5.4 4G (micro movilidad)

WiFi 4G multiplica por seis el ancho de banda de las redes de tercera generación y por cinco el número de usuarios por punto de acceso Según Gartner Group, a finales de 2011 el 70 por ciento de los adaptadores y servicios de red serán Inalámbricos. Asimismo, la cifra de negocio del mercado WLAN  para redes corporativas superará los 3.200 millones de dólares este año, de los que el 35 por ciento corresponderán a la zona EMEA.

En este contexto, aparece una nueva tecnología WiFi bautizada por Gartner como ‘WiFi de Cuarta Generación’, la cual supone un salto hacia adelante en el despliegue de redes inalámbricas y ofrece una respuesta altamente eficientes en entornos complejos como son las grandes corporaciones, Universidades y Escuelas, Aeropuertos, grandes Hospitales, administraciones públicas, Industria, etc.  

Los nuevos sistemas, que mantienen su compatibilidad con las redes WiFi existentes y están certificados por la WIFI Alliance, se basan en una arquitectura de celda única (single cell), que permite anchos de banda de hasta 300 Mbps, un número prácticamente ilimitado de usuarios, mayor cobertura y el acceso eficiente a aplicaciones que reclaman elevadas capacidades de tráfico como son las transmisiones multimedia y la Voz sobre IP.

WiFi 4GEl sistema single cell mantiene estable la conexión a la red incluso en situaciones de alta movilidad, elimina cualquier tipo de interferencias y requiere menos dispositivos de acceso para ofrecer una, incluso, mayor cobertura.

Lo que aporta

Entre las novedades de WiFi 4G destaca su soporte mejorado a todo tipo de dispositivos y aplicaciones: Smart PDA, Móvil, Voz, Vídeo y Datos. Asimismo, garantiza el suministro de gran ancho de banda para aplicaciones sensibles en tiempo real y la más Alta Calidad de Servicio (QoS) para usuarios con tráfico pesado, entornos de gran densidad (muchos usuarios accediendo a la red) y necesidades de alta movilidad. La nueva arquitectura ofrece seguridad punto a punto en entornos distribuidos, facilita la gestión simplificada para el control RF impredecible, garantiza la disponibilidad total de aplicaciones WLAN de misión crítica y cuenta con Soporte y Servicios 24x7x365.

Desde el punto de vista del usuario, WiFi 4G ofrece una experiencia interactiva independientemente del dispositivo, aplicación, densidad y movilidad. Y desde el punto de vista de las TI, se consigue una Infraestructura WLAN predecible, efectiva, segura y de alto rendimiento; una gestión RF simplificada, resolución de problemas acelerada, WiFi 4Gmenos inversión y mayor rentabilidad y escalabilidad sin límites.

Las claves

Frente a la arquitectura basada en micro celdas del WiFi de tercera generación, donde el dispositivo va conectándose y desconectándose a los distintos ‘hot spots’, el nuevo WiFi, como hemos dicho, utiliza una arquitectura ‘single cell’, donde todos esos  puntos de acceso trabajan en el mismo canal, de manera que el terminal no pierde nunca la conexión y, además, se eliminan las interferencias que producen los distintos puntos entre sí. La nueva arquitectura aumenta radicalmente el rendimiento –throughput-  y  permite conseguir densidades extremas.

“En una red WiFi 4G, añadir un punto de acceso es tan fácil como instalar una bombilla –aseguran los portavoces de Meru Networks-; gracias a la arquitectura single channel la red ofrece máxima potencia, mejor cobertura y movilidad total. Además, la red suministra una conexión dedicada por cada dispositivo, garantiza a cada usuario el servicio necesario y la Calidad de Servicio (QoS) por tipo de aplicación.  El WiFi 4G multiplica por seis el ancho de banda de las redes de tercera generación y por cinco el número de usuarios por punto de acceso, reduciendo radicalmente los costes de infraestructura.

