Comparación de Soluciones de Banda Ancha

Se describe el sistema de cable y DSL, así como el acceso de banda ancha por cable y por DSL. Se detalla las opciones de tecnología inalámbrica de banda ancha y se explica cómo seleccionar una solución de banda ancha apropiada para un requisito de red determinado.

¡Bienvenido a CCNA desde Cero!: Este tema forma parte del Capítulo 6 del curso de Cisco CCNA 4, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 4 para guiarse del índice.

1. Cable

¿Qué es un sistema de cable?

El acceso a Internet a través de una red de cable es una opción común que utilizan los trabajadores a distancia para acceder a su red empresarial. El sistema de cable utiliza un cable coaxial que transporta las señales de radiofrecuencia (RF) a través de la red. El cable coaxial es el principal medio que se utiliza para armar sistemas de TV por cable.

Sistema de cable

Imagen 1: Sistema de cable

La mayoría de los operadores de cable utilizan antenas parabólicas para atraer las señales de televisión. Los primeros sistemas eran unidireccionales, en los que se colocaban amplificadores en cascada en serie a lo largo de la red para compensar la pérdida de señal. Estos sistemas utilizaban derivaciones para vincular señales de video desde las líneas principales hasta los hogares de los suscriptores mediante los cables de derivación.

Los sistemas de cable modernos proporcionan una comunicación bidireccional entre los suscriptores y el operador de cable. Hoy en día, los operadores de cable ofrecen servicios avanzados de telecomunicaciones a los clientes, incluidos el acceso a Internet de alta velocidad, la televisión por cable digital y el servicio telefónico residencial. Los operadores de cable suelen implementar redes de fibra coaxial híbrida (HFC) para habilitar la transmisión de datos de alta velocidad a los cable módems ubicados en una SOHO.

1.1. Cable y espectro electromagnético

El espectro electromagnético abarca una amplia banda de frecuencias.

  • La frecuencia es la velocidad a la que se producen los ciclos de corriente o de voltaje. Se calcula como la cantidad de ondas por segundo.
  • La longitud de onda es la distancia desde el punto más alto de una onda hasta el punto más alto de la siguiente. Se calcula como la velocidad de propagación de la señal electromagnética dividida por su frecuencia en ciclos por segundo.

Las ondas de radio (denominadas RF), constituyen una porción del espectro electromagnético entre 1 kHz y 1 THz aproximadamente.

Espectro electromagnético del cable

Imagen 2: Espectro electromagnético

Cuando los usuarios sintonizan una radio o televisor para buscar diferentes estaciones de radio o canales, sintonizan distintas frecuencias electromagnéticas a través de ese espectro de RF. El mismo principio se aplica al sistema de cable.

La industria de la televisión por cable utiliza una parte del espectro electromagnético de RF. Dentro del cable, hay diferentes frecuencias que transportan canales de televisión y datos. En el extremo del suscriptor, los equipos como los televisores y los decodificadores de HDTV sintonizan ciertas frecuencias que permiten que el usuario vea el canal o utilice un cable módem para recibir acceso a Internet de alta velocidad.

Una red de cable puede transmitir señales por el cable en cualquier sentido al mismo tiempo. Se utilizan los siguientes alcances de frecuencia:

  • Descendente: (banda de 50 MHz a 860 MHz) el sentido de la transmisión de una señal de RF, como los canales de televisión y los datos, desde el origen, o la cabecera, hasta el destino, o los suscriptores. La transmisión de origen a destino se denomina “ruta de reenvío“.
  • Ascendente: (banda de 5 MHz a 42 MHz) el sentido de la transmisión de la señal de RF desde los suscriptores hasta la cabecera.

1.2. DOCSIS

La especificación de interfaz para servicios de datos por cable (DOCSIS) es un estándar internacional desarrollado por CableLabs.

CableLabs prueba y certifica los dispositivos de proveedores de equipos de cable, como los cable módems y los sistemas de terminación de cable módem, y otorga la certificación y la calificación DOCSIS.

DOCSIS define los requisitos para las comunicaciones y los requisitos de la interfaz de soporte de funcionamiento para un sistema de datos por cable, y permite agregar la transferencia de datos de alta velocidad a un sistema de CATV existente. Los operadores de cable utilizan DOCSIS para proporcionar acceso a Internet a través de la infraestructura de HFC existente.

