Infraestructuras WAN Privadas

En esta sección se compara las diferentes tecnologías WAN privadas: Líneas arrendadas, dial-up, ISDN, Frame Relay, ATM, WAN Ethernet, MPLS y VSAT.

1. Líneas arrendadas

Cuando se requieren conexiones dedicadas permanentes, se utiliza un enlace punto a punto para proporcionar una ruta de comunicaciones WAN preestablecida desde las instalaciones del cliente hasta la red del proveedor. Por lo general, un proveedor de servicios arrienda las líneas punto a punto, que se llaman “líneas arrendadas“.

Las líneas arrendadas existen desde comienzos de los años cincuenta y, por este motivo, se las conoce con nombres diferentes como circuito arrendado, enlace serial, línea serial, enlace punto a punto y línea T1/E1 o T3/E3.

El término “línea arrendada” hace referencia al hecho de que la organización paga una tarifa mensual de arrendamiento a un proveedor de servicios para usar la línea. Hay líneas arrendadas disponibles con diferentes capacidades y, generalmente, el precio se basa en el ancho de banda requerido y en la distancia entre los dos puntos conectados.

En América del Norte, los proveedores de servicios usan el sistema de portadora T para definir la capacidad de transmisión digital de un enlace serial de medios de cobre, mientras que en Europa se usa el sistema de portadora E, como se muestra en la ilustración. Por ejemplo, un enlace T1 admite 1,544 Mb/s, un E1admite 2,048 Mb/s, un T3 admite 43,7 Mb/s y una conexión E3 admite 34,368 Mb/s. Para definir la capacidad de transmisión digital de una red de fibra óptica, se utilizan las velocidades de transmisión de la portadora óptica (OC).

1.1. Ventajas de Líneas arrendadas

Las ventajas de las líneas arrendadas incluyen las siguientes:

• Simplicidad: los enlaces de comunicación punto a punto requieren conocimientos mínimos de instalación y mantenimiento.
• Calidad: los enlaces de comunicación punto a punto generalmente ofrecen una alta calidad de servicio si tienen un ancho de banda adecuado. La capacidad dedicada quita latencia o vibración entre las terminales.
• Disponibilidad: la disponibilidad constante es esencial para algunas aplicaciones, como el comercio electrónico. Los enlaces de comunicación punto a punto proporcionan la capacidad dedicada permanente que se necesita para VoIP o para video sobre IP.

1.2. Desventajas de Líneas arrendadas

Las desventajas de las líneas arrendadas incluyen lo siguiente:

• Costo: en general, los enlaces punto a punto son el tipo de acceso WAN más costoso. Cuando se usan para conectar varios sitios a través de distancias cada vez mayores, el costo de las soluciones de línea arrendada puede ser significativo. Además, cada terminal requiere una interfaz en el router, lo que aumenta los costos de los equipos.
• Flexibilidad limitada: el tráfico WAN suele ser variable, y las líneas arrendadas tienen una capacidad fija, de modo que el ancho de banda de la línea rara vez coincide con la necesidad de forma precisa. Por lo general, cualquier cambio en la línea arrendada requiere que el personal del ISP visite el sitio para ajustar la capacidad.
  Generalmente, el protocolo de capa 2 es HDLC o PPP.

2. Dial-up

Cuando no hay ninguna otra tecnología WAN disponible, es posible que se requiera acceso WAN por dial-up.

Por ejemplo, una ubicación remota podría usar un módem y líneas telefónicas de marcado analógico para proporcionar baja capacidad y conexiones de conmutación dedicadas. Cuando se necesita realizar transferencias de datos de bajo volumen de manera intermitente, el acceso por dial-up es conveniente.

En la telefonía tradicional, se usa un cable de cobre, al que se denomina “bucle local”, para conectar el auricular del teléfono en las instalaciones del suscriptor a la CO. La señal en el bucle local durante una llamada es una señal electrónica continuamente cambiante, que es una traducción de la voz del suscriptor a una señal analógica.