Innovación en un Mercado Commodity 

Las Infraestructuras actuales basadas en Microcell WIFI se quedarán pronto obsoletas debido a la necesidad de mayor ancho de banda impuesta por aplicaciones más avanzadas y comunicaciones unificadas: WiFi 4Gvoz, vídeo y servicios avanzados.

El usuario corporativo demanda gran movilidad, con la evidente necesidad de calidad de servicio, crítico en entornos de alta densidad. Las infraestructuras basadas en Microcell funcionan perfectamente en entornos de baja demanda; pero, está claro que el mercado reclama la necesidad de dar el siguiente paso.

La propuesta desarrollada por Meru Networks  crea una celda virtual en un único canal, gestionada con la tecnología Air Traffic Control de Meru, donde los puntos de acceso actúan como un sistema coordinado, en lugar de individualmente. Así, todos los puntos de acceso  del mismo canal tienen el mismo BSSID así como dirección MAC wireless y el usuario o cliente sólo detecta un punto de acceso en un canal. A partir de ahí, el sistema ofrece una infraestructura controlada que se encarga de asignar el punto de acceso al usuario, sin interrupciones, y del balanceo de carga entre los puntos de acceso en función de las cargas de trabajo de la red. De la misma forma y mediante la característica Virtual Port la red se comporta exactamente igual que un Switch, en lugar de como un hub wireless, como ocurre en las redes WIFI de tercera generación

Las redes WLAN tradicionales operan a baja potencia para minimizar las interferencias

• Requieren más Puntos de Acceso (APs), más despliegue de cable, más dispositivos PoE y más instalaciones físicas
• La existencia de más APs hace necesarios surveys más largos y aumenta la interferencia
• Los ajustes dinámicos de potencia causan comportamientos erráticos de los clientes, dispositivos lejanos a baja velocidad consumen ancho de banda

Las redes basadas en Virtual Cell trabajan a máxima potencia

• Requieren menos APs, menos despliegue de cables y menos dispositivos PoE
• No requieren de survey de canales ni tienen problemas de interferencia
• Permiten clientes estables, gracias al uso exacto del ancho de banda

5.3.4 Clases de Servicio

ATM puede transportar cualquier tipo de información, y por lo tanto cuenta con mecanismos que le permiten manejar de manera diferente cada tipo de comunicación que viaja a través de su red. El mecanismo con que cuenta ATM Para diferenciar los tipos de información que transporta es la calidad de servicio (Q o S), el cual se ha dividido por la ITU-T en cuatro clases denominadas  A, B, C y D. Existe todo un compendio acerca de estas clases de servicios por lo tanto solo mencionare algunos detalles de cada uno de ellos como son: Los controladores de entrada (IC), el conmutador principal (SF) y los controladores de salida (OC) se encargan de ejecutar en hardware todas las funciones de procesamiento para cada celda. El procesador de control (CP) se necesita únicamente para funciones de alto nivel, como: establecer y liberar una conexión, distribuir el ancho de banda, mantenimiento y administración. Todas las entradas de los controladores están generalmente sincronizadas; así, todas las celdas entran por el SF alimentando sus encabezados. El SF opera sincrónicamente y típicamente durante cada ranura de tiempo; se puede transmitir una celda a través del SF desde cada controlador de entrada. En los controladores de entrada se analiza el encabezado para determinar el puerto de salida, utilizando la tabla de enrutamiento. En algunas construcciones, en esta etapa se agrega a la celda una etiqueta. En los controladores de entrada, de salida y en el conmutador principal (matriz de conmutación) se puede almacenar temporalmente las celdas. Dependiendo de donde se encuentre el almacenamiento principal, se cuenta con conmutadores de almacenamiento de entrada, de matriz o de salida. Aun cuando las interfaces del conmutador deber ser entandares, la arquitectura interna de este es un diseño libre para el fabricante, es decir, es de arquitectura propia. 

