Redes de Telecomunicaciones de Nueva Generación

Redes de Telecomunicaciones de Nueva Generación

Redes de Telecomunicaciones de
Nueva Generación
XIV Congreso Nacional de estudiantes de
Ingeniería de Sistemas
IV congreso Internacional del Software Libre
Gonzalo Ulloa
[email protected]
Contenido
•
•
•
•
•
•
Introducción
Nuevas Arquitecturas de redes
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
2
Breve resumen de las telecomunicaciones
Redes de TV
Teléfono
1892
Telefonía
Analógica
RDSI
1970
1980
1990
2000
Celulares
3G
RDSI
1984
Telefonía Digital RDSI
1970
Datos
Internet
Expansión USA
Redes
NG
RDSI
Banda Ancha
1980
1992
1990 WEB
2000
1996
Convergencia
Expansión
Mundo
Nueva Generación de Internet
IPv6
3
Qué son la redes de Nueva
Generación
• Son redes experimentales, como lo era
Internet hace 10 u 12 años.
• Son redes que utilizan nuevas tecnologías
• Son el banco de pruebas de:
– Nuevos protocolos de comunicaciones
– Nuevas aplicaciones
• En ellas se desarrollan los protocolos de la
“Internet” del futuro
4
Las redes de nueva generación
• Pretendieron inicialmente transmitir a
mayor velocidad.
– Cuando en Colombia montábamos
infraestructura a 64 kbp, los proyectos de redes
avanzadas trabajaban a 155 Mbps
• Hoy buscan transmitir información con
Calidad de Servicio (QoS)
5
Qué es QoS
• Inicialmente el objetivo de las redes era tener la capacidad
de enviar información entre dos puntos.
– Se hacía el “mejor esfuerzo” para que la información llegara a
cierta velocidad y en cierto tiempo.
• Hoy se requiere que la información llegue:
–
–
–
–
–
A una cierta rata de bits – Throughput
En un tiempo determinado – demora
Con una variación determinada – Jitter
Con cierta pérdida de paquetes
etc….!
• Para poder transmitir, datos, voz, imágenes, video etc.
6
Un mundo interconectado
• Asistimos a un mundo interconectado
– Acceso a puntos físicos
• Hacia la portabilidad de la interconexión
– Puedo trabajar donde esté la red
• El número de teléfonos móviles superó el número
de teléfonos fijos en el mundo desde el 2003.
– En Colombia el numero de líneas móviles superó al
numero de líneas fija en el 2004
7
Evolución de lineas telefónicas en Colombia
12.000.000
10.000.000
8.000.000
6.000.000
4.000.000
2.000.000
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
A ño
Lineas Telefónicas
Lineas Celulares
Polinómica (Lineas Celulares)
Polinómica (Lineas Telefónicas)
8
Introducción
“Sin acceso a las Redes Globales de
Comunicación, ninguna comunidad puede
participar del mundo interconectado.”
Harvard University – Information Technology Group –
Preparación para un mundo interconectado, Una guia para
los paises en desarrollo. Pag 9
9
Colombia
DAI
79
http://www.spectrum.ieee.org/ (Feb 2004)
10
Digital Access Index (DAI) ITU
(www.itu.org)
• Colombia ocupa la posición 79 con un indicador de 0.45
• Por debajo de
–
–
–
–
–
–
–
–
Chile DAI=0,58
Uruguay DAI = 0,54
Argentina DAI = 0,53
Costa Rica DAI = 0,51
Brazil DAI = 0,50
México DAI = 0,50
Panamá DAI = 0,47
Venezuela DAI = 0,47
• Por encima de
– Peru DAI = 0,44
– Ecuador DAI = 0,41
11
Foro Económico Mundial
12
Singapore
Finland
United States
Japan
United Kingdom
Germany
France
Spain
Chile
China
Brazil
Mexico
Costa Rica
Uruguay
Colombia
Panama
El Salvador
Argentina
Dominican Republic
Venezuela
Guatemala
Peru
Ecuador
Honduras
Paraguay
Bolivia
WEF - Networked Index 2004-2005
(Feb 2005)
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
1
3
5
8
12
14
20
29
35
41
46
60
61
64
66
69
70
76
78
84
88
90
95
97
98
99
fuente : WEF - The Networked Readiness Index Rankings 2004
13
Contenido
•
•
•
•
•
•
Introducción
Nuevas Arquitecturas de redes
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
14
Arquitectura de redes
• Internet es una red liberal que tiene muy poco
control
• En la arquitectura tradicional de Internet utiliza
intensivamente el modelo Cliente - Servidor
• Este modelo permite un cierto control de los
clientes que dependen del servidor
• Empiezan aparecer aplicaciones con arquitecturas
simétricas, entre iguales, o Peer to Peer (P2P).
