5
Redes
WAN
Las redes de área extendida
(WAN: Wide Area Network) son aquellas que
conectan dos o más redes LAN ubicadas en sitios geográficos distantes.
Las WAN
generalmente
utilizan
protocolos
punto
a
punto,
de
velocidades
bajas
a
medias (usualmente menores a 2 Mb/s), y se basan en servicios públicos o en
líneas punto a punto.
Dadas las características propias de las redes WAN, los protocolos y equipos
utilizados difieren de los de las redes LAN.
5.1
Frame Relay
Frame Relay es una tecnología de comunicación utilizada a nivel mundial para
interconectar redes LAN, redes SNA, redes de voz, etc.
Típicamente se basa en la
utilización de la
infraestructura
de red disponible por los prestadores de servicio
público, aunque puede ser también implementada sobre líneas dedicadas.
Frame Relay surgió como es el sucesor de la tecnología X.25, y está pensada
para capas físicas con bajas tasas de errores y velocidades relativamente altas
(de hasta 2 Mb/s, aunque podría funcionar sin problemas a velocidades mayores).
La
tecnología
Frame
Relay
se
basa
en
la
utilización
de
circuitos
virtuales
(VC
=
Virtual Circuits) entre
las dos redes que se desean conectar. Los circuitos virtuales
son caminos bidireccionales, establecidos entre dos puntos extremos de la red
Frame Relay. Existen dos tipos de circuitos virtuales:
PVC (Circuitos virtuales permanentes): Los PVC son circuitos virtuales
permanentes, establecidos por el operador de red (típicamente un prestador
de
servicios
públicos),
a
través
de
su
sistema
de
gestión
de
la
red
Frame
Relay. Los PVC son definidos en forma estática, y se requiere la
intervención
de
un
operador para
establecerlos
y
liberarlos.
Son
“virtuales”
ya
que
puede
no
existir
una
conexión
física
directa
entre
ambos
extremos,
sino
que
por
software
se
pueden
configurar
todos
los
equipos
intermedios
para establecer un “circuito virtual”. Son “permanentes” ya que una vez
establecido el circuito, el
mismo permanece en el tiempo,
en forma
independiente del tráfico.
Los PVC son los más comúnmente utilizados en Frame Relay.
SVC (Circuitos virtuales
conmutados): Son circuitos que se establecen
en forma dinámica, “llamada a llamada” (en forma similar a una llamada
telefónica). La implementación de circuitos virtuales es más compleja que la
de circuitos permanentes, pero permite, en principio, conectar cualquier
nodo de la red Frame Relay con cualquier otro.
En la siguiente figura se muestra una red Frame Relay típica, dónde 4 nodos
(redes
LAN) están
conectados
a
una
red
Frame
Relay.
Cada nodo dispone
de un
equipo ruteador (Router), que interconecta la LAN a la red Frame Relay.
En esta figura, se muestras 3 PVCs establecidos, en forma de estrella. Un extremo
de todos los PVC es uno de los nodos de la red, y los otros extremos se
encuentran en cada uno de los nodos restantes.
Es de hacer
notar que el
nodo que recibe
los 3 PVCs dispone de
un
único enlace
físico con la red Frame Relay, y no de tres enlaces, como hubiera sido requerido si
se utilizara X.25
u
otros protocolos punto a punto. Por otro lado, puede
verse en la
figura,
dentro
de
la
red
Frame
Relay, 3
equipos
(A,
B,
C),
administrados
por
el
proveedor del servicio, y configurados para mantener en forma permanente los
PVCs.
Desde el punto de vista del modelo
OSI, Frame Relay
trabaja a
nivel de la capa 2,
implementado únicamente
los aspectos esenciales de la recomendación, como ser
chequear que
las tramas sean
válidas
y
no contengan errores, pero no solicitando
retransmisiones en caso de detectar errores. Frame Relay se basa en la alta
confiabilidad de la capa física sobre la que trabaja, y deja a los protocolos de
mayor nivel el chequeo de paquetes faltantes, y otros controles de errores.