Los bucles locales tradicionales pueden transportar datos informáticos binarios a través de la red telefónica de voz mediante un módem. El módem modula los datos binarios en una señal analógica en el origen y demodula la señal analógica en datos binarios en el destino. Las características físicas del bucle local y su conexión a la PSTN limitan la velocidad de señal a menos de 56 kb/s.

Para pequeñas empresas, estas conexiones dial-up de velocidad relativamente baja son adecuadas para el intercambio de cifras de ventas, precios, informes regulares y correos electrónicos.

Usar dial-up automático a la noche o durante los fines de semana para transferir archivos grandes y realizar copias de seguridad de datos permite aprovechar las tarifas más bajas de horas no pico (cargos interurbanos). Las tarifas dependen de la distancia entre las terminales, la hora del día y la duración de la llamada.

2.1. Ventajas y desventajas de Dial-up

Las ventajas de los módems y las líneas analógicas son la simplicidad, la disponibilidad y el bajo costo de implementación. Las desventajas son las bajas velocidades de datos y un tiempo de conexión relativamente prolongado. El circuito dedicado tiene poco retraso o poca vibración para el tráfico punto a punto, pero el tráfico de voz o video no funciona correctamente en estas velocidades de bit bajas.

3. ISDN

La red digital de servicios integrados (ISDN) es una tecnología de conmutación de circuitos que habilita al bucle local de una PSTN para transportar señales digitales, lo que da como resultado conexiones de conmutación de mayor capacidad.

ISDN cambia las conexiones internas de la PSTN para que transporte señales digitales multiplexadas por división de tiempo (TDM) en vez de señales analógicas. TDM permite que se transfieran dos o más señales, o flujos de bits, como subcanales en un canal de comunicación. Las señales parecen transferirse en forma simultánea; sin embargo, físicamente, las señales se turnan en el canal.

En la Imagen 3, se muestra un ejemplo de una topología de ISDN. La conexión ISDN puede requerir un adaptador de terminal (TA), que es un dispositivo utilizado para conectar las conexiones de la interfaz de velocidad básica (BRI) de ISDN a un router.

ISDN convierte el bucle local en una conexión digital TDM. Este cambio permite que el bucle local transporte las señales digitales, lo que genera conexiones de conmutación de mayor capacidad. La conexión usa canales de corriente portadora (B) de 64 kb/s para transportar voz y datos, y un canal delta (D), de señalización, para la configuración de llamadas y otros propósitos.

3.1. Tipos de Interfaces ISDN

Existen dos tipos de interfaces de ISDN:

• Interfaz de velocidad básica (BRI): la BRI ISDN está diseñada para su uso en hogares y pequeñas empresas, y proporciona dos canales B de 64 kb/s y un canal D de 16 kb/s. El canal D de BRI está diseñado para propósitos de control y con frecuencia se infrautiliza, debido a que solo tiene que controlar dos canales B.

BRI tiene un tiempo de configuración de llamada inferior a un segundo, y el canal B de 64 kb/s proporciona mayor capacidad que un enlace de módem analógico. Si se requiere mayor capacidad, se puede activar un segundo canal B para proporcionar un total de 128 kb/s. Si bien es no es adecuado para video, permite varias conversaciones de voz simultáneas además del tráfico de datos.

• Interfaz de velocidad primaria (PRI): ISDN también está disponible para instalaciones de mayor tamaño. En América del Norte, PRI proporciona 23 canales B con 64 kb/s y un canal D con 64 kb/s para una velocidad de bits total de hasta 1,544 Mb/s. Esto incluye cierta sobrecarga adicional para la sincronización. En Europa, Australia y otras partes del mundo, PRI ISDN proporciona 30 canales B y un canal D para una velocidad de bits total de hasta 2,048 Mb/s, lo que incluye la sobrecarga para la sincronización.

Con PRI ISDN, se pueden conectar varios canales B entre dos terminales. Esto permite videoconferencias y conexiones de datos con un ancho de banda elevado sin latencia o vibración. Sin embargo, usar varias conexiones a través de distancias largas puede ser muy costoso.

