domingo, 14 de diciembre de 2014

5.2.3 Gestion de Trafico


En telefonía la gestión de tráfico o gestión de redes una actividad de administración de la red telefónica cuyo objetivo es asegurar que el mayor número posible de llamadas telefónicas son conectadas a su destino.

Gestión de tráfico:

  • CIR (Commited Information Rate, Tasa de información comprometida). Caudal medio garantizado que la red se compromete a dar en una conexión. Este concepto se introduce para mejorar la reserva de recursos. Se mide en la capa de enlace.
  • Bc (Commited Burst Size, volumen de información comprometida). Es la máxima cantidad de datos (bits) que la red se compromete a transmitir durante un intervalo de tiempo definido Tc.          ß Bc = CIR * Tc
  • Be (Excess Burst Size, Volumen de información en exceso). La máxima cantidad permitida de datos que pueden exceder Bc durante el intervalo de tiempo Tc. El envió de estos datos (Be) no está garantizado. Aquellos datos que superen Bc + Be se descartan incondicionalmente.
  • Tc (Commited Rate measurement Interval). Intervalo de tiempo durante el cual al usuario solo se le permite transmitir Bc + Be. (Tiempo en el que el gestor de tramas –nodo- mide el tráfico sobre cada conexión lógica).
  • El caudal físico (Cf) de la línea de accesos también se contrata. Así el operador dimensiona la red en función de los parámetros contratados por sus abonados.
  • Cuando una trama se envía dentro de la región entre Bc y Bc+Be, el bit DE ese puesto a 1. En caso de congestión estas tramas son las primeras en descartarse en un gestor de tramas.
  • Propiedad: la suma de las CIR de un nodo, debe ser menor o igual que la velocidad de acceso por esa línea


5.2.2 Parametros de un Circuito


Frame Relay utiliza un circuito virtual (VC), que es una conexión lógica creada entre dos equipos terminales de datos (DTE) a través de la red del proveedor de servicio. 
El equipo del proveedor, al que se conecta el DTE, se llama DCE y se encarga de dar el reloj y los servicios de conmutación en la red. 

Cada circuito virtual se identifica con un identificador llamado DLCI. El DLCI del circuito tiene ámbito local, ya que los Switches de la red podrán conmutar el valor del DLCI a lo largo de todo el trayecto del circuito virtual. Cuando se contrata un servicio Frame Relay, para cada circuito virtual se especifica un CIR, que es la velocidad de transmisión de datos promedio máxima que la red se compromete a transportar bajo circunstancias normales, es decir, si transmites a una velocidad Superior a CIR los paquetes serán marcados como candidatos a ser descartados en caso de sobrecarga de la red. 
El estándar de señalización entre el router (DTE) y el Switch Frame Relay (DCE) se llama LMI y existen varios tipos, luego es necesario que el DCE y el DTE utilicen el mismo tipo para poder comunicarse. 



Una conexión Frame Relay necesita que, en un circuito virtual, el DLCI local este asociado (mapeado) a una dirección de nivel de red, por ejemplo dirección IP. 
Cuando una trama entra en la red el Switch realiza lo siguiente: 

  • Mira el valor de DLCI entrante. 
  • Consulta (en una tabla que mapea cada DLCI destino con un puerto) el valor correspondiente al DLCI del extremo remoto. 
  • Transmite la trama al puerto correspondiente incluyendo los dos valores de DLCI en la cabecera Frame Relay. 
  • Cuando la trama sale por el otro extremo, ya sale etiquetada con el DLCI destino al que es asignada a la entrada de la red. Este método permite tener múltiples DLCIs sobre un mismo puerto físico de un Switch. 


Flag: Tiene el mismo formato que en LAB-B (01111110), y también se utiliza para separar tramas. Cuando no hay tramas que transmitir, se generan guiones continuamente. 
Control: Llamamos campo de control a los bytes que siguen al Flag y que están por delante de los Datos de usuario: 

  • E.A.: Extended Address. Puesto que se permiten más de dos octetos en el campo de control, este primer bit de cada octeto indica (cuando está marcado con un '0') si detrás siguen más octetos o bien (cuando está marcado con un '1') si se trata del último del campo de control. Emplear más de dos bytes resulta bastante infrecuente y se utiliza en el caso de que la dirección de multiplexion (en el campo DLCI) supere los 10 bits. 
  • C.R.: Bit de Comando / Respuesta. No es un bit utilizado por la red, al igual que ocurría con el bit "Q" de X.25. Se introduce por compatibilidad con protocolos anteriores, como los del tipo HDLC. 
  • D.E.: Discard Eligibility .Las tramas que tienen este bit a "1" son susceptibles de descarte en situaciones de congestión. 
  • B.E.C.N.: Notificación de congestión en el sentido contrario a la transmisión. 
  • F.E.C.N.: Notificación de congestión en el sentido de la transmisión. 
  • D.L.C.I.: Los diez bits que quedan son el identificador de conexión de enlace de datos. Permite definir hasta 1024 circuitos virtuales. Ya habíamos avanzado que la función de multiplexion se realiza en el nivel 2, y con el D.L.C.I se identifica al canal lógico al que pertenece cada trama. Los números de canal lógico se asignan por contratación. 


