Funciones de WAN

1. Estándares WAN

Ahora que comprendes la importancia de las WAN para las redes grandes, en este tema se explica cómo funcionan. El concepto de WAN ha existido durante muchos años. Considera que el sistema telégrafo fue la primera WAN a gran escala, seguida de radio, sistema telefónico, televisión y ahora redes de datos. Muchas de las tecnologías y normas desarrolladas para estas WAN se utilizaron como base para las WAN de red.

Las normas WAN modernas están definidas y administradas por varias autoridades reconocidas, incluidas las siguientes:

• TIA/EIA – Telecommunications Industry Association and Electronic Industries Alliance
• ISO – International Organization for Standardization
• IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers

2. WANs en el Modelo OSI

La mayoría de los estándares WAN se centran en la capa física (capa 1 OSI) y la capa de enlace de datos (capa 2 OSI), como se muestra en la figura.

Protocolos de Capa 1

Los protocolos de capa 1 describen los componentes eléctricos, mecánicos y operativos necesarios para transmitir bits a través de una WAN. Por ejemplo, los proveedores de servicios suelen utilizar medios de fibra óptica de gran ancho de banda para recorrer largas distancias (es decir, largo alcance) utilizando los siguientes estándares de protocolo de fibra óptica de capa 1:

• Synchronous Digital Hierarchy (SDH)
• Synchronous Optical Networking (SONET)
• Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)

SDH y SONET proporcionan esencialmente los mismos servicios y su capacidad de transmisión se puede aumentar mediante el uso de la tecnología DWDM.

Protocolos de Capa 2

Los protocolos de capa 2 definen cómo se encapsularán los datos en una trama.

Varios protocolos de capa 2 han evolucionado a lo largo de los años, incluidos los siguientes:

• Banda ancha (es decir, DSL y cable)
• Inalámbrico
• Ethernet WAN (Metro Ethernet)
• Multiprotocol Label Switching (MPLS)
• Point-to-Point Protocol (PPP) (menos usado)
• High-Level Data Link Control (HDLC) (menos usado)
• Frame Relay (heredado)
• Asynchronous Transfer Mode (ATM) (heredado)

3. Terminología Común de WAN

La capa física WAN describe las conexiones físicas entre la red de la compañía y la red del proveedor de servicios.

Existen términos específicos utilizados para describir las conexiones WAN entre el suscriptor (es decir, la empresa/cliente) y el proveedor de servicios WAN, como se muestra en la figura.

Consulta la tabla para obtener una explicación del término que se muestra en la figura, así como algunos términos adicionales relacionados con la WAN.

Término WAN	Descripción
Data Terminal Equipment (DTE)	Este es el dispositivo que conecta las LAN de suscriptor a la WAN dispositivo de comunicación (es decir, DCE). Los hosts internos envían su tráfico al dispositivo DTE. El DTE se conecta al loop local a través del DCE. El dispositivo DTE suele ser un router, pero podría ser un host o un servidor.
Data Communications Equipment (DCE)	También llamado equipo de terminación de circuitos de datos, este es el dispositivo utilizado para comunicarse con el proveedor. El DCE proporciona principalmente una interfaz para conectar suscriptores a un enlace de comunicación en la nube WAN.
Customer Premises Equipment (CPE)	Son los dispositivos DTE y DCE (es decir, router, módem, convertidor óptico) situados en el borde de la empresa. El suscriptor es propietario del CPE o lo alquila al proveedor de servicios.
Point-of-Presence (POP)	Este es el punto en el que el suscriptor se conecta a la red del proveedor de servicios.
Punto de Demarcación	Esta es una ubicación física en un edificio o complejo que oficialmente separa el CPE del equipo del proveedor de servicios. El punto de demarcación suele ser una caja de conexiones de cable, ubicada en las instalaciones del cliente, que conecta el cableado CPE al local loop. Identifica la ubicación donde la operación de red la responsabilidad cambia del suscriptor al proveedor del servicio. Cuando surgen problemas, es necesario determinar si el usuario o el proveedor de servicios es responsable de la solución de problemas o reparación.
Loop Local (o last mile)	Este es el cable real de cobre o fibra que conecta el CPE a la CO del proveedor de servicios.
Oficina Central (CO, Central Office)	Esta es la instalación del proveedor de servicios local o edificio que conecta el CPE a la red del proveedor.
Toll network	Esto incluye backhaul, larga distancia, todo digital, fibra óptica líneas de comunicaciones, switches, routers y otros equipos dentro de la red del proveedor WAN.
Red de Retorno (Backhaul network)	(No se muestra) Las redes de retorno conectan varios nodos de acceso de la Red de proveedor de servicios. Las redes de retorno pueden abarcar municipios, países y regiones. Las redes de retorno también están conectadas a proveedores de servicios de Internet. y a la red troncal.
Red Troncal (Backbone network)	(No se muestra) Se trata de redes grandes y de alta capacidad utilizadas para interconexión de redes de proveedores de servicios y crear una red redundante Red. Otros proveedores de servicios pueden conectarse a la red troncal directamente o a través de otro proveedor de servicios. Los proveedores de servicios de red troncal también se denominan proveedores de nivel 1.

