Telecomunicaciones y Redes: Una Visión General

Telecomunicación: Es toda transmisión, emisión o recepción de signos, señales, imágenes, sonidos o informaciones de cualquier tipo, que se transmiten por hilos, medios ópticos, radioeléctricos u otros sistemas electromagnéticos.

Elementos Clave en Telecomunicaciones

Los elementos de conmutación son fundamentales en las redes de telecomunicaciones:

• Sistema de Transmisión: Medio que soporta el transporte de la señal.
• Sistema de Conmutación: Permite el encaminamiento de la información.
• Sistema de Señalización: Sistema de inteligencia distribuido por la red que sincroniza todos los recursos que se encuentran en ella.

¿Qué es una Red?

Red: Conjunto de ordenadores que se caracterizan por:

• Estar interconectados mediante un medio de transmisión.
• Ser autónomos (a diferencia de los sistemas anteriores donde se accedía a un ordenador central a través de terminales no autónomos).

En una red existen dos partes fundamentales: dispositivos (hardware) o parte física y programas (software o parte lógica).

Dispositivos y Programas de Red

Dispositivos de Red: Son un conjunto de elementos físicos que hacen posible la comunicación entre el emisor y el receptor. Estos dispositivos son:

• Canal de Comunicación: Medio por el que circula la información.
• Nodos Intermedios: Elementos encargados de realizar la selección del mejor camino por el que circulará la información.

Programas de Red: Programas que permiten controlar la red para hacerla más fiable. (El software es muy importante).

Servicios y Protocolos de Red

Servicios y Protocolos: Los servicios de comunicaciones proporcionados por una red de transmisión de datos siguen unos protocolos bien establecidos y estandarizados. Un protocolo de red define unas normas a seguir a la hora de transmitir información: velocidad de transmisión, tipo de información, formato de los mensajes, etc.

Servicios Básicos de una Red de Comunicación

Servicios Básicos que ofrece una red de comunicación:

• Transmisión de voz.
• Transmisión de datos.
• Establecimiento de llamada: Es fundamental (excepto en mensajes SMS).
• Tarificación: Todas las redes públicas, no así en las redes privadas.

Usos y Beneficios de las Redes en Ordenadores

Uso de Redes en los Ordenadores:

• Permiten compartir recursos de forma que los datos estén disponibles para el que los requiera en la red.
• Tienen una alta confiabilidad, se pueden tener copias en varias máquinas, por si se producen fallos. Esto permite la capacidad de continuar operando.
• Se puede ahorrar dinero, en lugar de un gran mainframe, varios ordenadores personales. (Un mainframe cuesta 1000 veces más que un PC y 10 veces más rápido).
• Se crea un modelo cliente-servidor.
• La escalabilidad: se puede incrementar de forma gradual el rendimiento del sistema.

Tipos de Redes

Redes Dedicadas: Es aquella en la que las líneas de comunicación son diseñadas e instaladas por el usuario o administrador, o bien alquiladas a las compañías de comunicaciones que ofrecen este servicio si las zonas a conectar están en lugares geográficos alejados. (por ejemplo, el Instituto).

Redes Compartidas: Son aquellas en las que las líneas de comunicación soportan información de diferentes usuarios. Son redes de servicio público ofertadas por las compañías telefónicas.

Clasificación por Tipología

Topología Física

• Topología en Estrella: Tiene un nodo central con funciones de distribución, conmutación y control. Inconveniente: si falla el nodo central, quedará inutilizada toda la red. Todas las comunicaciones pasan por el nodo central, por lo que se producen cuellos de botella, apareciendo errores y retrasos.
• Topología en Bus: Utiliza un único cable para conectar los equipos. El mensaje se deposita en el bus, lo leen todos los nodos de la red, pero es el receptor el que se queda con una copia y es capaz de contestar. Necesita menos cableado, pero si falla un nodo todos los nodos quedan aislados. Se pueden producir colisiones, para resolverlas se emplean dos técnicas (selección y contienda) que veremos más adelante.
• Topología en Anillo: Cada ordenador está conectado a otros dos. La comunicación se produce en una sola dirección (existen también los anillos dobles, Se llaman anillos redundantes, si falla uno, se utiliza el otro). El inconveniente es que si falla un nodo, falla toda la red. La información se coloca en la red con la dirección del receptor. Se va reenviando de un nodo a otro hasta llegar al destino.
• Topología en Malla: Es una interconexión total de todos los nodos de la red. Tiene como ventaja que si falla un nodo hay un camino alternativo, ya que hay más de un camino posible entre cada par de nodos. El inconveniente es su complejidad y mayor coste.
• Topología en Árbol: Es una forma de conectar nodos como una estructura jerarquizada. Se utiliza poco. Si falla un nodo de enlace falla la transmisión. Pueden existir cuellos de botella entre distintas zonas.
• Topología de Intersección de Anillo: Varios anillos conectados por nodos comunes. Si fallan los nodos comunes toda la red dejará de funcionar.
• Topología Irregular: Cada nodo conectado al menos por un enlace, pero no existen más restricciones. Es utilizada en redes que ocupen zonas geográficas amplias. Permite la búsqueda de rutas alternativas cuando falla alguno de los enlaces.

