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Tecnologías de los 80: redes locales
Quizá para muchos el término de redes Locales o L.A.N.s (Local Area Network) sea un término conocido. No obstante, dado el gran impacto que tendrán en esta década, no estaría de más, detenerse a analizar desde un punto de vista general, qué soluciones nos aportan, y cuáles son las principales diferencias entre unas y otras. Partiendo de la hipótesis que son redes de comunicaciones, aunque quizá más correctamente habría que decir redes telemáticas, podrían analizarse desde muchos puntos de vista. Uno de ellos, quizá el más importante sería el de capacidad de comunicaciones. Por ello, los comentarios que a continuación siguen, obra de nuestro compañero JUAN M. EZ-ViJANDE, del Departamento de Clientes Internacionales de Wang España, permitirán tener ese conocimiento general necesario, antes que los constructores nos impongan sus productos. Tecnologías de los 80 Juan M. Alvarez- Vijánde En una primera aproximación, redes locales podría decirse que son redes de comunicaciones entre computadores. Ahora bien, más de uno no estaría de acuerdo con esta primera definición y necesitaríamos recurrir a esta otra: redes locales son redes de comunicaciones entre elementos que procesan información. Si comparamos ambas definiciones, observamos que la diferencia entre una definición y otra, radica en el concepto de información. ¿Entonces, cómo debemos entender información? Información, debemos entenderla co.mo datos, textos, video y audio, es decir, en toda la extensión de la palabra. Ten iendo esto presente, podemos considerar estas dos definiciones, para clasificarlas en función de su capacidad para transmitir datos y textos o datos, textos, video y audio. Estas definiciones, de alguna forma están relacionadas con las redes locales de Banda Base y las redes 10ca"Ies de Banda Ancha. Llegados a este punto, no debem os olvidarnos que el vocablo "Red" está asociado a "Cable", y que un tendido depende en gran parte de la capacidad del cable, y del método de transmisión. Este punto es muy importante, pues la elección de una u otra red, nos puede dejar atados de manos (es decir sin capacidad) para nuevas necesidades, obl igándonos a nuevos tendidos, o por el contrario, simplemente implernentar nuevas aplicaciones, sin necesidad de retendidos. Las redes locales han surgido debido a la existencia de distintos computadores, procesadores de textos (word processing), sistemas de información de oficina (Office Information Systems), grandes ordenadores, minis, micros, almacenamiento masivo, fotocomponedoras, etc., y fue necesario una red local para permitir compartir la información y comunicarse unos con otros, dentro de un área geográfica local, como puede ser una oficina, un edificio, o varios edifiCIOS. Las redes locales están divididas en dos grandes grupos: 1) Redes locales de banda Base. 2) Redes locales de Banda Ancha. Las primeras son redes digitales, que permiten la transmisión directa de pulsos digitales no modulados. En este tipo de red (Banda Base), el ancho de banda del medio de transmisión es usado para cada transmisión. Las redes locales de Banda Ancha, por otro lado, realizan un multiplex por división en frecuencia, quedando el ancho de banda del medio de transm isión, dividido en canales de comunicaciones independientes. 1. REDES LOCALES DE BANDA BASE Las redes locales de banda base tienen una variedad de topologías, medios de transmisión, interfaces y arquitecturas. Normalmente para la transmisión de datos usan emisión de paquetes, aunque paquete, línea y conmutación de mensaje también se usan. El control de la red normalmente es descentralizado. No obstante, redes de banda base centralizadas también existen. 1.1. Topologías Las topologías más comunes asociadas CQn las redes locales de banda base son estrella, anillo y bus. Anillo y bus suelen utilizar emisión de paquetes, mientras que las redes locales tipo estrella, suelen utilizar línea o conmutación de mensaje. 1.2. Control de la red 1.2.1. Centralizado Usan normalmente topología estrella y suelen ser interesantes para situaciones donde la comunicación se realiza entre un nodo principal y periféricos dependientes. Si un periférico desea comunicarse con otro, el nodo, central controla la comunicación através de conmuta ción de línea o mensaje. Un típico ejemplo son las P.A.B.X.s (Telephone Private Automatic Branch Exchanges) que ahora son presentadas en el mercado como redes de datos, aunque nacieron para la transmisión de voz. En ellas, la transmisión de datos se real iza en Banda Base, y la transmisión de voz en P.C.M., es decir las señales analógicas de voz son convertidas en pulsos digitales codificados. La estructura centralizada (Vg: estrella) presenta el inconveniente que la adición de nuevos usuarios causa problemas, e interrumpe el funcionamiento de la red, normalmente. 