15
Redes Peer to Peer (P2P)
• El compartir archivos en la red ha sido muy
popular desde los 80’s
• Algunos juegos en red usaban esta característica
• Intel usa un sistema P2P llamado NetBatch para
distribuir tareas computacionales en 25 sitios en el
mundo y más de 10.000 máquinas
• El proyecto SETI@home
16
Gnutella
• Fue la primera red descentralizada, desarrollada
por Justin Frankle of NullSoft (una compañía de
AOL)
• Apenas lo descubrieron ordenaron desmontarlo
pero ya muchas copias del programa habían salido
del control de la compañía.
• Unas de las principales es BearShare y LimeWire.
• Morpheus es uno de los mas populares clientes
basados den Gnutella
17
Napster y Gnutella
• Con Napster y Gnutella las aplicaciones P2P
mostraron su poder
– Napster usa un servidor de directorio para
mantener la lista de archivos MP3
– Gnutella no utiliza un servidor, solo se registra
a un Host de Gnutella y este dispersa su
dirección y contenidos
– Kazaa y Morpheus utilizan principios similares a
Gnutella
18
Mute
• Mute no realiza conexiones directas entre la
fuente de información y el solicitante (amenaza de
demandas del la RIAA).
• Solo se intercambian ID Mute y no las direcciones
IP que podrían identificar la fuente o el destino.
• Utiliza un análogo al comportamiento de las
hormigas cuando buscan comida (señales
quimicas) ANTS P2P
19
Nuevas aplicaciones
• La tecnología P2P permite el surgimiento de
nuevas aplicaciones como son las llamadas de
larga distancia sin usar servidor
– Distinto a Net2Phone y DialPad (usan servidores)
• Los creadores de KaZaa desarrollaron una
aplicación para llamadas SKYPE (www.skype.com)
• Originalmente era un chat de voz
– Hoy tiene acceso a toda la red pública (Skypeout)
– Ofrece un número universal virtual y buzón de voz
20
Otras aplicaciones
• LionShare
– Proyecto de la U.Penn State que crea una red
académica para compartir contenidos y material
didáctico
– Facilita encontrar contenidos evaluados y verificados
por la comunidad académica (Google encuentra los
contenidos pero no puede certificar su validez)
– Hoy tienen cooperación del MIT, Simon Fraser U e I2
P2P
– http://lionshare.its.psu.edu/main/
22
P2P Aspectos pendientes
• Seguridad
– Cargar archivos de computadores anónimos hacen los
computadores vulnerables
– Ya aparecen los primero virus VBS_GNUTELWORM
• Anchura de Banda
– La tecnología consume enormes cantidades de ancho
de banda, pues se transfieren grandes archivos (todos
han sufrido los problemas de Napster, Kazaa y
Morpheus)
23
BitTorrent
• Sistema descentralizado sin funciones de
búsqueda.
• Permite descargar grandes archivos sin
sobrecargar el servidor usando multiples
conexiones.
• Puede distribuir archivos grandes a un
grupo de personas de forma eficiente.
24
Perspectiva de P2P
• Querámoslo o no, estas tecnologías
innovadoras e incontrolables afectarán
nuestras vidas y el mundo de los negocios.
25
Contenido
• Introducción
• Nuevas Arquitecturas de redes
– Redes P2P
– QoS
•
•
•
•
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
26
Protocolos con Calidad de Servicios
(QoS) sobre redes IP
• Sobre Internet se están desarrollando protocolos
que permiten “garantizar” calidad de servicio
(QoS) sobre redes de conmutación de paquetes.
• Es la única forma para soportar nuevas
aplicaciones como transmisión de voz o de video
• MPLS pareciera ser una solución alternativa entre
el mundo de IP y el mundo de SDH o ATM
27
MPLS y otros protocolos
• Han existido otros intentos de “garantizar”
calidad de servicio sobre redes IP.
• Pero estos son protocolos llamados del
“Mejor Esfuerzo”
• RSVP (Resource Reservation Protocol)
28
MPLS
29
Conmutación óptica
• Hace unos pocos años se realizaba transmisión
óptica por una fibra usando una o dos longitudes
de onda 1310nm y 1550nm
• Hoy se puede transmitir 256 longitudes de onda
por la misma fibra y a finales del 2004 o
comienzos del 2005 se esperaba llegar hasta 480
a 512 longitudes de onda.
