Conectividad Basada en Internet
Resumen
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Tabla de Contenido
1. Opciones de Conectividad Basadas en Internet
Las opciones modernas de conectividad WAN no terminan con Ethernet WAN y MPLS. Hoy en día, hay una gran cantidad de opciones inalámbricas y cableadas basadas en Internet entre las que elegir. La conectividad de banda ancha basada en Internet es una alternativa al uso de opciones WAN dedicadas.
La figura enumera las opciones de conectividad basadas en Internet.
La conectividad basada en Internet se puede dividir en opciones cableadas e inalámbricas.
Opciones cableadas
Las opciones cableadas utilizan cableado permanente (por ejemplo, cobre o fibra) para proporcionar ancho de banda consistente y reducir las tasas de error y la latencia. Algunos ejemplos de conectividad de banda ancha cableada son la línea de suscriptor digital (DSL), las conexiones de TV por cable y las redes de fibra óptica.
Opciones inalámbricas
Las opciones inalámbricas son menos costosas de implementar en comparación con otras opciones de conectividad WAN porque utilizan ondas de radio en lugar de medios cableados para transmitir datos. Sin embargo, las señales inalámbricas pueden verse afectadas negativamente por factores como la distancia desde las torres de radio, la interferencia de otras fuentes, el clima y el número de usuarios que acceden al espacio compartido. Ejemplos de banda ancha inalámbrica son los servicios de Internet celulares 3G/4G/5G o satelitales. Las opciones del operador inalámbrico varían según la ubicación.
2. Tecnología DSL
La tecnología DSL es una tecnología de conexión permanente que usa las líneas telefónicas de par trenzado existentes para transportar datos con un ancho de banda elevado y proporciona servicios IP a los suscriptores. DSL es una opción popular para los usuarios domésticos y para los departamentos de TI empresariales para apoyar a los teletrabajadores.
La figura muestra una representación de la asignación del espacio de ancho de banda en un cable de cobre para DSL asimétrica (ADSL, Asymmetric DSL).
El área denominada POTS (Plain Old Telephone System) identifica el rango de frecuencia utilizado por el servicio telefónico de voz. El área etiquetada ADSL representa el espacio de frecuencia utilizado por las señales DSL ascendentes y descendentes. El área que abarca tanto el área POTS como el área ADSL representa la totalidad del rango de frecuencia soportado por el par de cables de cobre.
Hay varias variedades de xDSL que ofrecen diferentes velocidades de transmisión de carga y descarga. Sin embargo, todas las formas de DSL se clasifican como DSL asimétrico (ADSL) o DSL simétrico (SDSL). La ADSL y la ADSL2+ proporcionan un mayor ancho de banda de bajada al usuario que el ancho de banda de subida. SDSL proporciona la misma capacidad en ambas direcciones.
Las velocidades de transferencia también dependen de la longitud real del bucle local y del tipo y condición del cableado. Por ejemplo, un loop ADSL debe ser inferior a 5,46 km (3,39 millas) para garantizar la calidad de la señal.
En este proceso se incurre en riesgos de seguridad, pero puede ser mediado con medidas de seguridad como las VPNs.
3. Conexiones DSL
Los proveedores de servicios implementan conexiones DSL en el loop local. Como se muestra en la figura, la conexión se configura entre el módem DSL y el multiplexor de acceso DSL (DSLAM, DSL Access Multiplexer).
El módem DSL convierte las señales Ethernet del dispositivo de teletrabajador en una señal DSL, que se transmite a un multiplexor de acceso DSL (DSLAM) en la ubicación del proveedor.
Un DSLAM es el dispositivo ubicado en la oficina central (CO, Central Office) del proveedor y concentra las conexiones de varios suscriptores de DSL. Por lo general, un DSLAM está incorporado en un router de agregación.
La ventaja que tiene el DSL sobre la tecnología de cable es que el DSL no es un medio compartido. Cada usuario tiene una conexión directa separada al DSLAM. Añadir usuarios no impide el rendimiento, a menos que la conexión de Internet DSLAM al ISP, o a la Internet, se sature.
4. DSL y PPP
El protocolo punto a punto (PPP, Point-to-Point protocol) es un protocolo de nivel 2 que se utiliza comúnmente por los proveedores de servicios telefónicos para establecer conexiones de router a router y de host a red a través de redes de acceso RDSI y acceso telefónico.
Los ISP siguen utilizando PPP como protocolo de capa 2 para conexiones DSL de banda ancha debido a los siguientes factores:
- PPP se puede utilizar para autenticar al suscriptor.
- PPP puede asignar una dirección IPv4 pública al suscriptor.
- El PPP también incluye la función de administración de calidad de enlace.