• Clase A: Servicio de tasa constante orientado a conexión, con señal de reloj de extremo a extremo. 
• Clase B: Servicio de tasa variable orientado a conexión con señal de reloj de extremo a extremo. 
• Clase C: Servicio de tasa variable orientado a conexión pero sin necesidad de señal de reloj. 
• Clase D: Servicio de tasa variable orientado a no conexión, sin la necesidad de señal de reloj.

5.3.3 Arquitectura de un Conmutador ATM

En la transmisión de información a través de una red ATM, el conmutador de acceso recibe el tren de bits de llegada y lo arregla en forma de celdas, agregando a cada una su encabezado y conmutándolas a través de la red hacia su destino. Cuando no hay información por  transmitir, el conmutador de acceso envía celdas vacías hasta que se tenga nueva información. Todas las celdas se conmutan a través de una conexión virtual preestablecida. La secuencia completa de todas las celdas en una conexión virtual se diseñan en cada conmutador ATM para simplificar la reconstrucción del tráfico original en el destino. El encabezado de cada celda contiene un identificador de canal virtual (VCI) para identificar la conexión virtual a la cual la celda pertenece. Generalmente, el VCI es local para cada puerto del conmutador y conforme cada celda atraviesa el conmutador este le cambia el VCI al valor asignado para el siguiente enlace de la conexión virtual. En el conmutador ATM (también llamado enrutador ATM) se dispone de un mínimo de varios circuitos de miles de celdas por segundo en cada puerto del conmutador. Cada puerto puede soportar una carga mínima de 50 Mbps, en tanto que las velocidades de 150 y 600 Mbps se han propuesto para un puerto y rangos de transmisión y ancho de banda de BISDN. El tamaño de los conmutadores propuestos va desde unos cuantos puertos hasta unos miles de ellos.  Arriba de 100 puertos, el conmutador se 5.3.3 Arquitectura de un conmutador ATM considera grande. La estructura general de un conmutador ATM se ilustra a continuación:
   

Los controladores de entrada (IC), el conmutador principal (SF) y los controladores de salida (OC) se encargan de ejecutar en hardware todas las funciones de procesamiento para cada celda. El procesador de control (CP) se necesita únicamente para funciones de alto nivel, como: establecer y liberar una conexión, distribuir el ancho de banda, mantenimiento y administración. Todas las entradas de los controladores están generalmente sincronizadas; así, todas las celdas entran por el SF alimentando sus encabezados. El SF opera sincrónicamente y típicamente durante cada ranura de tiempo; se puede transmitir una celda a través del SF desde cada controlador de entrada. En los controladores de entrada se analiza el encabezado para determinar el puerto de salida, utilizando la tabla de enrutamiento. En algunas construcciones, en esta etapa se agrega a la celda una etiqueta. En los controladores de entrada, de salida y en el conmutador principal (matriz de conmutación) se puede almacenar temporalmente las celdas. Dependiendo de donde se encuentre el almacenamiento principal, se cuenta con conmutadores de almacenamiento de entrada, de matriz o de salida. Aun cuando las interfaces del conmutador deber ser entandares, la arquitectura interna de este es un diseño libre para el fabricante, es decir, es de arquitectura propia.

5.3.2 Circuitos Virtuales

Frame Relay provee conectividad orientada a la capa de enlace. Esto puede ser definido como la comunicación que existe entre dos dispositivos, y esas conexiones se identifican con un identificador de conexión. Este servicio es implementado para utilizar los circuitos virtudes de Frame Relay que no son otra cosa que una conexión lógica entre los DTE a través de la conmutación de paquetes de red (PSN).

Los circuitos virtuales proveen comunicación bidireccional entre los DTE y son identificados únicamente por el identificador de conexión de datos-enlace (DLCI [data-layer conexión identifier]). El número de circuitos virtuales puede ser multiplexado en un simple circuito físico para transmitir a través de la red, estos circuitos virtuales pueden ser circuitos virtuales conmutados (SVC) ó circuitos virtuales permanentes (PVC).