5.1.1 Trama Frame Relay
FL
AG
HE
AD
ER
INFORMATION
F
C
S
FL
AG
FECN
C/R
EA
BECN
DE
DA
DLCI
S
F
D
DLCI
S S S S
F F F F
D
D
D
D
6
1 1
4
1 1 1 1
La
estructura de la
trama
Frame Relay
se
indica
en la
figura. Comienza con
un
indicador de comienzo de trama (Flag)
y
una
cabecera (“Header”) de 2 bytes. Los
datos a transmitir (provenientes de capas superiores, como ser paquetes
IP, SNA,
etc.)
se
“encapsulan” en
la
trama
Frame
Relay,
en
el
campo
“Information”,
luego
de la cabecera.
Dentro de la cabecera de la trama se encuentran los siguientes campos:
DLCI (Data Link Connection Identifier): Es un identificador de 10 bits, que
indica la dirección de destino de la trama.
C/R (Command/Response Field)
FECN
(Forward
Explicit
Congestion
Notification):
Cuando
la
red
Frame
Relay está congestionada, algunos paquetes pueden ser descartados. Si un
nodo dentro de la red Frame Relay detecta una situación de congestión,
ésta situación es alertada a los nodos siguientes mediante este bit.
BECN (Backward Explicit Congestion Notification): De la misma manera
que
son
alertados
los
nodos
siguientes,
el
nodo
congestionado
alerta
a
los
nodos anteriores acerca de la situación, cambiando este bits, en
las tramas
“hacia
atrás”.
De
esta
manera
el
nodo
que
origina
el
tráfico
puede
bajar su
velocidad de transmisión, ayudando a descongestionar la red.
DE
(Discard
Eligibility
Indicator):
Cuando
la
red
Frame
Relay
está
congestionada,
es
necesario
descartar
tramas.
Las
primeras
tramas
a
descartar
serán las
que tengan
encendido el
bit
“DE”.
Este
bit
es
“encendido” por
los
nodos de entrada de
la red Frame Relay en función del
“CIR” (Ver 5.1.3) contratado por el cliente.
Todas las tramas que excedan el
CIR contratado, son marcadas como “DE”.
EA (Extension Bit): Indica si el cabezal es de 2 o 4 bytes.
5.1.2 LMI (Local Management Interface)
A los efectos del intercambio de información entre los equipos del prestador de
servicio
y
del cliente
final, se
ha desarrollado el protocolo
“LMI”. Este intercambio
de información se utiliza para conocer el estado del enlace y los PVC configurados
en el
mismo. Este protocolo es opcional dentro de las
recomendaciones de Frame
Relay,
pero
es
habitual
que
esté
implementado
en
las
casi
todas
las
implementaciones.
El intercambio de información entre equipos se implementa mediante el uso de
tramas especiales de administración, que disponen de números de DLCI
reservados para estos fines. Estas tramas chequean el status de la conexión y
proveen la siguiente información:
Indicación de que la interfaz está activa (“keep alive”)
Los DLCIs definidos en la interfaz
El status de cada circuito virtual, por ejemplo, si está congestionado o no.
Existen tres versions de LMI:
LMI:
Frame
Relay
Forum
Implementation
Agreement
(IA),
FRF.1
superceded by FRF.1.1
Annex D: ANSI T1.617
Annex A: ITU Q.933 referenced in FRF.1.1
Si bien el término LMI es usado comúnmente para referirse al FRF.1 IA, puede ser
usado
como
término
genérico
para
cualquiera
de
los
3
protocolos.
Cada
uno
de
los protocolos incluye pequeñas diferencias en el uso e interpretación de las
tramas de control, por lo que es importante que los equipos del proveedor de
servicio estén configurados con el mismo protocolo que los equipos locales.
5.1.3 La contratación de Frame Relay (CIR)
Los servicios públicos Frame Relay se comercializan teniendo en cuenta varios
parámetros, entre
los que
el
“CIR”
(Committed
Information
Rate) es el más
importante. El CIR es la
velocidad
media de transmisión acordada entre el cliente
y el proveedor de servicio. Es un parámetro que se establece en forma
independiente para cada PVC.