DOCSIS

Imagen 3: DOCSIS

DOCSIS especifica los requisitos de las capas 1 y 2 del modelo OSI:

  • Capa física: para las señales de datos que el operador de cable puede utilizar, DOCSIS especifica los anchos de canal, o los anchos de banda de cada canal, en 200 kHz, 400 kHz, 800 kHz, 1,6 MHz, 3,2 MHz y 6,4 MHz. DOCSIS también especifica la técnica de modulación, que es la forma en que se utiliza la señal de RF para transmitir datos digitales.
  • Capa MAC: define un método de acceso determinista, un acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o un acceso múltiple por división de código síncrono (S-CDMA).

Para comprender los requisitos de la capa MAC para DOCSIS, resulta útil explicar la forma en que las diversas tecnologías de comunicación dividen el acceso a los canales.


1.3. TDMA, FDMA y CDMA

TDMA divide el acceso por tiempo. El acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) divide el acceso por frecuencia. El acceso múltiple por división de código (CDMA) emplea tecnología de espectro ensanchado y un esquema de codificación especial en el que se asigna un código específico a cada transmisor.

Una analogía que ilustra estos conceptos puede ser una sala que representa un canal:

  • La sala está llena de personas que necesitan comunicarse entre sí. Es decir, cada persona necesita acceso al canal. Una solución es que las personas se turnen para hablar (división por tiempo).
  • Otra es que cada persona hable en diferentes tonos (división por frecuencia).
  • En CDMA, las personas hablarían en distintos idiomas. Las personas que hablan el mismo idioma pueden entenderse, pero no pueden entender a las demás. En CDMA de radio, que se utiliza en muchas redes norteamericanas de telefonía celular, cada grupo de usuarios tiene un código compartido. Muchos de los códigos ocupan el mismo canal, pero solo los usuarios asociados a un código específico pueden entenderse.

S-CDMA (una versión exclusiva de CDMA para la transmisión de datos a través de redes de cable coaxial) dispersa los datos digitales por toda una banda de frecuencia ancha y permite que varios suscriptores conectados a la red transmitan y reciban simultáneamente. S-CDMA es seguro y extremadamente resistente al ruido.

1.4. Componentes del cable

La prestación de servicios mediante una red de cable requiere diferentes radiofrecuencias. Las frecuencias descendentes están en la banda de 50 MHz a 860 MHz, y las frecuencias ascendentes están en la banda de 5 MHz a 42 MHz.

Se requieren dos tipos de equipos para enviar señales de módem digitales de forma ascendente y descendente en un sistema de cable:

  • El sistema de terminación de cable módem (CMTS) en la cabecera del operador de cable
  • Un cable módem (CM) en el extremo del suscriptor
Componentes del Cable

Imagen 4: Propagación de datos de extremo a extremo por cable

Un CMTS de cabecera se comunica con los CM ubicados en los hogares de los suscriptores. La cabecera es en realidad un router con las bases de datos para proporcionar servicios de Internet a los suscriptores del servicio de cable.

La arquitectura es relativamente simple: se utiliza una red mixta óptica y coaxial en la que la fibra óptica reemplaza al cable coaxial, de ancho de banda inferior.

Una red de cables troncales de fibra óptica conecta la cabecera a los nodos donde ocurre la conversión de la señal óptica a una señal de RF. La fibra transporta el mismo contenido de banda ancha para las conexiones a Internet, el servicio telefónico y la transmisión de video que transporta el cable coaxial. Los cables de alimentación coaxial conectan el nodo a los suscriptores y transportan señales de RF.

2. DSL

¿Qué es DSL?

DSL es un medio para proporcionar conexiones de alta velocidad a través de cables de cobre instalados. DSL es una de las soluciones clave disponibles para los trabajadores a distancia.

Durante muchos años, las redes telefónicas no utilizaron el ancho de banda superior a 3 kHz. Los avances tecnológicos permitieron que DSL utilizara el ancho de banda adicional desde 3 kHz hasta 1 MHz para proporcionar servicios de datos de alta velocidad mediante líneas de cobre comunes.

Como ejemplo, DSL asimétrico (ADSL) utiliza una banda de frecuencia de aproximadamente 20 kHz a 1 MHz. Afortunadamente, solo se requieren pequeños cambios en la infraestructura existente de la compañía telefónica para brindar velocidades de datos de ancho de banda elevado a los suscriptores.

DSL asimétrico

Imagen 5: DSL asimétrico en el espectro electromagnético

En la ilustración, se muestra una representación de la asignación de espacio de ancho de banda en un cable de cobre para ADSL. El área denominada POTS identifica la banda de frecuencia que utiliza el servicio de calidad telefónica. “Datos de ADSL” representa el espacio de frecuencia que utilizan las señales DSL ascendentes y descendentes. El área que abarca tanto el área POTS como el área ADSL representa la totalidad de la banda de frecuencia admitida por el par de hilos de cobre.