Un módem DSL tiene una interfaz DSL para conectarse a la red DSL y una interfaz Ethernet para conectarse al dispositivo cliente. Sin embargo, los enlaces Ethernet no admiten PPP de forma nativa.
Haz clic en cada botón para obtener una ilustración y explicación de dos maneras de implementar PPP sobre Ethernet (PPPoE).
Como se muestra en la figura, el host ejecuta un cliente PPPoE para obtener una dirección IP pública de un servidor PPPoE ubicado en el sitio del proveedor. El software cliente PPPoE se comunica con el módem DSL mediante PPPoE y el módem se comunica con el ISP mediante PPP. En esta topología, sólo un cliente puede usar la conexión. Además, observa que no hay router para proteger la red interna.
Otra solución es configurar un router para que sea un cliente PPPoE, como se muestra en la figura. El router es el cliente PPPoE y obtiene su configuración del proveedor. Los clientes se comunican con el router utilizando sólo Ethernet y no conocen la conexión DSL. En esta topología, varios clientes pueden compartir la conexión DSL.
5. Tecnología de Cable
La tecnología de cable es una tecnología de conexión siempre activa de alta velocidad que utiliza un cable coaxial de la compañía de cable para proporcionar servicios IP a los usuarios. Al igual que DSL, la tecnología de cable es una opción popular para los usuarios domésticos y para que los departamentos de TI empresariales brinden soporte a los trabajadores remotos.
Los sistemas de cable modernos 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.
La especificación de interfaz del servicio de datos por cable (DOCSIS) es el estándar internacional para agregar datos de ancho de banda de alta velocidad a un sistema de cables existente.
Los operadores de cable implementan redes híbridas de fibra coaxial (HFC) para permitir la transmisión a alta velocidad de datos a módems de cable. El sistema de cable utiliza un cable coaxial para transportar señales de radiofrecuencia (RF) al usuario final.
HFC utiliza fibra óptica y cable coaxial en diferentes partes de la red. Por ejemplo, la conexión entre el cable módem y el nodo óptico es cable coaxial, como se muestra en la figura.
El nodo óptico realiza la conversión de la señal óptica a la RF. Específicamente, convierte las señales de RF en pulsos de luz a través de cable de fibra óptica. El medio de fibra permite que las señales viajen a través de largas distancias hasta la cabecera del proveedor donde se encuentra el Sistema de Terminación de Cable Módem (CMTS, Cable Modem Termination System).
La cabecera contiene las bases de datos necesarias para proporcionar acceso a Internet, mientras que el CMTS es responsable de la comunicación con los módems de cable.
Todos los suscriptores locales comparten el mismo ancho de banda de cable. A medida que más usuarios se unan al servicio, el ancho de banda disponible puede caer por debajo de la tasa esperada.
6. Fibra Óptica
Muchos municipios, ciudades y proveedores instalan cable de fibra óptica en la ubicación del usuario. Esto se conoce comúnmente como Fiber to the x (FTTx) e incluye lo siguiente:
- Fiber to the Home (FTTH) – La fibra llega al límite de la residencia. Las redes ópticas pasivas y Ethernet punto a punto son arquitecturas que pueden ofrecer servicios de televisión por cable, Internet y telefonía a través de redes FTTH directamente desde la oficina central del proveedor de servicios.
- Fiber to the Building (FTTB) – La fibra alcanza el límite del edificio, como el sótano en una unidad de varias viviendas, con la conexión final con el espacio de vida individual se realiza a través de medios alternativos, como las tecnologías de gabinete/bordillo o poste.
- Fiber to the Node/Neighborhood (FTTN) : El cableado óptico llega a un nodo óptico que convierte las señales ópticas a un formato aceptable para el par trenzado o el cable coaxial a la premisa.
FTTx puede ofrecer el ancho de banda más alto de todas las opciones de banda ancha.
7. Banda Ancha Inalámbrica Basada en Internet
Para enviar y recibir datos, la tecnología inalámbrica usa el espectro de radio sin licencia. Cualquier persona que tenga un router inalámbrico y tecnología inalámbrica en el dispositivo que utilice puede acceder al espectro sin licencia.
Hasta hace poco tiempo, una limitación del acceso inalámbrico era la necesidad de estar dentro del alcance de transmisión local (normalmente, inferior a los 100 ft [30 m]) de un router inalámbrico o de un módem inalámbrico con una conexión por cable a Internet.
Haz clic en cada botón para obtener una descripción de los nuevos desarrollos que están habilitando la tecnología inalámbrica de banda ancha.