En
una configuración típica, un “nodo central” puede tener un enlace con el
prestador de servicios sobre el que se configuran varios PVC, hacia los “nodos
secundarios”,
o
sucursales.
El
enlace
físico
puede
ser,
por
ejemplo,
de
1
Mb/s,
y
cada PVC puede tener un CIR, por ejemplo, de 64 kb/s.
Esto significa que la velocidad media de transmisión entre el nodo central y los
nodos secundarios debe ser 64 kb/s (CIR), aunque la velocidad física de cada
trama será de 1 Mb/s.
La
velocidad
media,
se
mide
sobre
un
tiempo
prefijado,
llamado
generalmente
tc
(generalmente
1
segundo).
En
el
tiempo
tc,
el
cliente
se
compromete
a
no
pasar
más de Bc bits, equivalentes al CIR x tc
kb para un determinado PVC.
Bc (Committed Burst Size) = CIR x tc
Se establece también un tráfico de exceso, llamado generalmente Be (Excess
Burst Size). Las tramas enviadas por el cliente dentro de un tc
que excedan Bc
bits,
serán
marcadas
por
el
proveedor
de
servicio
como
“descartables”
(Bit
“DE”
del cabezal de la trama, ver 5.1.1). Estas serán las primeras tramas a descartar en
caso de que exista congestión en la red Frame Relay.
Las tramas que dentro del mismo intervalo tc
excedan Bc + Be serán directamente
descartadas en la entrada de la red Frame Relay.
Para los interesados en profundizar en Frame
Relay, se
recomienda la lectura de
“The Basic Guide to Frame Relay Networking” [35].
5.2
ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode) surgió como respuesta a la necesidad de
tener
una
red
multiservicio
que
pudiera
manejar
velocidades
muy
dispares.
Técnicamente
puede
verse
como
una
evolución
de
las
redes
de
paquetes.
Como
otras
redes de paquetes
(X.25, Frame Relay,
TCP/IP, etc.) ATM integra las
funciones
de multiplexación
y
conmutación. A
su
vez está
diseñada
para
soportar
altos picos de tráfico
y
permite interconectar dispositivos que
funcionen a distintas
velocidades. ATM está especialmente diseñada para soportar aplicaciones
multimedia (voz y video, por ejemplo).
Si bien ATM puede ser usada como soporte para servicios dentro las redes de
área locales, en usuarios finales, su principal protagonismo ha estado en las redes
de “backbone” de los proveedores de servicios públicos.
Los
protocolos
de
ATM
están
estandarizados
por
la
ITU-T,
y
con
especial
contribución del “ATM Forum”. El “ATM Forum” es una organización voluntaria
internacional, formada por fabricantes, prestadores de
servicio,
organizaciones
de
investigación y usuarios finales.
Algunas de las ventajas de ATM frente a otras tecnologías son:
Alta performance, realizando las operaciones de conmutación a nivel de
hardware
Ancho de banda dinámico, para permitir el manejo de picos de tráfico
Soporte de “clase de servicio” para aplicaciones multimedia
Escalabilidad en velocidades y tamaños de redes. ATM soporta velocidades
de T1/E1 (1.5 / 2 Mb/s) hasta STM-16 (2 Gb/s)
Arquitectura común para las redes de LAN y WAN
De forma similar al modelo
OSI (Ver 2) ATM también está diseñada en
un modelo
de capas. En el caso de ATM, el modelo de capas puede verse en varios “planos”,
como se esquematiza en la figura
Plano de Management
Capas superiores
Capa AAL
(ATM Adaptation Layer)
Capa ATM
Capa física
HEADER
INFORMATION
5
48
GFC
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI
PTI
C
HEC
A continuación se describen las Capas físicas, ATM y AAL. Para una mejor
comprensión, se comienza describiendo la capa ATM, luego la AAL y por último la
capa Física.
5.2.1 Capa ATM
La
Capa
ATM
es
la
responsable
de
transportar
la
información
a
través
de
la
red.