1.2.2. Descentral izadas Su ventaja más interesante, consiste en la eliminación del potencial fallo de la red, suprimiendo el nodo central. Un ejemplo pueden ser las redes en anillo. Estas, constan de repetidores conectados en círculo, enlazados por pares trenzados o cable coaxial. Esta técnica requiere que cada repetidor tenga la suficiente inteligencia para reconocer la dirección de los mensajes y. ser capaz de conectarlos al dispositivo conectado a dicho repetidor o al próximo repetidor. El inconveniente radica en un posible fallo de cualquier repetidor; éste, puede afectar al funcionamiento de la red. Otro tipo son las de redes con topología de Bus. Estas, en banda base suelen constar de un solo cable. Los usuarios son conectados a i nterfa ces Ila madas trasceptores, y éstos al cable. Los trasceptores poseen la inteligencia necesaria, para la lectura de las direcciones de los paquetes y desempeñan otras funciones de comunicación orientadas a la red. Podemos extender estas redes locales de banda base con topología bus, mediante repetidores, consiguiendo un ámbito más amplio de actuación. 1.3. Ventajas de la topología Bus frente él las topologías en estrella o anillo En la topología bus, es másfáci I añad i r nuevos nodos, mientras que en una red de estrella la adición de un nuevo nodo, requiere la instalación de una nueva línea. En la estructura en anillo, el anillo debe ser roto en orden a instalar un nuevo nodo. Por ello podría decirse que el bus ofrece una mayor readaptabilidad. Atendiendo al medio Usico de transmisión, como es el caso de cable coaxial o par trenzado, no debemos olvidar que el cable coaxial es menos susceptible al ruido, y puede transmitir a más altas frecuencias, en comparación con los pares trenzados. A lo largo de este primer apartado, hemos visto que el fallo del nodo primario de una red centralizada causa el fallo total de la red. Las redes en anillo eliminan la necesidad del nodo primario, pero el fallo de un repetidor puede tener el mismo efecto que el fallo de un nodo primario. Esto mismo observado en la topología bus, nos lleva a decir que dado que el bus no tiene componentes activos, salvo los repetidores, el" fallo de un dispositivo no producirá un fallo de la red. Además, un fallo en un repetidor afectará al cable bus, solamente en la porción de red al cual está dedicado este repetidor. Por el contrario, un fallo en un repetidor sobre una red de anillo, produce un fallo total en la red, porque los datos no pueden viajar a través del anillo. 1.4. Protocolos de redes de banda base A la hora de hablar de protocolos en redes locales de banda base es necesario considerar dos grandes grupos: 1) Redes experimentales 2) Redes comerciales En las primeras, como las que se pueden encontrar en Centros de Investigación, y Universidades, los usuarios pueden diseñar su arqu itectura de protocolos, de acuerdo a sus requerimientos y aplicaciones. Ahora bien, esto no ocurre en el mundo comercial, pues son las compañ ías vendedoras de sistemas y periféricos, quienes imponen un poco sus criterios, En medio de esta situación, las organizaciones como I.E.E.E., basándose en las recomendaciones del modelo 1.s.0., proponen las normas (Norma 802 del I.E.E.E.) que se debieran seguir, en un intento de estandarización. En mi opinión, dentro del ámbito comercial, probablemente los protocolos de enlace estarán basados sobre H.D. L.C., y los protocolos de acceso a la red en: 1.- Prioridad circulante de anillo (Token ring passing). Método de acceso a redes en anillo, por el cual una señal de prioridad o "t oken" ci rcu la constantemente por la línea, deteniéndose en cada uno de los repetidores. Lo cual es entendido por el repetidor como permiso para I"a transmisión, la cual se efectúa al mismo tiempo que se retiene el "token" o prioridad. 2. - Prioridad circulante de Bus. (Token Bus Passing). Variante del anterior en el que cada modo debe ser capaz de "o(r" cualquier transmisión puesta sobre el Bus. 3.- C.S.M.A./C.D. Utilizado normalmente en redes con topología Bus, y para uso con emisión de paquetes. En este método, cuando un modo comienza una transmisión, el cable Bus se ocupa (dado que se utiliza casi o todo el ancho de banda del medio de transmisión para transmitir, y se realiza en Banda Base a alta velocidad). Solamente puede arrancar otro rlodo cuando el cable se desocupa. Si por cualquier razón, un modo comenzase a emitir antes que la línea (cable) esté desocupada se producirá una colisión; se detiene entonces la transm isiÓn y corn ienza de nuevo a transmitir un solo nodo, Este papel en las redes de Banda Base lo real izan los transceptores, los cuales monitorizan la línea y detectan las colisiones. 