Un circuito virtual (VC por sus siglas en inglés) es un sistema de comunicación por el cual los datos de un usuario origen pueden ser transmitidos a otro usuario destino a través de más de un circuito de comunicaciones real durante un cierto periodo de tiempo, pero en el que la conmutación es transparente para el usuario. Un ejemplo de protocolo de circuito virtual es el ampliamente utilizado TCP (Protocolo de Control de Transmisión).

Es una forma de comunicación mediante conmutación de paquetes en la cual la información o datos son empaquetados en bloques que tienen un tamaño variable a los que se les denomina paquetes. El tamaño de los bloques lo estipula la red. Los paquetes suelen incluir cabeceras con información de control. Estos se transmiten a la red, la cual se encarga de su encaminamiento hasta el destino final. Cuando un paquete se encuentra con un nodo intermedio, el nodo almacena temporalmente la información y encamina los paquetes a otro nodo según las cabeceras de control. Es importante saber que en este caso los nodos no necesitan tomar decisiones de encaminamiento, ya que la dirección a seguir viene especificada en el propio paquete.

5.3.1 Celdas ATM

Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:

• Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores y un número de secuencia.
• Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.

Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada célula (VCI Y VPI) ambos determinan el enrutamiento entre nodos. El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:

• NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas
• UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

La cabecera de la celda ATM tiene los siguientes campos:

CFG (4 bits)

Control de flujo. Sólo tiene sentido en el enlace de acceso Usuario-Red. Se utiliza para asignar prioridades a las distintas celdas, según la información que transporten.

VPI (8bits) / VCI (16 bits)

Identificador de conexión virtual. Permite identificar los enlaces que debe atravesar una celda hasta llegar a su destino. Sólo tiene significado a nivel de enlace local, y cambia a cada paso por un nodo de la red.
Asociado a cada puerto entrante de un conmutador ATM hay una tabla de traducción o Header Translation Table (HTT) que relaciona un puerto de salida y una celda entrante mediante un nuevo identificador de conexión. Como resultado, las celdas de cada línea pueden ser conmutadas independientemente a gran velocidad.

El VPI (Virtual Path Identifier) 

Etiqueta segmentos de Trayectos Virtuales (VP). Un trayecto virtual es un canal de comunicación entre un origen y un destino a través de una red ATM. Sobre un VP se pueden multiplexar los Canales Virtuales o Virtual Channels (VC), que vienen identificados por el Identificador de Canal Virtual o Virtual Channel Identifier (VCI).

PT (2 bits)

Permite diferenciar entre la información de usuario, la de control y la de gestión.

Res. (1 bit)

Reservado para implementaciones futuras.

CLP (1 bit)

Es un campo de prioridad de pérdida. Si CLP=0 la prioridad es alta, y si CLP=1 es baja.

HEC (8 bits)

Control de error de la cabecera.

5.3 ATM

El Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una tecnología de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones. Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales  y trayectos virtuales.

En la Figura se ilustra la forma en que diferentes flujos de información, de características distintas en cuanto a velocidad y formato, son agrupados en el denominado Módulo ATM  para ser transportados mediante grandes enlaces de transmisión a velocidades (bit rate) de 155 o 622 Mbit/s facilitados generalmente por sistemas SDH. En el terminal transmisor, la información es escrita byte a byte en el campo de información de usuario de la celda y a continuación se le añade la cabecera. En el extremo distante, el receptor extrae la información, también byte a byte, de las celdas entrantes y de acuerdo con la información de cabecera, la envía donde ésta le indique, pudiendo ser un equipo terminal u otro módulo ATM para ser encaminada a otro destino. En caso de haber más de un camino entre los puntos de origen y destino, no todas las celdas enviadas durante el tiempo de conexión de un usuario serán necesariamente encaminadas por la misma ruta, ya que en ATM todas las conexiones funcionan sobre una base virtual.

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