Topología Lógica

Lógica: Se refiere al funcionamiento. Por ejemplo, una topología física en estrella y lógica en bus, utilizando un Hub. Si tenemos una topología física en Bus y establecemos un orden A->B->C->D la topología lógica es en anillo: A C Nota: En topología en bus o anillo la información se envía a todos los equipos, sin embargo, en topología en estrella el equipo que funciona como nodo central debe saber donde están conectados los equipos para decidir hacia dónde enviar la información. Sin embargo para simplificar los mecanismos de comunicación, ese equipo envía los mensajes que le llegan a todos los equipos, por lo que la topología sigue siendo en estrella y el funcionamiento es en bus.

Clasificación Según la Localización Geográfica

• Subred o Segmento de Red: El segmento de red de comunicación más pequeña que existe, y todas las redes de mayor tamaño están constituidas por segmentos de red. Es un conjunto de estaciones que comparten el mismo medio de transmisión (cable). No tienen ningún dispositivo conmutador.
• LAN (Local Area Network) o Redes de Área Local: Están restringidas respecto al tamaño que pueden alcanzar, con lo cual se conocen los tiempos de transmisión. 10 metros -> habitación 100 metros -> casa 1 Km -> Universidad
• MAN (Metropolitan Area Network) o Redes de Área Metropolitana: Normalmente dentro de una misma ciudad. Puede constar de varios recursos públicos o privados, como el sistema de telefonía local, sistemas de microondas locales o cables de fibra óptica. 10 Km  metrópolis
• Red de Campus: Es una red que se extiende entre varios edificios dentro de un mismo polígono industrial que se conectan generalmente a un tendido de cable principal.
• WAN (Wide Area Network) o Red de Área Extensa: Abarcan varias ciudades, regiones o países. Los enlaces WAN son ofrecidos por compañías de telecomunicaciones públicas o privadas. 10.000 Km -> continente -> 1000 Km  país.

Transferencia de Información

Se tiene en cuenta la técnica empleada para transferir la información desde el origen al destino.

Redes Conmutadas (Punto a Punto)

Un equipo origen o emisor selecciona un equipo con el que se quiere conectar o receptor, y la red se encarga de habilitar una vía de conexión entre los dos equipos (puede haber más de un posible camino). Existen tres tipos de redes conmutadas:

• Conmutación de Circuitos: Se establece un circuito físico para realizar la conexión. Es un camino único dedicado. La ruta se establece durante todo el proceso de comunicación. El receptor debe estar activo durante toda la comunicación. Existen unos pasos a seguir que son: 1. Establecimiento de llamada. 2. Transferencia de la información. 3. Liberación de la conexión. No se dan retrasos.
• Conmutación de Paquetes: El mensaje se divide en Trozos, fragmentos que se llaman paquetes. Estos paquetes circulan por la red hasta que encuentran su destino. Deben incluir parte de la información a transmitir, datos de control, y las direcciones de emisor y receptor. Se tienen dos tipos de conmutación de paquetes:
  • CIRCUITO VIRTUAL: Es parecido a la conmutación de circuitos. Se establece un circuito virtual entre emisor y receptor. Se crean varios circuitos virtuales para los paquetes que van enumerados. Los paquetes siguen el mismo camino y llegan ordenados.
    • Tarda menos.
    • Los paquetes están enumerados.
    • Si falla alguno se pide su reenvío.
    • Es una técnica cara.
  • DATAGRAMA: Cada paquete va por el camino que puede, sigue un camino distinto. Los paquetes no llegan ordenados, pero si están enumerados, de forma que se detecta si ha habido pérdida. Si hay retrasos en la llegada se pide nuevamente su reenvío, y si llegaran más de uno con la misma numeración se desechan los repetidos. Es peor que el circuito virtual pero más barato. Internet funciona así.
• Conmutación de Mensajes: Los mensajes se transmite íntegros. Se coloca en un mensaje la dirección del destino, y circula de nodo en nodo por la red hasta llegar al receptor. En cada nodo se ve si existe un camino libre, y cuando es así, se envía al siguiente nodo. No tiene que estar el receptor activo para comenzar la comunicación.

Redes de Difusión (Multipunto)

La información del emisor se envía a todos los nodos y es el destinatario el encargado de detectar y capturar esa información. Se da en topologías en las que el medio de transmisión es compartido por todos los nodos. Se da en topología bus o anillo. También se da este tipo de comunicación en las transmisiones por ondas de radio. En sistemas de difusión si queremos enviar un paquete a todos los destinos se coloca un campo especial en el de dirección (BROADCASTING).