backbone

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria

Instituto Universitario de Tecnología de los Llanos

Programa Nacional de Formación en Informática

Valle de la Pascua – Estado Guárico

BACKBONES ATM SOBRE ENLACE DE SATÉLITE

TRATAMIENTO DE ERRORES DE RÁFAGA

Facilitadora:                                                        Participantes:

Lic. Nataly Estaba de Cedeño                             Fernández L. Manuel A.

                                                                             Ledezma F. Azareel D.

                                                                             Ortega G. Lisandro G.

                                                                             Ruiz Ch. Francybellys.

Julio, 2012

BACKBONE

            La palabra backbone se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Está compuesta de un gran número de routers comerciales, gubernamentales, universitarios y otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos a través de países, continentes y océanos del mundo mediante cables de fibra óptica

            Parte de la extrema resiliencia de Internet se debe a un alto nivel de redundancia en el backbone con los proveedores Tier los cuales están muy regulados y al hecho de que las decisiones de encaminamiento IP se hacen y se actualizan durante el uso en tiempo real.

            Un backbone se puede definir como un enlace de gran caudal o como un sin número de nudos de conexión que forman un eje de conexión principal. Es la columna vertebral de una red.

            Actualmente, hay muchos backbones, que llevan grandes cantidades de tráfico entre continentes o a través de los Estados Unidos o Europa, o en un mismo país. La mayoría de las redes en los países en desarrollo tienen conexiones directas por tierra, mar o satélite a un backbone de Internet de los Estados Unidos o Europa.

Ruta del cable submarino SEA-ME-WE 4 (en rojo), el principal backbone entre el sureste asiático, el subcontinente indio, el medio oriente y Europa^{[ ][]}el trozo en azul es terrestre.

CRONOLOGÍA

            El backbone original de Internet fue ARPANET.

            En 1989 se creó el backbone NSFNet. El ejército de los Estados Unidos de América se separó, creando la red MILNET, y ARPANET se cerró.

     

     Un plan fue desarrollado para primero expandir más la red NSFNet, antes de convertirlo en obsoleto, creando una nueva arquitectura de red basada en un encaminamiento descentralizado.

            Con el retiro del backbone de Internet de la NSFNet el 30 de abril de 1995, Internet a partir de ahora consiste enteramente de varios ISPs comerciales y redes privadas (así como redes entre universidades), conectadas a puntos de peering.

            El término backbone de Internet suele referirse a los enlaces entre proveedores y puntos de peering. Sin embargo, con el uso universal del protocolo de encaminamiento BGP, Internet funciona sin ninguna red central.

            Con la llegada de la burbuja de las punto com de 2002, un número grande de empresas de telecomunicaciones se vieron amenazadas por la bancarrota, y algunas quebraron completamente: por ejemplo, la red EBONE desapareció completamente. Ésta fue una prueba exitosa del nivel de tolerancia de errores y redundancia de Internet.

VISIÓN GENERAL

            La "columna vertebral" de Internet consiste en muchas redes diferentes. Normalmente, el término se usa para describir grandes redes que se interconectan entre ellas y pueden tener ISPs individuales como clientes. Por ejemplo, un ISP local puede proporcionar servicio para una única ciudad, y conectar a un proveedor regional que tiene varios ISPs locales como clientes. Este proveedor regional conecta a una de las redes del backbone, que proporciona conexiones a escala nacional o mundial.

            Estos proveedores backbone normalmente proporcionan instalaciones de conexión en muchas ciudades para sus clientes, y ellos mismos conectan con otros proveedores backbone en IXPs (Internet Exchange Point) como el CATNIX de Barcelona, el ESPANIX de Madrid o el GALNIX de Santiago de Compostela. El más grande de estos IXP en términos de tasa de transferencia y rutas accesibles es el ChtIX en Roubaix Valley, Francia.

QUIÉNES LO IMPLEMENTAN

            Las redes de backbones suelen implementarlas entes comerciales, educativos o gubernamentales, como redes militares. Algunas grandes compañías que proporcionan conectividad backbone son UUnet (ahora una división de Verizon), British Telecom, Telefónica, Global Crossing, Hurricane Electric, Cogent Communications, AT&T, Sprint Nextel, OVH, France Télécom, BSNL, Teleglobe, Qwest y Savvis. En América Latina, entre otros, se puede encontrar IMPSAT, TELECOM y G&DCOM.