4. Dispositivos WAN

Existen muchos tipos de dispositivos que son específicos de los entornos WAN. Sin embargo, la ruta de datos de extremo a extremo a través de una WAN suele ser del DTE de origen al DCE, luego a la nube de WAN, luego al DCE y finalmente al DTE de destino, como se muestra en la figura.

Consulta la tabla para obtener una explicación de los dispositivos WAN que se muestran en la figura.

Dispositivo WAN	Descripción
Módem de banda de voz	También conocido como módem de acceso telefónico. Dispositivo heredado que convirtió (es decir, moduló) las señales digitales producido por una computadora en frecuencias de voz analógicas. Utiliza líneas telefónicas para transmitir datos.
Módem DSL y Módem por cable	Conocidos colectivamente como módems de banda ancha, estos digitales de alta velocidad se conectan al router DTE mediante Ethernet. Los módems DSL se conectan a la WAN mediante líneas telefónicas. Los módems de cable se conectan a la WAN mediante líneas coaxiales. Ambos funcionan de manera similar al módem de banda de voz, pero usan frecuencias de banda ancha más altas y velocidades de transmisión.
CSU/DSU	Las líneas arrendadas digitalmente requieren una CSU y una DSU. Conecta un dispositivo digital a una línea digital. Una CSU / DSU puede ser un dispositivo separado como un módem o puede ser un interfaz en el router. La CSU proporciona terminación para la señal digital y asegura integridad de la conexión a través de corrección de errores y monitoreo de línea. La DSU convierte las tramas de línea en tramas que la LAN puede interpretar y viceversa.
Convertidor Óptico	También conocido como un convertidor de fibra óptica. Estos dispositivos conectan medios de fibra óptica a medios de cobre y convierten señales ópticas a impulsos electrónicos.
Router inalámbrico o Punto de Acceso	Los dispositivos se utilizan para conectarse de forma inalámbrica a un proveedor WAN. Los routers también podrían usar conectividad inalámbrica celular.
Dispositivos WAN Core	La red troncal WAN consta de múltiples routers de alta velocidad y Capa 3 switches. Un router o switch multicapa debe ser capaz de admitir múltiples interfaces de telecomunicaciones de la velocidad más alta utilizada en la WAN core. También debe poder reenviar paquetes IP a máxima velocidad en todas esas interfaces. El router o switch multicapa también debe admitir el enrutamiento que se utilizan en el núcleo/core.

5. Comunicación Serial

Casi todas las comunicaciones de red se producen mediante una entrega de comunicaciones en serie. La comunicación serial transmite bits secuencialmente en un solo canal. Por el contrario, las comunicaciones paralelas transmiten simultáneamente varios bits utilizando varios cables.

Haz clic en Reproducir para ver una ilustración de la diferencia entre las conexiones en serie y en paralelo.

Aunque una conexión paralela teóricamente transfiere datos ocho veces más rápido que una conexión en serie, es propensa a problemas de sincronización. A medida que aumenta la longitud del cable, la sincronización entre varios canales se vuelve más sensible a la distancia. Por esta razón, la comunicación paralela se limita a distancias muy cortas (por ejemplo, los medios de cobre están limitados a menos de 8 metros (es decir, 26 pies).

Por lo tanto, la comunicación paralela no es un método de comunicación WAN viable debido a su restricción de longitud. Sin embargo, es una solución viable en centros de datos donde las distancias entre servidores y switches son relativamente cortas.