Muchas ciudades han comenzado a establecer redes inalámbricas municipales. Algunas de estas redes proporcionan acceso a Internet de alta velocidad de manera gratuita o por un precio sustancialmente inferior al de otros servicios de banda ancha. Otras son solo para uso de la administración de la ciudad y permiten que la policía, los bomberos y otros empleados municipales realicen ciertos aspectos de su trabajo de manera remota. Para conectarse a Wi-Fi municipal, por lo general un suscriptor necesita un módem inalámbrico, que proporciona una antena de radio y direccional más potentes que los adaptadores inalámbricos convencionales. La mayoría de los proveedores de servicios proporcionan el equipo necesario de forma gratuita o a cambio de una cuota, de forma muy parecida a como lo hacen con los módems DSL o de cable.
Cada vez más, el servicio celular es otra tecnología WAN inalámbrica que se usa para conectar usuarios y ubicaciones remotas donde no hay otra tecnología de acceso WAN disponible. Muchos usuarios con smartphones y tablet PC pueden usar los datos móviles para enviar correos electrónicos, navegar la Web, descargar aplicaciones y mirar vídeos.
Los teléfonos, las tablet PC, las computadoras portátiles e incluso algunos routers se pueden comunicar a través de Internet mediante la tecnología de datos móviles. Estos dispositivos usan ondas de radio para comunicarse por medio de una torre de telefonía móvil. El dispositivo tiene una pequeña antena de radio, y el proveedor tiene una antena mucho más grande que se ubica en la parte superior de una torre en algún lugar a una distancia determinada del teléfono.
Los siguientes son dos términos comunes de la industria celular:
- 3G/4G/5G Wireless - Estas son las abreviaturas de 3ª generación, 4ª generación y las nuevas tecnologías inalámbricas móviles de 5ª generación. Estas tecnologías admiten acceso inalámbrico a Internet. Los estándares 4G admiten anchos de banda de hasta 450 Mbps de descarga y 100 Mbps de carga. El estándar 5G emergente debe admitir de 100 Mbps a 10 Gbps y más allá.
- Long-Term Evolution (LTE) : Se refiere a una tecnología más nueva y más rápida y es parte de la tecnología de cuarta generación (4G).
Específicamente, un router se conecta a una antena parabólica que apunta a un satélite del proveedor de servicios. Este satélite está en órbita geosincrónica en el espacio. Las señales deben viajar aproximadamente 35.786 kilómetros (22.236 millas) hacia el satélite y de vuelta.
El principal requisito de instalación es que la antena tenga una vista clara hacia el ecuador, donde se encuentran la mayoría de los satélites en órbita. Los árboles y las fuertes lluvias pueden afectar la recepción de las señales.
El internet satelital provee comunicaciones de datos de dos vías (carga y descarga). La velocidad de carga es una décima parte de la velocidad de descarga. Las velocidades de descarga van de 5 Mbps a 25 Mbps.
La Interoperabilidad Mundial para el Acceso a las Microondas (WiMAX, Worldwide Interoperability for Microwave Access) es una nueva tecnología que apenas comienza a utilizarse. Se describe en el estándar IEEE 802.16. WiMAX proporciona un servicio de banda ancha de alta velocidad con acceso inalámbrico y ofrece una amplia cobertura como una red de telefonía celular en lugar de a través de pequeños puntos de acceso Wi-Fi.
WiMAX funciona de manera similar a Wi-Fi, pero a mayores velocidades, a mayores distancias y para un mayor número de usuarios. Utiliza una red de torres WiMAX que son como torres de telefonía celular. Para acceder a una red WiMAX, los usuarios deben suscribirse a un ISP con una torre WiMAX que esté dentro de las 30 millas de su ubicación. También necesitan algún tipo de receptor WiMAX y un código de encriptación especial para acceder a la estación base.
WiMAX ha sido reemplazado en gran medida por LTE para el acceso móvil y el cable, o DSL para el acceso fijo.
8. Tecnología VPN
Los riesgos de seguridad se producen cuando un teletrabajador o un oficinista remoto utiliza un servicio de banda ancha para acceder a la WAN corporativa a través de Internet.
Para abordar los problemas de seguridad, los servicios de banda ancha proporcionan conexiones de Redes Privadas Virtuales (VPN) a un dispositivo de red que acepta conexiones VPN. El dispositivo de red suele estar ubicado en la sede de la empresa.
Una VPN es una conexión cifrada entre redes privadas a través de una red pública, como Internet. En lugar de utilizar una conexión de capa 2 dedicada, como una línea arrendada, una VPN utiliza conexiones virtuales llamadas túneles VPN. Los túneles VPN se enrutan a través de Internet desde la red privada de la empresa hasta el sitio remoto o el host del empleado.
Los siguientes son varios beneficios del uso de la VPN:
- Ahorro de costes – Las VPN permiten a las organizaciones utilizar la Internet global para conectar oficinas remotas, y para conectar a los usuarios remotos con el sitio corporativo principal. Esto elimina los costosos enlaces WAN y los bancos de módems.