La evolución tecnológica ha logrado mejorar la calidad de las líneas, permitiendo desplazar el control de los errores a los propios equipos situados en los extremos de la comunicación, que pueden interpretar las señales de control de flujos generadas por la red. 
Datos de Usuario: Esta información se mete en la trama y, en recepción, se pasa directamente al nivel superior. Su longitud máxima no está definida en el estándar de facto, pues no se pudo llegar a un acuerdo. Normalmente los operadores de redes FR la sitúan alrededor de 1600 bytes. 

Conviene destacar que el protocolo define también el orden de transmisión de los bits de la trama por línea. Este orden es, según se ha querido dar a entender con la figura 4.42 b), de izquierda a derecha (según están numerados los bits) y de arriba hacia abajo. La transmisión es en serie por la línea y un bit va detrás de otro. Un sistema final o intermedio que reciba una trama debe saber el significado de cada bit que le llega, y este significado depende del orden de ese bit dentro de su trama. 




Los sistemas pueden almacenar las tramas de formas diferentes. No olvidemos que la representación interna de la información dentro de un sistema puede tener diferentes significados, según el convenio que haya adoptado la implementación de esa máquina. Existen los convenios extremista mayor y extremista menor (Big-Endian y Little- Endian en inglés), y estos, a su vez pueden estar referidos a bits, bytes o palabras. El sistema debe tener esto en cuenta para operar adecuadamente con los bits que tiene almacenados, y al transmitir o recibir bits de tramas, hacerlo en el orden que establece el protocolo. 

Control de congestión de la información. El indicador de elegibilidad de descarte (DE) proporciona un mecanismo de prioridad de dos niveles, en el cual la más baja prioridad de tráfico es descartada primero en caso de congestión en la red. El bit forward éxplicit congestión notification (FECN) y el bit backward éxplicit congestión notification (BECN) notifican al usuario final de la congestión que hay en la red. 

El paquete Frame Relay consiste de un byte de flag, seguido de 2-4 bytes de dirección, 2 bytes de CRC, y un último byte de flag. 
Los bytes de flag al comienzo y al final de la trama son los mismos que usan LAP-B y LAP-D. El campo dirección esta descrito debajo. El campo información contiene los datos de usuario. La secuencia de control de trama (FCS) es generada usando el polinomio de 16-bit estándar de CCITT (CRC). 

La longitud del campo dirección es determinada por el bit de dirección extendida (E/A). Si el E/A bit es 0, sigue otro byte de dirección. El byte final de dirección tiene E/A puesto a 1. El bit mandato/respuesta (commando/response) (C/R) está definido para alineamiento con paquetes LAP-D, pero no es usado para Frame Relay. Los bits FECN y BECN son usados para notificar que hay congestión en la red. El bit de elegibilidad de descarte, DE, puede ser usado o por el usuario o por la red para proporcionar un mecanismo de prioridad a dos niveles. En caso de congestión las tramas con DE = 1 serán descartadas primero. El bit indicador de control/DLCI (D/C) determina si los seis bits de menor orden deben ser interpretados como bits DLCI de menor peso o como bits de control. 

La mayoría de los campos de dirección constan del identificador de conexión de enlace de datos (DLCI). El DLCI es equivalente al identificador de circuito virtual (VCI) usado en redes X.25. La dirección completa de 23 bit sirve como modo de direccionamiento global. Los modos más compactos de direccionamiento sirven para limitar la generalidad de la trama cabecera cuando el usuario no utiliza direccionamiento global; por ejemplo cuando un usuario solo conecta con otros usuarios locales dentro de una misma organización. Esto es análogo al uso de las extensiones cortas de teléfonos.

sábado, 13 de diciembre de 2014

5.2.1 Arquitectura de una Red Frame Relay

El FRL es un servicio orientado a la conexión para la transmisión de datos en frames de tamaño variable de hasta 8 Kbyte y velocidades de hasta 2 Mbps. Esta velocidad máxima es consecuencia a que el estándar fue especificado dentro de la ISDN, aunque no existe otro motivo que impida el soporte de velocidades superiores.

Una red Frame Relay proporciona los servicios y las facilidades para que los usuarios puedan conectarse con otros usuarios que también utilizan FRL. El servicio ofrecido está dividido en dos planos que utilizan el mismo medio físico.