TIPOS DE BACKBONE

            Existen 2 tipos: cascada (cascadeado) y colapsado. En el primero, todos los puestos de trabajo (host, terminales) están conectados a un enlace troncal con el cuarto de equipos (ER); esta arquitectura es casi obsoleta y genera mucho tráfico innecesario en la red. En el colapsado existen varios tramos que salen del ER, permitiendo una mejor distribución de servicios, sin saturar ningún sector de la red y dando una mejor calidad de señal a los tramos lejos al ER

RED GLOBAL CROSSING

La red de fibra óptica de Global Crossing se compone de los siguientes elementos:

• Atlantic Crossing-1. Un enlace submarino de alta capacidad que une Europa y los Estados Unidos.
• Atlantic Crossing-2. Nuevo enlace submarino que une Europa y los Estados Unidos.
• Pan European Crossing. Red de fibra óptica que une las principales ciudades de Europa.
• North American Crossing. Red de alta capacidad en Estados Unidos.
• Mid Atlantic Crossing. Enlace entre Nueva York, Miami y las Antillas.
• Pan American Crossing. Enlace entre Los Angeles, México, Panamá, Venezuela y las Antillas.
• Mexican Crossing. Red de alta velocidad que une las ciudades más importantes de México.
• South Atlantic Crossing. Anillo de fibra óptica sudamericano.
• Pacific Crossing-1. Enlace submarino de fibra óptica entre USA y Japón.
• Global Access Limited. Red de alta velocidad en Japón.
• East Asian Crossing. Red de fibra óptica que une Corea, Hong Kong, China, Singapur, Malasia, Thailandia, Filipinas y Japón.

Toda esta red global es gestionada de modo centralizado desde un único centro de control situado en Londres.

TECNOLOGÍAS DE BACKBONES

            FDDI y ATM son dos nuevas tecnologías de transferencia de datos, las cuales suplen la necesidad de mayor ancho de banda por parte de las grandes empresas. Estas empresas orientadas a diversos ámbitos de trabajo, ya sean graficas, científicas, entre otras, necesitan de un mayor ancho de banda en sus enlaces para la transferencia de archivos de gran tamaño.

·         FDDI

            FDDI se define como una Interfaz de datos distribuida de fibra (Fiber Distribuited Data Interface) el cual es un estándar de cableado de fibra óptica, el cual fue desarrollado por la ANSI (American National Standards Institute). Su velocidad es de 100 Mb/seg. La cual se basa sobre topología de anillo doble. Esta tecnología se implementa como backbone en redes a nivel de entidades universitarias y de grandes empresas.

·         ATM

            ATM (Asynchronous Transfer Mode) se define como Modo de transferencia asíncrona, la cual es una tecnología de comunicación de datos de conmutación de paquetes de banda ancha que combina las características de los multiplexores por división de tiempo con retardo dependiente (ATD) y redes locales de retardo variable. Los multiplexores por división de tiempo es un método para combinar señales separadas en una única transmisión de alta velocidad. Con ATM se transmiten cerdas provenientes de muchas fuentes. Pueden mezclarse, pero cada una tiene su dirección de destino específica, en la multiplexión por división de tiempo las señales llegan en orden en intervalos de tiempo regulares. En otras palabras, todas las celdas son del mismo tamaño, tanto en byte como en tiempo. El retardo variable es habitual en las redes locales, debido a que cada método de red puede utilizar un tamaño de paquete distinto. ATM divide los paquetes largos para adaptarlos a su tamaño de celda y los envía por el canal de datos; esto son reensamblados en el otro extremo.

SOLUCIONES TECNOLÓGICAS

            Cuando se hace habla del backbone de Internet es posible mencionar una solución tecnológica para enlazar o ampliar la red de fibra óptica terrestre, hablamos del IP Trunking, el cual es la interconexión a través de satélites, ya que ofrece cobertura a cualquier punto geográfico y elimina los problemas de conexión de zonas con infraestructuras poco desarrolladas.