• Los limites de esta tecnología aún no han sido
definidos
30
DWDM
• Transmisión DWDM
31
Rutaje tradicional
32
Rutaje óptico
33
Niveles de Protocolo
Implicaciones del rutaje óptico
IP
Frame Relay
ATM
SonetATM
/SDH
PDH
DWDM
tecnologías
actuales
tiempo
34
Contenido
•
•
•
•
•
•
Introducción
Nuevas Arquitecturas de redes
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
35
PDAs (Personal Digital Assistant)
• Tienen más potencia y
memoria que los primeros
PCs
• Cada vez con mayores
funciones
– Hoy manejan documentos,
hojas de cálculo,
presentaciones, programas
especializados
36
PDA (2)
• Posee redes
inalámbricas
incorporadas
• Puntos móviles de
recolección de
información y pagos
• Movilidad de fuerza de
venta
• Inventarios en línea
37
PDAs (3)
Linux
• Sistemas operativos de
PCs en versiones
reducidas
– Windows
38
Los libros electrónicos
• Son otro factor de
movilidad
• Se pasó de Gutemberg a
los bits en 400 años
• Requieren aún de
tecnología para tener la
flexibilidad y portabilidad
de un libro
39
Clasificaciones de la tecnología
Ancho de banda
Banda Ancha
> 1Mbps
WiFi
WiMax
UWB
Banda Estrecha
< 1Mbps
2,5 G
3G
40
Cobertura de la red
WMAN
PAN
WLAN
~10 mts
~ 100 mts ~ 10 Km
Bluetooth
UWB
802.15
WiFi
802.11
(a,b,g)
WiMAX
802.16
WAN
~ 100 km
2,5 G
3G
41
Cobertura
WAN
WMAN
~100.000 mts
WLAN
~100 mts
PAN
10 mts
~10.000 mts
42
Comparación de tecnologías
inalámbricas
43
Redes Personales (PAN)
IEEE 802.15
• Dos tecnologías disponibles
– Bluetooth
– UWB (Banda Ultra-Ancha)
44
802.15
• Desarrollada inicialmente por Ericsson
para accesos a corta distancia.
• Promete eliminar los cables de
ratones, computadores, teclados,
teléfonos cámaras digitales y cualquier
dispositivo móvil.
• Permite utilizar múltiples medios, RF,
celular, punto a punto, convencional..
Etc.
Fuente: www.bluetooth.com
45
Bluetooth
• Wireless Personal Area
Network (picoceldas)
• Bluetooth - 802.15
• Banda de 2,4 Ghz
• Velocidades de 1 a 20
Mbs
• Alcance decenas de
metros (10 a 100 mts)
46
Banda Ultra-Ancha (UWB)
• Es una banda de 500 Mhz en el espectro
entre 3,1 y 10,6 Ghz
• Se transmite directamente sin modulación
• Alcances de ~10 mts
• Se trabaja en la normalización 802.15.3a
• Los partidarios dicen que volverá obsoleta a
Bluetooth
47
Energía transmitida y ancho de
banda
Señal de
banda estrecha
Energía
transmitida
Señal de
Espectro disperso
Señal de
Banda ultra amplia (UWB)
Nivel de ruido
Frecuencia
48
Redes Inalámbricas de Area Local
(WLAN)
• Surgimiento de puntos calientes (Hot spots) de
acceso gratuito o pago
–
–
–
–
–
–
Hoteles
Bibliotecas
Cafés
Universidades
Aeropuertos
Etc.
• Ciudades con acceso inalámbrico
49
WLAN
• Wireless Local Area Networks
• Tres estandares
– 802.11a 6 a 54 Mbps banda de 5 GHz
– 802.11b 11 Mbps banda de 2.4 GHz
– 802.11g a 54 Mbps banda de 2.4 GHz
• Alcance 75 mts en interior y 300 mts en exteriores
50
Banda de 2,4Ghz y 5Ghz
Ventajas
Desventajas
Banda de 2,4 GHz
Banda de 5 GHz
Mercado Global
802.11 b y g
Alta velocidad > 10
Mbps
Menos alcance que
bandas de menor
frecuencia
Mercado Global
802.11a
Alta velocidad >
20 Mbps
Menor alcance
Alto costo de RF
51
Distancia vs ancho de banda por
protocolo
52
Aplicación típica de LAN
53
Redes Metropolitanas
IEEE 802.16 (WiMax)
• Redes de gran ancho de banda para realizar
conexiones punto-multipunto
• Estandarización de una tecnología llamada LMDS
(Local Multipoint Distribution System) que es
usada en Colombia.