Plano de control (C-plane): encargado de realizar las conexiones a lo largo de toda la red y sobre las que se transferirán los datos. El protocolo de señalización utilizado es el Q.933 una extensión del Q.931 utilizado en la ISDN, mientras que en el nivel de enlace utiliza el Q.922, también conocido como LAPF, con controles de error y de flujo que permitan el control completo de los mensajes de señalización.

Plano de usuario (U-plane): una vez establecida la conexión el FRL utiliza el Q.922 como protocolo de enlace para transferir información entre los usuarios aunque únicamente usa la denominadas funciones núcleo que no proporcionan ni control de errores ni control de flujo funciones que deberá implementar los equipos terminales de los usuarios.




El protocolo de enlace


Al observar el formato del Frame utilizado en la Q.922 reconocemos similitud con otros protocolos de nivel 2 (SDLC, LAPD, LAPB...) excepto en algo fundamental: no tiene campo de control, por lo que podemos empezar constatando lo que el LAPF no puede hacer:
Sólo existen frames de información que transportan datos.
No existen frames de señalización ya que no hay forma material de codificar mensajes especiales para el establecimiento o la liberación de conexiones.
Tampoco existen frames que permitan a la red ejecutar control de flujo, enviar ACKs, o pedir retransmisiones... ¡¡¡ ni siquiera existe un campo que permita numerar los frames!!!
Todas estas funciones deben ser implementadas en los equipos terminales tales como routers, bridges o controladoras de comunicaciones, que deberán disponer de los mecanismos necesarios para el secuenciamiento, el control de flujo, el envío de ACKs y la detección/recuperación de frames erróneos o duplicados, que permitan garantizar la integridad de los datos transmitidos.

El limitado conjunto de funciones núcleo del Q.922 utilizadas para la transferencia de información de los usuarios determinan las principales características de las redes Frame Relay:
  • La red detecta pero no recupera errores, los nodos de la red tienen capacidad de detectar errores y en determinados casos de eliminar frames, pero nunca recuperarlos.
  • La red da avisos de congestión, utilizando dos bits, FECN y BECN (Forward and Backward Éxplicit Congestión Notification) con los que la red informa si hay congestión en los nodos atravesados. El bit FECN indica que había congestión en el camino atravesado por el Frame, mientras que el bit BECN indica que había congestión para los frames que circulaban en la dirección opuesta. Ambos son indicaciones que invitan al generador de tráfico a reducir su velocidad de transmisión para bajar el nivel de congestión de la red. El FECN es útil cuando existen a mecanismos de ventana de nivel superior entre los usuarios finales mientras que el BECN se utiliza si se verifica tráfico en ambas sentidos.



Gestión de la red


Funciones de Management a través del LMI (Local Management Interface) permite la comunicación con la red que informa del estado de los Circuitos Virtuales Permanentes (PVC). Se está trabajando para que el LMI también sirva para el establecimiento de Conexiones Virtuales Conmutadas (SVC). Para realizar la comunicación entre el dispositivo de datos del usuario (DTE) y la red existe un DLCI reservado a través del cual se realizan las siguientes funciones:
  • Requerimientos que permiten al DTE preguntar a la red si continúa activa.
  • Requerimientos que permiten al DTE preguntar por las lista de DLCI definidos para su interface
  • Requerimientos que permiten conocer el estado de cada DLCI si está o no está congestionado.
  • En el futuro podrá ser usado para la gestión de más información de la red. En la actualidad los DTE no tienen la obligación de utilizar el LMI ya que sólo se utilizan PVC que tienen unas posibilidades más restringidas a la hora de gestionar los enlaces.



El Control de Admisión


Cuando se contrata un acceso FRL el primer parámetro a tener en cuenta es la Velocidad Máxima de Transmisión (Vt) que viene determinada por la calidad de la línea utilizada. Sin embargo para evaluar las posibilidades del acceso el parámetro clave es la clase de caudal o Committed Information Rate (CIR) que viene a ser la velocidad media de transmisión que la red se compromete a servir. El CIR se contrata para cada PVC o se negocia dinámicamente en caso de disponer de SVC. El Committed Burst Size (Bc) es el volumen de tráfico garantizado durante el Intervalo de Referencia (tc). Analíticamente:
Bc = CIR * tc

El límite máximo viene marcado por el tráfico en exceso o Excess Burst Size (Be), que indica el volumen de tráfico adicional que puede ser transmitido por encima del Bc.

El proceso de utilización es el siguiente:
Supongamos que un usuario a transmite frames a la velocidad máxima, Vt. Observar cómo el volumen de información transmitida se va acumulando. Mientras este volumen esté por debajo del Bc los frames enviados por el equipo del usuario serán aceptados por la red (frames 1 y 2).
Pero si continúa transmitiendo intensamente llegará un punto en el que el volumen de información transmitida superará Bc y a partir de ese momento las tramas del usuario serán marcadas con el bit DE (Frame 3) y pasarán a ser consideradas como tráfico de baja prioridad lo que significa que en caso de congestión en algún nodo de la red serán las primeras en ser descartadas.