Por ejemplo, los switches Cisco Nexus en los centros de datos admiten soluciones de óptica paralela para transferir más señales de datos y lograr velocidades más altas (es decir, 40 Gbps y 100 Gbps).

6. Comunicación de Conmutación de Circuitos

La comunicación de red se puede implementar mediante la comunicación de conmutación de circuitos (circuit-switched). Una red de conmutación de circuitos establece un circuito dedicado (o canal) entre puntos finales antes de que los usuarios puedan comunicarse.

Específicamente, la conmutación de circuitos establece dinámicamente una conexión virtual dedicada a través de la red del proveedor de servicios antes de que pueda iniciarse la comunicación de voz o datos.

Por ejemplo, cuando un usuario realiza una llamada telefónica utilizando un teléfono fijo, el equipo del proveedor utiliza el número llamado para crear un circuito dedicado desde la persona que llama hasta la parte llamada.

Durante la transmisión a través de una red de conmutación por circuitos, todas las comunicaciones utilizan la misma ruta. La capacidad fija asignada al circuito está disponible durante toda la conexión, independientemente de si hay información para transmitir o no. Esto puede conducir a ineficiencias en el uso del circuito. Por esta razón, la conmutación de circuitos generalmente no es adecuada para la comunicación de datos.

Los dos tipos más comunes de tecnologías WAN de conmutación de circuitos son la red pública de telefonía de conmutación (PSTN, Public Switched Telephone Network) y la red digital de servicios integrados (ISDN, Integrated Services Digital Network).

Haz clic en Reproducir en la figura para ver cómo funciona la conmutación de circuitos.

7. Comunicaciones de Conmutación de Paquetes

La comunicación en red se lleva a cabo más comúnmente mediante la comunicación por conmutación de paquetes. A diferencia de la conmutación de circuitos, la conmutación de paquetes divide los datos de tráfico en paquetes que se enrutan a través de una red compartida. Las redes de conmutación de paquetes no requieren que se establezca un circuito y permiten que muchos pares de nodos se comuniquen por el mismo canal.

La conmutación de paquetes es mucho menos costosa y más flexible que la conmutación de circuitos. Aunque es susceptible a los retrasos (latencia) y a la variabilidad de los retrasos (fluctuaciones), la tecnología moderna permite un transporte satisfactorio de las comunicaciones de voz y vídeo en estas redes.

Los tipos comunes de tecnologías WAN de conmutación de paquetes son Ethernet WAN (Metro Ethernet), Conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS, Multiprotocol Label Switching), así como lA retransmisión de tramas (Frame Relay) heredado y el modo de transferencia asíncrono heredado (ATM, Asynchronous Transfer Mode).

Haz clic en Reproducir en la figura para ver un ejemplo de conmutación de paquetes.

8. SDH, SONET, y DWDM

Las redes de proveedores de servicios utilizan infraestructuras de fibra óptica para transportar datos de usuarios entre destinos. El cable de fibra óptica es muy superior al cable de cobre para transmisiones de larga distancia debido a su atenuación e interferencia mucho menor.

Hay dos estándares OSI capa 1 de fibra óptica disponibles para los proveedores de servicios:

• SDH – Synchronous Digital Hierarchy (SDH) es un estándar global para el transporte de datos a través de cable de fibra óptica.
• SONET – Synchronous Optical Networking (SONET) es el estándar norteamericano que ofrece los mismos servicios que SDH.

Ambos estándares son básicamente iguales y, por lo tanto, con frecuencia se los presenta como SONET/SDH.

SDH/SONET definen cómo transferir múltiples comunicaciones de datos, voz y video a través de fibra óptica mediante láseres o diodos emisores de luz (LED) por grandes distancias. Ambos estándares se utilizan en la topología de red en anillo que contiene las rutas de fibra redundantes que permiten que el tráfico fluya en ambas direcciones.

La multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología más reciente que aumenta la capacidad de transmisión de datos de SDH y SONET al enviar simultáneamente múltiples flujos de datos (multiplexación) utilizando diferentes longitudes de onda de luz, como se muestra en la figura.

DWDM tiene las siguientes características:

• Soporta los estándares SONET y SDH.
• Puede multiplexar más de 80 canales diferentes de datos (es decir, longitudes de onda) en una sola fibra.
• Cada canal es capaz de transportar una señal multiplexada de 10 Gbps.
• Asigna las señales ópticas entrantes a longitudes de onda de luz específicas (es decir, frecuencias).

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