– Esfuerzo por estandarizar también MMDS (2,3 Ghz)
• 802.16 usa dos bandas de frecuencia
– 10-66 Ghz licenciada
– 2–11 GHz licenciada
54
W-MAN (2)
• Relación de transmisión de datos de 120 Mbps y
superiores
– Usando canales entre 25 y 28 MHz en la banda entre 10
y 66 GHz
• Suministra una última milla sin cobre a alta
velocidad
• En Colombia hay licencias para usar tecnologías
similares en la banda de 29 a 31 GHz (LMDS)
• En la jerga 802.16 se conoce como WiMax
– En Europa comenzó como Hiperman
55
W-Man como última milla
56
Tecnologías Celulares de nueva
generación
• Generación 2.5 (GSM y
CDMA1x)
– Datos hasta 384 Kbps
– Video conferencia
– Internet inalámbrico (WAP, iMode)
57
La próxima generación 4G
• Transmisión de alta velocidad (50- 100
Mbps)
• Soporte de IPv6
• Uso de banda de microondas de 3 a 6 GHz
• Costos reducidos del sistema 1/10 de 3G
58
Evolución de servicios de 3G a 4G
59
Interconectividad
60
Contenido
•
•
•
•
•
•
Introducción
Nuevas Arquitecturas de redes
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
61
Redes Internacionales de Nueva
Generación
• Son proyectos financiados por los Estados y
por las agencias de investigación
– No se puede circular tráfico comercial
– Se deben usar enmarcado dentro de un
proyecto de investigación
• Hay aproximaciones a los países del tercer
mundo para evitar que estos proyectos
aumenten la brecha digital.
62
Proyectos de Redes de Nueva
Generación
• Norte América
– Internet 2 – Red de Universidades y centros de
investigación (www.internet2.edu)
– Abilene – Tiene orígenes en el VBNs
(abilene.internet2.edu)
– StarLight – Financiado por la NSF para conectar
Universidades y Paises (www.startap.net)
– AmPath – Financiado por la NSF para conectar las
Américas (de Mexico a Argentina) (www.ampath.net)
63
Proyectos de Nueva Generación
(2)
• Europa
– Directiva Europea crea el proyecto DANTE que
administra la red GEANT (Red Avanzada
Europea) (www.dante.net)
– Proyecto @lice – America Latina Conectada con
Europa
– Proyecto Clara (Conexión Latino Americana a
Redes Avanzadas)
64
Contenido
•
•
•
•
•
•
Introducción
Nuevas Arquitecturas de redes
Redes Inalámbricas
Redes Internacionales
Redes Nacionales y la situación Colombiana
Conclusiones
65
Redes Nacionales y situación
Colombiana
• Desde el año 2001 se comenzó un proyecto de
construcción de la RNU
• Algunas ciudades desarrollaron proyectos con sus
universidades
–
–
–
–
–
–
Manizales – Centelsa
Cali – RUAV
Bucaramanga – Unired
Barranquilla – Rumba
Bogotá – Rumbo
Medellín - RAV
66
Interconexión
Internet
Internet
NAP
Nacional
NAP
Nacional
LAP
Local
Univ
Punto de acceso local
Org
Inv
Univ
Univ
Inv
Org
Univ
Universidades e instituciones locales
67
Tráfico
Internet
Internet
a
Tr
ico
af
Tr
Canal
compartido,
proyecto
Internet-2 en
Colombia
Trafico
Nacional IPv4
e IPv6
v4
IP
Univ
I2
NAP
Nacional
l
na
io
ac
rn
te
In
Canales lógicos
individuales para
cada institución,
de acuerdo con
sus necesidades
NAP
Nacional
o
fic
LAP
Local
Org
Inv
Circula tráfico local
nacional e
internacional
Univ
Univ
Inv
Org
Univ
Universidades e instituciones locales
68
S
Calidad de
servicio
Red
RedLocal
Local
P
MPLS
O
R
Q
NAP
MPLS
E
Red
RedLocal
Local
M
MPLS
Red
RedLocal
Local
D
A
MPLS
C
B
I
J
L
K
69
Situación actual
• Agenda de Conectividad ha retomado el
proyecto
• Hace dos días la dirección de CLARA aceptó
la solicitud de Colombia
• Falta firmar con I2 el MOI
• ¿Cómo será sostenible el proyecto?
70
Conclusiones
• Las nuevas tecnologías son impulsoras de nuevos
desarrollos.
• Las tecnologías inalámbricas han permitido llevar
la red y la conectividad a muchos lugares.
• El estado tiene un papel regulador los reguladores
y el principal impulsor de estas tecnologías.
• Debemos impulsar proyectos de nueva generación
para permitir cerrar la brecha digital
• Proyectos que deben, en lo posible, ser autosostenibles.
71
Muchas Gracias..!
[email protected]
www.icesi.edu.co
Star Light
73
Abilene
Internet 2
Ampath
76
Dante
Geant
Geant 2
Alice
Clara
Usuarios de Internet en Colombia
Título del gráfico
2.500.000
2.000.000
1.500.000
1.000.000
500.000
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Fuente: CRT - Estudio sectorial de Telecomunicaciones 2003
2004 (est)
82