Si el usuario persiste en transmitir puede llegar a superar el nivel Bc+Be punto a partir del cual ningún otra trama será admitida por la red y serán simplemente descartadas. Una vez agotado el intervalo tc los parámetros del tráfico acumulado son inicializados y se ejecuta de nuevo el mismo algoritmo

viernes, 12 de diciembre de 2014

5.2 Frame Relay


Frame Relay o (Frame-mode Bearer Service) es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual, introducido por la ITU-T a partir de la recomendación I.122 de 1988. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas o marcos (“frames”) para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos. La técnica Frame Relay  se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor Frame Relay proporciona conexiones entre usuarios a través de una red pública,  del mismo modo que lo haría una red privada punto a punto, esto quiere decir que es orientado a la conexión. Las conexiones pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched  Virtual Circuit). Por ahora sólo se utiliza la permanente. De hecho, su gran ventaja es la de reemplazar las líneas privadas por un sólo enlace a la red. El uso de conexiones implica que los nodos de la red son conmutadores, y las tramas deben llegar ordenadas al destinatario, ya que todas siguen el mismo camino a través de la red, puede manejar tanto tráfico de datos como de voz.  Al contratar un servicio Frame Relay, contratamos un ancho de banda determinado en un tiempo determinado. A este ancho de banda se le conoce como CIR (Commited Information Rate). Esta velocidad, surge de la división de Bc (Committed Burst ), entre Tc (el intervalo de tiempo). No obstante, una de las características de Frame Relay es su capacidad para adaptarse a las necesidades de las aplicaciones, pudiendo usar una mayor velocidad de la contratada en momentos puntuales, adaptándose muy bien al tráfico en ráfagas. Aunque la media de tráfico en el intervalo Tc no deberá superar la cantidad estipulada Bc. Estos bits de Bc serán enviados de forma transparente. No obstante, cabe la posibilidad de transmitir por encima del CIR contratado, mediante el Be (Excess Burst). Estos datos que superan lo contratado, serán enviados en modo best-effort, activándose el bit DE de estas tramas, con lo que serán las primeras en ser descartadas en caso de congestión en algún nodo.




Como se observa en la imagen, las tramas que superen la cantidad de Bc+Be en el intervalo, serán descartadas directamente sin llegar a entrar en la red, sin embargo las que superan la cantidad Bc pero no Bc+Be se marcan como descartables (DE=1) para ser estas las primeras en ser eliminadas en caso de congestión. Para realizar control de congestión de la red, Frame Relay activa unos bits, que se llaman FECN (forward éxplicit congestión notification), BECN (backward éxplicit congestión notification) y DE (Discard Eligibility). Para ello utiliza el protocolo LAPF, un protocolo de nivel de enlace que mejora al protocolo LAPD. FECN se activa, o lo que es lo mismo, se pone en 1, cuando hay congestión en el mismo sentido que va la trama. BECN se activa cuando hay congestión en el sentido opuesto a la transmisión. DE igual a 1 indica que la trama será descartable en cuanto haya congestión. Se utiliza el llamado Algoritmo del Cubo Agujereado, de forma que se simulan 2 cubos con un agujero en el fondo: Por el primero de ellos pasan las tramas con un tráfico inferior a CIR, el que supera este límite pasa al segundo cubo, por el que pasará el tráfico inferior a CIR+EIR (y que tendrán DE=1). El que supera este segundo cubo es descartado. En cada nodo hay un gestor de tramas, que decide, en caso de congestión, a quien notificar, si es leve avisa a las estaciones que generan más tráfico, si es severa le avisa a todos. Siguiendo el algoritmo anterior, podríamos descartar en el peor de los casos el tráfico que pasa a través del segundo cubo. Este funcionamiento garantiza que se cumplen las características de la gestión de tráfico. Por otro lado, no lleva a cabo ningún tipo de control de errores o flujo, ya que delega ese tipo de responsabilidades en capas superiores, obteniendo como resultado una notable reducción del tráfico en la red, aumentando significativamente su rendimiento. Esta delegación de responsabilidades también conlleva otra consecuencia, y es la reducción del tamaño de su cabecera, necesitando de menor tiempo de proceso en los nodos de la red y consiguiendo de nuevo una mayor eficiencia. Esta delegación de control de errores en capas superiores es debido a que Frame Relay trabaja bajo redes digitales en las cuales la probabilidad de error es muy baja.