DSL simétrico (SDSL) es otra forma de tecnología DSL. Todas las formas del servicio DSL se categorizan como ADSL o SDSL, y hay diferentes variedades de cada tipo. ADSL proporciona al usuario un ancho de banda descendente superior al ancho de banda de carga. SDSL proporciona la misma capacidad en ambas direcciones.

2.1. Conexiones DSL

Los proveedores de servicios implementan las conexiones DSL en el último paso de una red telefónica local, denominado “bucle local” o “última milla”.

Se establece la conexión entre un par de módems en cualquiera de los extremos de un cable de cobre que se extiende entre el equipo local del cliente (CPE) y el multiplexor de acceso DSL (DSLAM). Un DSLAM es el dispositivo ubicado en la oficina central (CO) del proveedor y concentra las conexiones de varios suscriptores de DSL. Por lo general, un DSLAM está incorporado en un router de agregación.

Conexiones DSL

Imagen 6:  el equipo necesario para proporcionar una conexión DSL a una SOHO.

Los dos componentes son el transceptor DSL y el DSLAM:

  • Transceptor: conecta la computadora del trabajador a distancia al DSL. Generalmente, el transceptor es un módem DSL conectado a la computadora mediante un cable USB o Ethernet.
  • DSLAM: ubicado en la CO de la prestadora de servicios, el DSLAM combina las conexiones DSL individuales de los usuarios en un enlace de gran capacidad a un ISP y, por lo tanto, a Internet.

La ventaja que tiene DSL en comparación con la tecnología de cable es que DSL no es un medio compartido. Cada usuario tiene su propia conexión directa al DSLAM. El rendimiento no se ve afectado si se agregan usuarios, a menos que la conexión a Internet del DSLAM para el ISP o para Internet se sature.

2.2. Separación de voz y datos en ADSL

El principal beneficio de ADSL es la capacidad de proporcionar servicios de datos junto con servicios de voz POTS. Las transmisiones de las señales de voz y de datos se propagan a lo largo del mismo par de hilos. Los circuitos de datos se descargan del switch de voz.

Separación de voz y datos en ADSL

Imagen 7: Separación de voz y datos en ADSL

Cuando el proveedor de servicios coloca voz analógica y ADSL en el mismo par de hilos, las señales ADSL pueden distorsionar la transmisión de voz. Por este motivo, el proveedor divide el canal POTS del módem ADSL en las instalaciones del cliente con filtros o divisores.

En la Imagen 7, se muestra el bucle local que termina en las instalaciones del cliente en el punto de demarcación.

  • El punto de demarcación es aquel donde la línea telefónica ingresa a las instalaciones del cliente.
  • El dispositivo que efectivamente marca el punto de demarcación es el dispositivo de interfaz de red (NID).

En este punto, se puede conectar un divisor a la línea telefónica. El divisor bifurca la línea telefónica; una parte proporciona el cableado telefónico original de la casa para los teléfonos y la otra parte se conecta al módem ADSL. El divisor funciona como filtro de paso bajo, ya que solo permite que pasen las frecuencias de 0 kHz a 4 kHz desde o hacia el teléfono.

Existen dos formas de separar el servicio de ADSL del de voz en las instalaciones del cliente: mediante un microfiltro o un divisor.

Microfiltro

Un microfiltro es un filtro de paso bajo pasivo con dos extremos.

Microfiltros

Imagen 8: Microfiltros

Un extremo se conecta al teléfono y el otro extremo se conecta al conector de pared del teléfono. Esta solución permite que el usuario utilice cualquier conector en la casa para los servicios de voz o ADSL.

Divisor de señal

Un divisor de señal POTS, separa el tráfico DSL del tráfico POTS. El divisor de señal POTS es un dispositivo pasivo.

Divisor de señal

Imagen 9: Divisor de señal

En caso de un corte de energía, el tráfico de voz continúa viajando hacia el switch de voz en la CO de la prestadora de servicios.

Los divisores están ubicados en la CO y, en algunas implementaciones, en las instalaciones del cliente. En la CO, el divisor de señal POTS separa el tráfico de voz, destinado a las conexiones POTS, y el tráfico de datos, destinado al DSLAM. La instalación del divisor de señal POTS en el NID generalmente requiere que un técnico vaya al sitio del cliente.