ATM
utiliza “conexiones virtuales” para el transporte de la información. Estas
conexiones
virtuales,
pueden
ser
permanentes
(PVC)
o
del
tipo
“llamada
a
llamada” (SVC).
5.2.1.1 Celdas ATM
Para poder manejar los requerimientos de
tiempo real, se optó por usar
unidades
de
tamaño
fijo
y
pequeño. Estas unidades,
llamadas celdas,
contiene 48 bytes de
información
y
5
bytes
de
“cabecera”.
Este
tamaño
fijo
y
pequeño
asegura
que
la
información de tiempo real, como el audio y el video no se vea afectada por la
duración de tramas o paquetes largos (recordar que Ethernet o Frame Relay,
permiten
paquetes
de
más
de
1.500
bytes).
La
siguiente
figura
muestra
la
estructura del cabezal de las tramas ATM, que contiene los siguientes campos:
Byte 1
Byte 5
8
bits
GFC (Generic Flow Control): Es usado únicamente en conexiones que
van
desde
un
usuario
final
hasta
el
primer
nodo
ATM
de
una
red
pública
(UNI = User to Network
Interface
), como control de
flujo entre el
usuario
y
la red. En conexiones entre nodos ATM de la red pública (NNI = Network to
Network Interface), no se utiliza este campo.
VPI
(Virtual Path
Identifier):
Al
igual
que
Frame
Relay,
ATM
brinda
servicios
orientados
a
la
conexión,
basados
en
circuitos
virtuales
permanentes (PVC) o temporales (SVC). El campo VPI contiene el
identificador del camino virtual al que pertenece la trama
VCI (Virtual Channel Identifier): Dentro de
un mismo camino virtual
(identificado por el VPI), pueden establecerse varios canales o circuitos
virtuales (VCC). El campo VCI identifica cada circuito o canal
virtual dentro
del camino virtual.
PTI (Payload Type Indicator): Indica el tipo de datos
o información que
transporta
la celda en los 48 bytes de
“Información”. Es de
hacer
notar que
este campo no siempre
transporta “datos”, sino que algunas cedas
utilizan
este
campo
para
enviar
información
de
señalización,
mensajes
administrativos de la red, etc.
CLP (Cell Loss Priority): Es utilizado como marca de prioridad de la celda
o
trama.
En
caso
de
congestión,
la
red
puede
descartar
los
paquetes
de
menor
prioridad
(CLP
=
1).
Las
celdas
marcadas
con
CLP
=
0
se
consideran de alta prioridad y no deberían ser descartadas.
HEC (Header Error Control): Es un byte de control de errores en el
cabezal. Únicamente se realiza control de errores sobre el cabezal. El
algoritmo utilizado permite corregir errores en 1 bit
5.2.2 Capa AAL (ATM Adaptation Layer)
La
capa
AAL
realiza
el “mapeo”
necesario
entre
la
capa
ATM
y las
capas
superiores. Esto es generalmente realizado en los equipos terminales, en los
límites de las redes ATM.
La red ATM es independiente de los servicios que transporta. Por lo tanto, la
“información”
de
cada
celda
es
transportada
en
forma
transparente
a
través
de
la
red ATM. La red ATM no conoce la estructura ni procesa el contenido de la
información que
transporta.
Por ello
es
necesario, en los límites
de la red ATM,
una capa que adapte los diversos servicios o protocolos a transportar, a las
características de la red ATM. Esto es realizado por la capa AAL.
A los efectos de las funciones de la capa AAL, es necesario categorizar los
servicios a transportar por ATM según los siguientes ítems:
Relaciones de tiempo entre fuente y destino: Indica si el reloj de destino
debe “sincronizarse” con el reloj de la fuente
Velocidad (bit-rate):
Indica si se trata de servicios de
velocidad constante
o
variable
Modo de conexión: Orientado a la conexión o No orientado a la conexión
Como resultado, se han definido 4 “clases de servicios”, denominadas A, B, C y D,
como puede verse en la siguiente tabla:
Portal para Investigadores y Profesionales
Facebook 
Del.icio.us 
Mister Wong