5.1.3 Clases de Servicio


Servicio Garantizado sin Solicitud (UGS)
La capa de transporte divide los datos en unidades de un tamaño que se pueda administrar, denominadas segmentos. También asigna números de secuencia a los segmentos para asegurarse de que los hosts receptores vuelvan a unir los datos en el orden correcto. Luego la capa de red encapsula el segmento creando un paquete. Le agrega al paquete una dirección de red destino y origen, por lo general IP. El servicio UGS esta diseñado para soportar aplicaciones en tiempo real, que manejen paquetes de tamaño fijo generados periódicamente, como es el caso de T1/E1 y Voz sobre IP (sin supresión de silencios). En este servicio, la BS ofrece oportunidades de transmisión (grants) en forma periódica, cuyo tamaño también es fijo y lo suficientemente grande, como para soportar las tasas de transferencia que generan las aplicaciones de tiempo real, eliminando el uso de encabezados y la latencia de las peticiones. Los parámetros clave para este servicio son Máximum Sustained Traffic Rate, Máximum Latency, Tolerated Jitter y Request/Transmisión Policy, cuya explicación se podrá encontrar en el Apéndice A. Para un correcto funcionamiento, el parámetro Request/Transmisión Policy debe estar configurado a manera de no permitir a la SS realizar solicitudes de ancho de banda en el área de contención, ya que esta se encuentra constantemente recibiendo grants para el envió de su información. Los intervalos en los que la SS conceda los grants a la SS están limitados por el valor del parámetro Máximum Sustained Traffic Rate.
Servicio de Propuesta en tiempo real (rtPS)
rtPS esta diseñado para soportar aplicaciones en tiempo real que generen paquetes de tamaño variable y en forma periódica, tales como el video en formato MPEG (Moving Pictures Experts Group). En este servicio, la BS ofrece periódicamente oportunidades de solicitud de ancho de banda para cada SS, a fin de poder cumplir con los requerimientos de tiempo real y a la vez permitiendo a la SS especificar el tamaño del grant deseado, optimizando la eficiencia del transporte de información. Los parameters clave para este servicio son: Maximum Sustained Traffic Rate, Minimum Reserved Traffic Rate, and Maximum Latency y Request/Transmission Policy. Para que el servicio funcione correctamente, el parámetro Request/Transmission Policy debe estar configurado a manera de no permitir a la SS el uso de solicitudes en el área de contención (primeros 7 mini-slots del mapa). De esta forma, la SS solo hará peticiones de ancho de banda cuando la BS le asigne un espacio en el área de reservación. Por su parte, la BS podrá enviar oportunidades de solicitud de ancho de banda a la SS,
Servicio de Propuesta no en tiempo real (nrtPS)
El servicio nrtPS esta diseñado para soportar aplicaciones tolerantes al retraso (delay) que produzcan paquetes de tamaño variable y con requerimientos mínimos de tasa de transmisión, tales como FTP (File Transfer Protocol). Para ello la BS ofrece oportunidades de petición de ancho de banda a la SS en forma regular, lo que asegura que dichas peticiones tengan lugar incluso en periodos de congestión de la red. Estos intervalos de poleo pueden ser del orden de un segundo, o inferiores.
Servicio de mejor esfuerzo (BE)
Este servicio esta diseñado para soportar tráfico que no presente los requerimientos mínimos asociados a algún nivel de servicio, y por consiguiente pueda ser manejado en base al espacio disponible en el canal de comunicación. Los parámetros clave para este servicio son Máximum Sustained Traffic Rate, Traffic Priority y Request/Transmission Policy. Para un correcto funcionamiento, el parámetro Request/Transmission Policy debe estar configurado a modo de permitir a la SS realizar peticiones de ancho de banda en el área de contención. Esto permitirá a la SS realizar dichas peticiones tanto en el área de contención como en las oportunidades que le envié la BS en la zona de reservación.

5.1.2 Encapsulación.


El encapsulamiento es el proceso por el cual los datos que se deben enviar a través de una red se deben colocar en paquetes que se puedan administrar y rastrear. Las tres capas superiores del modelo OSI (aplicación, presentación y sesión) preparan los datos para su transmisión creando un formato común para la transmisión. La capa de transporte divide los datos en unidades de un tamaño que se pueda administrar, denominadas segmentos. También asigna números de secuencia a los segmentos para asegurarse de que los hosts receptores vuelvan a unir los datos en el orden correcto. Luego la capa de red encapsula el segmento creando un paquete. Le agrega al paquete una dirección de red destino y origen, por lo general IP. En la capa de enlace de datos continua el encapsulamiento del paquete, con la creación de una trama. Le agrega a la trama la dirección local (MAC) origen y destino. Luego, la capa de enlace de datos transmite los bits binarios de la trama a través de los medios de la capa física. Cuando los datos se transmiten simplemente en una red de área local, se habla de las unidades de datos en términos de tramas, debido a que la dirección MAC es todo lo que se necesita para llegar desde el host origen hasta el host destino. Pero si se deben enviar los datos a otro host a través de una red interna o Internet, los paquetes se transforman en la unidad de datos a la que se hace referencia. Esto se debe a que la dirección de red del paquete contiene la dirección destino final del host al que se envían los datos (el paquete). Las tres capas inferiores (red, enlace de datos, física) del modelo OSI son las capas principales de transporte de los datos a través de una red interna o de Internet. La excepción principal a esto es un dispositivo denominado Gateway. Este es un dispositivo que ha sido diseñado para convertir los datos desde un formato, creado por las capas de aplicación, presentación y sesión, en otro formato. De modo que el Gateway utiliza las siete capas del modelo OSI para hacer esto.