            El satélite ofrece una capacidad de conexión más rápida, segura y directa. En este caso, las peticiones de los usuarios de un ISP (Internet Service Provider) se transmiten a través de las líneas terrestres, en tanto que los datos IP descargados se envían directamente al punto de presencia del ISP a través de satélite, asegurando así una mejor gestión del tráfico por Internet.

            En definitiva, la capacidad flexible y totalmente configurable del satélite compensa la naturaleza asimétrica del tráfico por Internet, ayudando a reducir los costes de la red troncal, a aligerar la congestión de la red troncal y a aumentar la velocidad de descarga y de cobertura geográfica.

BACKBONES ATM SOBRE ENLACES DE SATÉLITES

            ATM es una de las tecnologías más apropiadas para transportar los nuevos servicios de banda ancha. Las cualidades que favorecen su empleo en redes de satélites son, su carácter asincrónico y su capacidad para soportar tasa de transmisión variable. Sin embargo, las altas tasas de error de los canales de comunicación vía satélite suponen un verdadero problema. Por ejemplo las recomendaciones para los enlaces por satélites establecen un VER de 10 a la menos siete el 95 por ciento del tiempo, mientras que para la fibra óptica es de 10 a la menos nueve el 99,9 por ciento del tiempo.

            Otro problema son los errores de ráfaga, especialmente en la banda KA, puesto que las cabeceras ATM sólo dispone de información de comprobación de errores capaz de corregir errores de un único bit, no es posible luchar contra las ráfagas de errores. Este hecho aumenta la cantidad de celdas descartadas y afecta a las prestaciones de las capas de adaptación.

            Se han propuestos cuatro especificaciones (SATATM, Satellite ATM) que facilitan el acceso y la interconexión tanto en redes de satélites fijas como móviles. Estos estándares son los siguientes:

·         SATATM 1: Describe las redes de acceso fijas a través de satélite, estas redes se caracterizan por un número pequeño de terminales de bajo coste y un número reducido de pasarelas terrenas. Proporcionan una interfaz de 64 kbps.

·         SATATM 2: Se emplean en interconexiones fijas de alta velocidad a través de interfaces PNNI, B-ICI y P-UNI entre las estaciones terrenas y las redes ATM fijas.

·         SATATM 3: Describe el acceso ATM desde terminales móviles.

·         SATATM 4: Especifica cómo debe realizarse la interconexión a alta velocidad entre redes fijas y móviles o entre dos redes móviles.

TRATAMIENTO DE LOS ERRORES DE RÁFAGA

            En un canal de comunicación vía satélite, existen dos índices de medida de prestaciones:

·         THROUGHPUT: Para obtener un throughput elevado es necesario minimizar el número de retransmisiones. Esto es especialmente importante si se emplea un control de flujo basado en un GO-Bask-N.

·         COSTE: El coste de una estación terrena es proporcional al nivel de potencia requerido en la transmisión de datos. Por esta razón habría que minimizar este nivel de potencia a la vez que se mantiene la relación señal a ruido en el receptor.

            Las ráfagas de errores afectan negativamente a las prestaciones de las capas ATM y AAL, para resolver este problema existen dos soluciones:

1.- Empleo del código Reed-Solomon externo sobre una codificación convolucional y decodificación de Viterbi de tal forma que los códigos externos corrijan los errores producidos en los códigos internos. El principal problema es que los códigos externos consumen ancho de banda (del orden 9 por 100 a 2 Mbps).

2.- Empleo de técnicas de entrelazado, los códigos CRC de las capas ATM y AAL son capaces de corregir errores de un bit. Por tanto si los bits de N cabeceras se entrelazan antes de la codificación, la posible ráfaga de errores se habrá extendido sobre N cabeceras de tal manera que es muy probable que a cada cabecera le afecte solamente un bit. El precio a pagar es un mayor retardo.

            De estas dos opciones la que mejor resultados ofrece es la codificación RS, de hecho pruebas realizadas en la banda C a 2,048 Mbps han conseguido tasas de error de 10 a la menos nueve durante el 99,96 por 100 del año incluso en zonas de alto nivel de precipitaciones.

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