2. REDES LOCALES DE BANDA ANCHA La introducción de tecnolog(a de televisión por cable (C.A.T.V.) ha añadido una nueva dimensión a las redes de área local, denominada capacidad de Banda ancha. Las redes de banda ancha con tecnolog(a (C.A.T.V.) tienen capacidad para soportar señales con anchos de banda de 250 MHz a 350 MHz. Lo que en términos de velocidad de transmisión de datos, significa que mientras un cable coaxial en banda base puede soportar un máximo de 50 Mb.p.s. en modo half-duplex, un único cable de Banda Ancha C.A.T. V. puede soportar hasta 150 M b.p.s. en modo fullduplex. (en el futuro una alternativa será la fibra óptica). Las redes de Banda Ancha suelen tener topología de Bus con un solo cable, o topolog(a arborescente (ramificad) con uno o dos cables (cable dual). En el caso de Bus con un único cable, el ancho de banda se divide en dos canales principales, Uno para transmisión y otro para recepción, En este caso el final del cable (Head-end), se encuentra el equipo de retransmisión, que toma los datos provenientes del canal de transmisión y los traslada en frecuencia para reemitirlos a través del canal de recepción. " Sin embargo, este diseño tiene dos problemas: 1) Si la capacidad del cable está dividida en dos partes, el ancho de banda disponible para la transmisión se ve reducido en principio a la mitad. 2) La existencia de un centro de retransm isión, toma un papel activo en la transmisión de datos, y así, un fallo en el centro de retransmisión, puede traducirse en un fallo de la red misma. Una alternativa a este diseño de cable único consiste en utilizar dos cables (un cable para transmisión, y un cable para recepción). En este caso los dos cables están equipados con amplificadores unidireccionales, que permiten al flujo de datos, moverse en una sola dirección. Así, al tener cada cable un ancho de banda del orden de 175 MHz, doblando el cable se prevé para los usuarios 350 MHz para transm isión y recepción de información. En este tipo de topología con cable dual, como es el caso de WANGNET, ambos cables están conectados al final formando un "loop" o semicircunferencia. Los dispositivos de los usuarios (periféricos, C. P. U.s, etc.) son conectados a ambos cables (transmisión y recepción) a través de modems de radiofrecuencia en fullduplex, y cuando los datos son env iados desde un dispositivo de usuario, estos viajan a través del cable de transmisión hacia el "Loop", y de ah( son enviados a lo largo del cable de recepción, desde donde son transportados a todos los nodos de usuario. La capacidad de Banda ancha del cable C.A.T.V. permite que éste pueda ser dividido en varios e independientes canales de comunicaciones, mediante multiplexación por división en frecuencia. Esto perm ite la construcción de varias sub-redes. Así por ejemplo, con la capacidad de banda ancha, algunos canales pueden ser dedicados a enlaces de comunicaciones punto a punto, o multipunto, sobre frecuencias fijas, mientras que otros canales pueden dedicarse a enlaces de comunicaciones conmutadas (del tipo Red Automática Conmutada de la C.N.T.E., pero utilizándose para transmitir datos). En este caso utilizando modems de frecuencia variable, se pueden seleccionar de entre los canales (frecuencias) disponibles, y asignar uno de éstos al dispositivo que lo solicite, quedando libre el canal asignado al finalizar la transmisión. Al mismo tiempo, uno o más canales pueden estar disponibles para miles de dispositivos de usuario, usando un protocolo de acceso corno CSMA/CD. Esto significa que las redes de cable de Banda Ancha C.A.T. l. con esta filosofía son independientes del protocolo, es decir, transparentes en cuanto a protocolo. Esto nos perm i te, entre otras, facilidades como las derivadas por ejemplo que un gran ordenador (pesado) pueda estar conectado a varios canales, con distintos enlaces de comunicaciones. 2.1. Ventajas de las redes de banda-ancha frente a las redes de banda-base Si consideramos redes de Banda Ancha que usan señales de radi 01 recuencia, nos encontramos que además de perm itir los enlaces para las comunicaciones de datos, son capaces de portar señales analógicas como transmisiones telefónicas y de televisión. Esta capacidad perm ite apl icaciones como sistemas de seguridad por televisión y video-conferencia. Es posible entonces, con una red local de Banda Ancha integrar todas las formas de comunicaciones (datos, textos, voz, gráficos, y video) en un unificado sistema de comunicaciones. Por otra parte, pueden ser enlazadas por medio de "pasarelas" (gateways), utilizando rnodems especiales, a redes de área ancha (W.A.N.) (Wide Area Network) que abarcan enlaces de microondas y satél ites. RE F E RENCIAS BIBLlOGRAFICAS 1- ARTICULOS y LIBROS a) * Overview of IEEE 802 Local Network Standard Broadband Frecuency Allocation Proposal (E,IA) ARCH ITECTU R E TECHNOLOGY CORPORATION (1982) b) * Comunications Networks by Ira Newman, Departrnent of Defense (Wash i ngton) VVORD PROCESSING AND INFORMATION SYSTEMS, * Telecomunications, by Francis X, Dzubeck, Comunications Network Architects; Washington D,C, OFF ICE ADMINISTRATION AND AUTOMATION c) * Satellite transpondel- capabilities by John Sawyer WANG LABS, * A prime on Computer Networks, WANG LABS, * Introducción a las redes locales de banda ancha Gu ía de capacidades de Wangnet, J,A.--Vijande.WANG ESPAÑA
30 oct 2015