Si una computadora A quiere enviar datos a una computadora B, los datos deben ser empacados primero por un proceso llamado encapsulamiento. Este proceso puede pensarse como poner una carta dentro de un sobre, y poner las direcciones correctas del destinatario y el remitente para que sea entregada apropiadamente por el sistema postal El encapsulamiento envuelve los datos con la información de protocolo necesaria antes de transitar por la red. Así, mientras la información se mueve hacia abajo por las capas del modelo OSI, cada capa añade un encabezado, y un tráiler si es necesario, antes de pasarla a una capa inferior. Los encabezados y tráiler contienen información de control para los dispositivos de red y receptores para asegurar la apropiada entrega de los datos y que el receptor interprete correctamente lo que recibe.




  • Paso 1: los datos de usuario son enviados por una aplicación a la capa de aplicación. 
  • Paso 2: La capa de aplicación añade el encabezado (layer 7 Header) a los datos, el encabezado y los datos originales pasan a la capa de presentación
  • Paso 3: La capa de presentación recibe los datos provenientes de la capa superior, incluyendo el encabezado agregado, y los trata como solo datos, añade su encabezado a los datos, y los pasa a la capa de sesión 
  • Paso 4: la capa de sesión recibe los datos y añade su encabezado, lo pasa a la capa de transporte. 
  • Paso 5: la capa de transporte recibe los datos y añade su encabezado, pasa los datos a la capa inferior. 
  • Paso 6: la capa de red añade su encabezado y los pasa a la capa de enlace de datos.
  • Paso 7: la capa de enlace de datos añade el encabezado y un tráiler (cola) a los datos, usualmente es un Frame Check Sequence, que usa el receptor para detectar si los datos enviados están o no en error. Esto envuelve los datos que son pasados a la capa física. 
  • Paso 8: la capa física entonces transmite los bits hacia el medio de red.





5.1.1 Arquitectura de una Red WIMAX


Por otro lado, este incremento en las necesidades de ancho de banda, ha supuesto un rápido desarrollo de WDM (Wavelength División Multiplexing); tecnología que ofrece en la actualidad la posibilidad de transportar hasta 160 canales de 10 Gbps. sobre una única fibra óptica. En efecto, la red de transporte esta en estos momentos pasando por un periodo de transición, evolucionando desde las tradicionales redes ATM y SONET/SDH basadas en la Multiplexacion en el tiempo con WDM utilizado estrictamente para incrementar la capacidad de la fibra óptica, hacia una red fotonica basada en la Multiplexacion en frecuencia óptica; realizando no solo el transporte, sino también la Multiplexacion, encaminamiento, supervisión y protección en la capa óptica. Las ventajas de una red totalmente óptica son, entre otras, una menor complejidad, una mayor transparencia respecto a las señales transportadas, un mayor ancho de banda y mayores distancias de transmisión. 

