insertará un 0 extra siempre que se encuentre con la aparición

de cinco 1 consecutivos. Al usar el procedimiento de inserción de bits, el campo de

datos puede contener cualquier combinación arbitraria de bits. Esta propiedad se

denomina transparencia en los datos.

Campo de dirección

identifica a la estación secundaria que ha trasmitido o que va recibir la trama. Elcampo de dirección tiene normalmente 8 bits, Este tipo de direccionamiento se

utiliza cuando la estación primaria quiere enviar una trama a todas las

secundarias.

Campo de control

se definen tres tipos de tramas, cada una de ellas con un formato diferente para el

campo de control. Las tramas de información (tramas-I) transportan los datos

generados por el usuario, Las tramas de supervisión (tramas-S) proporcionan el

mecanismo ARQ cuando la incorporación de las confirmaciones en las tramas de

información no es factible. Las tramas no numeradas (tramas-N) proporcionan

funciones complementarias para controlar el enlace.



Campo de información

Está presente en las tramas-I y en algunas tramas-N. Este campo puede contener

cualquier secuencia de bits, con la única restricción de que el número de bits sea

igual a un múltiplo entero 8. La longitud del campo de información es variable y

siempre será menor que un valor máximo definido.

Campo para la secuencia de comprobación de la trama

La secuencia de comprobación de la trama (FCS, Frame Check Sequence) es un

código para la detección de errores calculando a partir de los bits de la trama

excluyendo los delimitadores.



REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA

FUERZA ARMADA (UNEFA) ZULIA

CATEDRA: TELEFONIA

UNIDAD 2

REDES CONMUTADAS

(INFORME)

INTEGRANTES:

MAIRON SANCHEZ CI.25199428LEIVI DELGADO CI.13297188

Maracaibo; octubre de 2011

Redes conmutadas

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