3. Acceso inalámbrico de banda ancha

En lugar de la conectividad por cable y DSL, hoy en día muchos usuarios optan por la conectividad inalámbrica.

El alcance de las conexiones inalámbricas ahora incluye las redes de área personal, las LAN y las WAN.

Una zona de cobertura inalámbrica es el área que cubren uno o más puntos de acceso interconectados. Los puntos de encuentro públicos, como las cafeterías, los bares y las bibliotecas, tienen zonas de cobertura inalámbrica Wi-Fi. Si se superponen puntos de acceso, las zonas de cobertura inalámbrica pueden abarcar muchas millas cuadradas.

Estos tipos de banda ancha incluyen lo siguiente:

  • Wi-Fi municipal (malla)
  • WiMAX (Interoperabilidad mundial para el acceso por microondas)
  • Datos móviles
  • Internet satelital

3.1. Wi-Fi municipal

Muchos gobiernos municipales, que suelen trabajar con proveedores de servicios, implementan redes inalámbricas. Algunas de estas redes proporcionan acceso a Internet de alta velocidad sin costo o por un precio considerablemente inferior al de otros servicios de banda ancha.

Implementación de Wi-Fi municipal (malla)

Imagen 10: Implementación de Wi-Fi municipal (malla)

La mayoría de las redes inalámbricas municipales utilizan una topología de malla en lugar de un modelo hub-and-spoke. Una malla es una serie de puntos de acceso interconectados. Cada punto de acceso está al alcance y puede comunicarse con al menos otros dos puntos de acceso. La malla cubre su área con señales de radio. Las señales viajan de un punto de acceso a otro a través de esta nube.

Una red de malla tiene varias ventajas en comparación con una zona de cobertura inalámbrica con un único router. La instalación es más fácil y puede ser más económica, dado que hay menos cables. Si falla un nodo, el resto de los nodos en la malla lo compensan.

3.2. WiMAX

WiMAX es una tecnología de telecomunicaciones cuyo propósito es proporcionar datos inalámbricos a través de largas distancias de diversas maneras, desde enlaces punto a punto hasta acceso de tipo de datos móviles.

Funciona a velocidades más altas, a mayores distancias y para una mayor cantidad de usuarios que Wi-Fi. Debido a la mayor velocidad (ancho de banda) y a la caída en los precios de los componentes, se predice que WiMAX pronto reemplazará las redes de malla municipales para las implementaciones inalámbricas.

Implementación de WiMax

Imagen 11: Implementación de WiMax

Una red WiMAX consta de dos componentes principales:

  • Una torre cuyo concepto es similar al de una torre de telefonía móvil. Una única torre WiMAX puede proporcionar cobertura a un área de hasta 3000 mi cuadradas (7500 km cuadrados).
  • Un receptor WiMAX conectado a un puerto USB o incorporado a la computadora portátil u otro dispositivo inalámbrico.

Una estación de torre WiMAX se conecta directamente a Internet mediante una conexión de ancho de banda elevado, como una línea T3. Una torre también se puede conectar a otras torres WiMAX mediante enlaces de microondas con línea de vista.

WiMAX puede proporcionar cobertura a las áreas rurales fuera del alcance de las tecnologías de DSL y de cable de última milla.

3.3. Implementaciones de datos móviles

La banda ancha móvil se refiere al acceso a Internet inalámbrico que se entrega a través de las torres de telefonía móvil a las computadoras, los teléfonos móviles y otros dispositivos digitales mediante módems portátiles.

Implementación de banda ancha móvil

Imagen 12: Implementación de banda ancha móvil

Los teléfonos celulares usan ondas de radio para comunicarse mediante una torre de telefonía móvil cercana. El teléfono móvil tiene una pequeña antena de radio. El proveedor tiene una antena mucho más grande en la parte superior de una torre, como la que se muestra en la ilustración.

El acceso de banda ancha móvil consta de diversos estándares que admiten velocidades de hasta 5 Mb/s. Las variantes incluyen 2G (con GSM, CDMA o TDMA), 3G (con UMTS, CDMA2000, EDGE o HSPA+) y 4G (con WiMAX o LTE). La suscripción al servicio de telefonía móvil no incluye la suscripción a la banda ancha móvil necesariamente.

Tres términos comunes que se utilizan al analizar las redes de datos móviles:

  • Internet inalámbrica: es un término general para los servicios de Internet de un teléfono móvil o cualquier dispositivo que utilice la misma tecnología.
  • Redes inalámbricas 2G/3G/4G: cambios importantes en las redes inalámbricas de las compañías de telefonía móvil a través de la evolución de la segunda, la tercera y la cuarta generación de tecnologías móviles inalámbricas.
  • Evolución a largo plazo (LTE): una tecnología más nueva y más rápida que se considera parte de la tecnología 4G.