La IEEE define solo la física (PHY) y Media Access Control (MAC) en las capas 802,16. Este enfoque ha funcionado bien para las tecnologías como Ethernet y WiFi, que se basan en otros órganos, como el IETF (Internet Engineering Task Force) para establecer las normas para la capa superior de protocolos como TCP / IP, SIP, VoIP y IPSec. En el mundo móvil inalámbrica, organismos de normalización, tales como el 3GPP y 3GPP2 establecer normas en una amplia gama de interfaces y protocolos, ya que no solo requieren airlink interoperabilidad, pero también entre los proveedores interinstitucional para la interoperabilidad de la red de itinerancia, de múltiples proveedores de acceso redes, e Interamericano de facturación de la compañía. Los vendedores y los operadores han reconocido este problema y han formado nuevos grupos de trabajo para elaborar modelos de referencia estándar de red para abrir entre las interfaces de red. Dos de ellos son el WiMAX Fórum del Grupo de Trabajo de la Red, que se centra en la creación de más alto nivel de especificaciones para la creación de redes fijas, nómadas, portátiles y móviles WiMAX sistemas más allá de lo que se define en el estándar IEEE 802,16, y el Proveedor de Servicio de Grupo de Trabajo que ayuda a Escribir les da prioridad a las necesidades y para ayudar a impulsar la labor de la Red GT. 
El WiMAX móvil de extremo a extremo la arquitectura de la red se basa en un All-IP plataforma, todos los paquetes de tecnología sin legado circuito de telefonía. Ofrece la ventaja de la reducción de costo total de propiedad durante el ciclo de vida de despliegue de una red WiMAX. El uso de All-IP significa que un núcleo común de la red se puede utilizar, sin la necesidad de mantener los paquetes básicos de circuitos y redes, con todos los gastos generales que va con ella. Otro beneficio de All-IP es que se sitúa a la red sobre el rendimiento de la curva de crecimiento de los procesadores de propósito general y de los dispositivos informáticos, a menudo denominados "Ley de Moore". Los avances en el tratamiento informático se producen mucho más rápido que los avances en las telecomunicaciones, porque los equipos de uso general de hardware no se limitan a los equipos de telecomunicaciones ciclos, que tienden a ser largo y engorroso. El resultado final es una red que se realiza continuamente en cada vez mayores de capital y la eficiencia operativa, y se aprovecha de la 3 ª parte de la evolución de la comunidad de Internet. Esto se traduce en menor costo, alta escalabilidad, y el rápido despliegue de redes ya que la funcionalidad es principalmente todos los servicios basados en software. 
Con el fin de desplegar con éxito los sistemas comerciales y operativos, se necesita el apoyo más allá de 802,16 (PHY / MAC) especificaciones de la interfaz de aire. El principal de ellos es la necesidad de apoyar a un conjunto básico de funciones de redes como parte del total de extremo a extremo la arquitectura del sistema WiMAX. Antes de profundizar en algunos de los detalles de la arquitectura, la primera nota que algunos principios básicos que han guiado el desarrollo de la arquitectura WiMAX.



Apoyo a los Servicios y Aplicaciones: El de extremo a extremo la arquitectura incluye soporte para: a) de voz, multimedia y otros servicios por mandato reglamentario servicios tales como los servicios de emergencia y la interceptación legal, b) El acceso a una variedad de independiente Application Service Provider (ASP ) En las redes de un agnóstico forma, c) el uso de comunicaciones móviles, la telefonía VoIP, d) Apoyo a la comunicación con los diversos medios de comunicación y el interfuncionamiento pasarelas que permitan la entrega de titular / legado traducido servicios sobre IP (por ejemplo, sobre IP SMS, MMS, WAP), el acceso a WiMAX Redes y e) Apoyo a la entrega de Broadcast IP Multicast y servicios a través de redes de acceso WiMAX. 
WiMAX Fórum participantes de la industria han identificado un modelo de referencia de Red WiMAX (MRN), que es una representación lógica de la arquitectura de red. El manejo de los recursos naturales se identifica entidades funcionales y puntos de referencia sobre el que se consigue la interoperabilidad entre entidades funcionales. La arquitectura se ha desarrollado con el objetivo de proporcionar apoyo unificado de la funcionalidad necesaria en una gama de modelos de despliegue de red y el uso de los escenarios (que van desde fijo ¬nómadas - portátiles - simple movilidad - plenamente a los abonados móviles). 
La intención del manejo de los recursos naturales es permitir múltiples opciones para la aplicación funcional de una determinada entidad, y, sin embargo, lograr la interoperabilidad entre las diferentes realizaciones de las entidades orgánicas. La interoperabilidad se basa en la definición de protocolos de comunicación y tratamiento de datos plano funcional entre las entidades para lograr una solución global extremo a extremo, la función, por ejemplo, la seguridad o la gestión de la movilidad. Por lo tanto, las entidades funcionales a ambos lados de un punto de referencia representan una colección de control y el avión portador puntos finales. 
Servicio de conectividad de red (CSN) se define como un conjunto de funciones de red que proporcionan los servicios de conectividad IP a los suscriptores WiMAX (s). Una CSN puede comprender los elementos de la red tales como routers, proxy AAA / servidores, bases de datos de usuarios y de dispositivos de puerta de enlace Interconexión de redes. Una nota puede ser desplegada como parte de una red WiMAX Green Field proveedor de servicios (NSP) o como parte de un titular WiMAX NSP. 
La red de especificaciones para sistemas basados en WiMAX se basa en varios principios básicos de la arquitectura de la red, incluidos los que figuran a continuación. 