- Seguridad – Las VPNs proporcionan el más alto nivel de seguridad utilizando protocolos avanzados de encriptación y autenticación que protegen los datos de accesos no autorizados.
- Escalabilidad – Debido a que las VPNs utilizan la infraestructura de Internet dentro de los ISPs y dispositivos, es fácil añadir nuevos usuarios. Las empresas pueden añadir grandes cantidades de capacidad sin necesidad de añadir una infraestructura significativa.
- Compatibilidad con la tecnología de banda ancha – La tecnología VPN es compatible con los proveedores de servicios de banda ancha, como DSL y cable. Las VPN permiten a los trabajadores móviles y a los teletrabajadores aprovechar el servicio de Internet de alta velocidad de sus hogares para acceder a sus redes corporativas. Las conexiones de banda ancha de alta velocidad y de calidad empresarial también pueden ofrecer una solución rentable para conectar oficinas remotas.
Las VPNs se implementan comúnmente como
- VPN de sitio a sitio – La configuración de la VPN se realiza en los routers. Los clientes no son conscientes de que sus datos están siendo encriptados.
- Acceso Remoto – El usuario es consciente e inicia la conexión de acceso remoto. Por ejemplo, usando HTTPS en un navegador para conectarse a su banco. Alternativamente, el usuario puede ejecutar un software cliente VPN en su host para conectarse y autenticarse con el dispositivo de destino.
Nota: Los VPNs son discutidos con más detalle más adelante en este curso.
9. Opciones de Conectividad ISP
Haz clic en cada botón para obtener una ilustración y una explicación sobre las diferentes formas en que una organización puede conectarse a un proveedor de servicios de Internet. La elección depende de las necesidades y el presupuesto de la organización.
La organización utiliza la conectividad con un solo proveedor de servicios de Internet cuando el acceso a Internet no es crucial para la operación. Como se muestra en la figura, el cliente se conecta al ISP usando un solo enlace. La topología no proporciona ninguna redundancia. Esta es la solución menos costosa de las cuatro que se muestran.
La conectividad ISP de dual-homed es utilizada por una organización cuando el acceso a Internet es algo crucial para la operación. Como se muestra en la figura, el cliente se conecta al mismo ISP usando dos enlaces. La topología proporciona tanto redundancia como equilibrio de carga. Si uno de los enlaces falla, el otro puede transportar el tráfico. Si ambos enlaces están operativos, el tráfico puede ser equilibrado de carga sobre ellos. Sin embargo, la organización pierde la conectividad a Internet si el ISP experimenta una interrupción.
La conectividad multihomed ISP es utilizada por una organización cuando el acceso a Internet es crucial para la operación. El cliente se conecta a dos ISP diferentes, como se muestra en la figura. Este diseño proporciona una mayor redundancia y permite el equilibrio de la carga, pero puede ser costoso.
La Dual-multihomed es la topología más resistente de las cuatro que se muestran. El cliente se conecta con enlaces redundantes a múltiples ISP, como se muestra en la figura. Esta topología proporciona la mayor redundancia posible. Es la opción más cara de las cuatro.
10. Comparación de Soluciones de Banda Ancha
Cada solución de banda ancha tiene ventajas y desventajas. La solución ideal es tener un cable de fibra óptica conectado directamente a la red del cliente. Algunos lugares sólo tienen una opción, como el cable o el DSL. Algunas ubicaciones sólo tienen opciones inalámbricas de banda ancha para la conectividad a Internet.
Si hay múltiples soluciones de banda ancha disponibles, se debe realizar un análisis de costo-beneficio para determinar la mejor solución.
Entre los factores que deben tenerse en cuenta figuran los siguientes
- Cable – El ancho de banda es compartido por muchos usuarios. Por lo tanto, las velocidades de transmisión de datos suelen ser lentas durante las horas de mayor uso en las zonas con exceso de suscripción.
- DSL – Ancho de banda limitado que es sensible a la distancia (en relación con la oficina central del ISP). La tasa de carga es proporcionalmente menor en comparación con la tasa de descarga.
- Fiber-to-the-Home – Esta opción requiere la instalación de fibra directamente a la casa.
- Celular/Móvil – Con esta opción, la cobertura suele ser un problema, incluso dentro de una oficina pequeña o en casa, donde el ancho de banda es relativamente limitado.
- Wi-Fi Municipal – La mayoría de los municipios no tienen desplegada una red Wi-Fi de malla. Si está disponible y en el rango, entonces es una opción viable.
- Satélite – Esta opción es costosa y ofrece una capacidad limitada por abonado. Normalmente se utiliza cuando no hay otra opción disponible.
11. Laboratorio: Investigar Opciones de Acceso a Internet de Banda Ancha
En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:
- Parte 1: Investigar la distribución de banda ancha
- Parte 2: Investigar las opciones de acceso por banda ancha para situaciones específicas
Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.
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