3.4. Implementaciones satelitales

Los servicios de Internet satelital se utilizan en lugares que no cuentan con acceso a Internet basado en tierra o para instalaciones temporales que son móviles. El acceso a Internet mediante satélites está disponible en todo el mundo, incluso para proporcionar acceso a Internet a las embarcaciones en el mar, a los aviones durante el vuelo y a los vehículos en tránsito.

Existen tres maneras de conectarse a Internet mediante satélites:

  • Multidifusión unidireccional: los sistemas de Internet satelital se utilizan para la distribución de datos, audio y video basada en multidifusión IP. La interactividad bidireccional no es posible.
  • Retorno terrestre unidireccional: los sistemas de Internet satelital utilizan el acceso por dial-up tradicional para enviar datos salientes a través de un módem y recibir descargas del satélite.
  • Internet satelital bidireccional: envía datos de sitios remotos por el satélite a un hub, que después envía los datos a Internet. La antena parabólica en cada ubicación se debe posicionar de forma precisa para evitar la interferencia con otros satélites.

Internet satelital bidireccional

Las velocidades de subida son aproximadamente un décimo de la velocidad de descarga, que está alrededor de los 500 kb/s.

Implementación satelital bidireccional

Imagen 13: Implementación satelital bidireccional

El principal requisito para la instalación es que la antena tenga una vista despejada hacia el ecuador, donde se ubica la mayoría de los satélites que están en órbita. Los árboles y las lluvias torrenciales pueden afectar la recepción de las señales.

La tecnología de Internet satelital bidireccional utiliza la tecnología de multidifusión IP, que permite que un satélite cubra hasta 5000 canales de comunicación simultáneamente. La multidifusión IP envía datos desde un punto hacia muchos puntos a la vez mediante el envío de datos en formato comprimido. La compresión reduce el tamaño de los datos y los requisitos de ancho de banda.

Una empresa puede crear una WAN privada mediante las comunicaciones satelitales y terminales de apertura muy pequeña (VSAT). Una VSAT es un tipo de antena parabólica similar a las que se utilizan para la televisión satelital en el hogar. La antena VSAT se ubica afuera, apuntando hacia un satélite específico, y se conecta a una interfaz de router especial. El router se coloca dentro del edificio. Mediante las VSAT se crea una WAN privada.

4. Comparación de las soluciones de banda ancha

Todas las soluciones de banda ancha tienen ventajas y desventajas. Lo ideal es tener un cable de fibra óptica conectado directamente a la red SOHO. En algunas ubicaciones, solo es posible una opción, como el cable o DSL.

Si hay varias soluciones de banda ancha disponibles, se debe llevar a cabo un análisis de costos y beneficios para determinar cuál es la mejor solución.

Algunos factores para tener en cuenta al tomar una decisión incluyen lo siguiente:

  • Cable: el ancho de banda se comparte con muchos usuarios; las velocidades de datos ascendentes suelen ser lentas.
  • DSL: el ancho de banda es limitado y se ve afectado por la distancia; la velocidad ascendente es proporcionalmente muy pequeña en comparación con la velocidad descendente.
  • Fibra hasta el hogar: requiere la instalación de la fibra directamente en el hogar.
  • Datos móviles: la cobertura a menudo representa un problema; incluso dentro de una SOHO, el ancho de banda es relativamente limitado.
  • Malla Wi-Fi: la mayoría de las municipalidades no cuentan con la implementación de una red de malla; si está disponible y la SOHO está dentro del alcance, entonces es una opción viable.
  • WiMAX: la velocidad de bits se limita a 2 Mb/s por suscriptor; el tamaño de las celdas es de 1 km a 2 km (1,25 mi).
  • Satélite: es costoso, tiene una capacidad limitada por suscriptor, suele proporcionar acceso donde no hay posibilidad de ningún otro tipo de acceso.

Si hay varias conexiones de banda ancha disponibles para una ubicación determinada, se debe llevar a cabo un análisis de costos y beneficios para determinar cuál es la mejor solución. Puede ser que la mejor solución sea conectarse a varios proveedores de servicios para proporcionar redundancia y confiabilidad.

2 Respuestas a “Comparación de Soluciones de Banda Ancha”
  1. xiaomiprecio mayo 17, 2018

Deja un Comentario