La arquitectura WIMAX también permite que tanto los servicios de IP y Ethernet, en un estándar de red móvil IP compatible. La flexibilidad y la interoperabilidad WiMAX apoyo de la red proporciona a los operarios con múltiples proveedores de bajo costo de implementación de una red WiMAX incluso mezclados con un despliegue de la ASN distribuidos y centralizados en la red. The WiMAX network has the following major features: La red WiMAX tiene las siguientes caracteristicas principales: 



Seguridad


La arquitectura WiMAX de punto a punto de la red se basa en un marco de seguridad que es agnóstico a la ASN operador tipo y topología y se aplica de forma conjunta en Green Field interconexión y el despliegue de modelos y escenarios de uso. En particular, existe apoyo para: a) Fuerte dispositivo de autenticación mutua entre el MS y la red de WiMAX, basado en el estándar IEEE 802,16 marco de seguridad, b) Todos los mecanismos de autenticación comúnmente desplegadas y autenticación en el país y visito operador de la red sobre la base de una hipótesis coherente y Marco de autenticación extensible, c) la integridad de datos, reproducción de protección, confidencialidad y no repudio usando longitudes de claves aplicables, d) Uso de MS iniciado o terminado los mecanismos de seguridad, tales como redes privadas virtuales (VPNs), e) Norma garantizar mecanismos de gestión de dirección IP entre La MS / SS y visito su casa o NSP. 


Movilidad


La arquitectura WiMAX de punto a punto de la red tiene una amplia capacidad de apoyo a la movilidad y entrega. El programa: a) Incluir o vertical entre la tecnología de la entrega-por ejemplo, a Wi-Fi, 3GPP, 3GPP2, DSL o MSO - cuando dicha capacidad esta activada en el modo multi-MS, b) Apoyo IPv4 o IPv6 basado en la gestión de la movilidad. Dentro de este marco, y en su caso, deberá tener en cuenta la arquitectura de MS con múltiples direcciones IP simultaneas y conexiones IPv4 y IPv6, c) Apoyo a la itinerancia entre el PEN, d) Utilizar mecanismos de apoyo a la entrega sin fisuras de hasta velocidades de los vehículos que cumplan bien definidos (Dentro de WiMAX Fórum) límites de la interrupción del servicio. Algunas de las capacidades adicionales en apoyo de la movilidad incluyen el apoyo de: i) estática y dinámica de las configuraciones de la dirección de su casa, ii) la dinámica de cesión de la Casa de agente en el proveedor de servicios de red como una forma de optimización de ruta, así como en el hogar IP Red como una forma de equilibrio de carga y iii) la dinámica de cesión de la Casa de Agente basado en políticas. 


Escalabilidad, Extensibilidad, y la Cobertura del Operador de Selección   
           
La arquitectura WiMAX de punto a punto de la red tiene un buen soporte para escalable, extensible y flexibilidad en la operación de selección de operador. En particular se ocupara de: a) permitir a un usuario seleccionar manualmente o automáticamente a disposición de los PAN y los programas de jeringuillas y agujas, b) Habilitar ASN CSN y diseños de sistemas que fácilmente escala hacia arriba y hacia abajo - en términos de cobertura, alcance o capacidad, c) Acomode un Variedad de topologías ASN - incluyendo hub-and-habla, jerárquica, y / o multi¬hop interconecta, d) Acomode una variedad de enlaces de backhaul, tanto alámbricas e inalámbricas con diferentes características y rendimiento de latencia, e) Apoyo a la infraestructura de despliegue incremental, f ) Apoyo introducción gradual de los servicios de propiedad intelectual que, a su vez, con escala creciente número de usuarios activos y concurrentes servicios IP por usuario, g) Apoyo a la integración de las estaciones base de cobertura y la capacidad de diferentes - por ejemplo, el pico, las micro, macro y de las estaciones de base y E) El apoyo y la integración flexible de la descomposición de la ASN ASN funciones en los despliegues de red, a fin de permitir el uso de los sistemas de balanceo de carga para el uso eficiente del espectro radioeléctrico y los recursos de la red. 


La Interoperabilidad de Múltiples Proveedores

Otro aspecto clave de la arquitectura de su red WIMAX es el apoyo de la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes dentro de un ASN y todo ASNs.
Esta interoperabilidad incluirá la interoperabilidad entre: a) BS y vuelta dentro de un equipo de ASN, y b) Diversas ASN elementos (posiblemente de diferentes proveedores) y CSN, con mínima o ninguna degradación en la funcionalidad o capacidad de la ASN. 


Calidad de Servicio


La Red WIMAX Architecuture ha dispuesto para el apoyo de los mecanismos de QoS. En particular, se permite el apoyo flexible de utilización simultánea de un conjunto diverso de los servicios IP. La arquitectura soporta: a) los niveles de QoS diferenciada - de grano grueso (por usuario / terminal) y / o de grano fino (por el flujo de servicios por usuario / terminal), b) Admisión de control, c) la gestión de ancho de banda y d) Aplicación de Políticas definidas por distintos operadores para QoS-sobre la base de su SLA (incluida la aplicación de políticas por usuario y grupo de usuarios, así como factores como la ubicación, la hora del día, etc.) Se hace un uso extenso de la norma IETF mecanismos para la gestión de la política de definición y aplicación de políticas entre los operadores.