4. Frame Relay

Frame Relay es una tecnología WAN multiacceso sin difusión (NBMA) simple de capa 2 que se utiliza para interconectar las LAN de una empresa.

Para conectarse a varios sitios mediante PVC, se puede usar una única interfaz de router. Los PVC se usan para transportar tráfico de voz y datos entre origen y destino y admiten velocidades de datos de hasta 4 Mb/s, si bien algunos proveedores ofrecen velocidades aun mayores.

Los routers perimetrales solo requieren una única interfaz, incluso cuando se usan varios circuitos virtuales (VC). La línea arrendada corta al perímetro de la red Frame Relay permite conexiones rentables entre las LAN ampliamente dispersas.

Frame Relay crea PVC que se identifican únicamente por un identificador de conexión de enlace de datos (DLCI). Los PVC y los DLCI aseguran la comunicación bidireccional de un dispositivo DTE a otro.

Por ejemplo, en la Imagen 6, el R1 usa el DLCI 102 para llegar al R2, mientras que el R2 usa el DLCI 201 para llegar al R1.

5. ATM

La tecnología del modo de transferencia asíncrona (ATM) puede transferir voz, video y datos a través de redes privadas y públicas. Se construye sobre una arquitectura basada en celdas, en vez de una arquitectura basada en tramas. Las celdas ATM tienen siempre una longitud fija de 53 bytes. La celda ATM contiene un encabezado ATM de 5 bytes, seguido de 48 bytes de contenido ATM. Las celdas pequeñas y de longitud fija son adecuadas para transportar tráfico de voz y video, debido a que este tipo de tráfico no admite retrasos. El tráfico de voz y video no tiene que esperar a que se transmitan paquetes de datos más grandes.

La celda ATM de 53 bytes es menos eficaz que las tramas y los paquetes más grandes de Frame Relay. Además, la celda ATM tiene por lo menos 5 bytes de sobrecarga por cada contenido de 48 bytes.

Cuando la celda transporta los paquetes de capa de red segmentados, la sobrecarga es mayor debido a que el switch ATM debe poder rearmar los paquetes en el destino. Una línea ATM típica necesita casi un 20% más de ancho de banda que Frame Relay para transportar el mismo volumen de datos de capa de red.

ATM se diseñó para ser extremadamente escalable y para admitir las velocidades de enlace de T1/E1 a OC-12 (622 Mb/s) y más.

ATM ofrece PVC y SVC, si bien los PVC son más comunes con las WAN. Al igual que sucede con otras tecnologías de uso compartido, ATM permite varios VC en una única conexión de línea arrendada al perímetro de la red.

6. WAN Ethernet

Originalmente, Ethernet se desarrolló para que fuera una tecnología de acceso a LAN. Sin embargo, en aquel momento no era realmente adecuada como tecnología de acceso WAN, debido a que la longitud máxima admitida del cable era solo de hasta un kilómetro.

No obstante, los estándares de Ethernet más recientes que utilizan cables de fibra óptica hicieron de Ethernet una opción de acceso WAN razonable. Por ejemplo, el estándar IEEE 1000BASE-LX admite longitudes de cable de fibra óptica de 5 km, mientras que el estándar IEEE 1000BASE-ZX admite longitudes de cable de hasta 70 km.

Ahora, los proveedores de servicios ofrecen el servicio WAN Ethernet con cableado de fibra óptica. El servicio WAN Ethernet se puede conocer con distintos nombres, incluidos Ethernet metropolitana (MetroE), Ethernet por MPLS (EoMPLS) y el servicio de LAN privada virtual (VPLS).

6.1. Beneficios de WAN Ethernet

Los beneficios de WAN Ethernet incluyen lo siguiente:

• Reducción de gastos y administración: WAN Ethernet proporciona una red de conmutación de capa 2 con un ancho de banda elevado que es capaz de administrar datos, voz y video en la misma infraestructura.

Esta característica aumenta el ancho de banda y elimina las conversiones costosas a otras tecnologías WAN. La tecnología permite que las empresas conecten varios sitios en un área metropolitana, entre sí y a Internet, en forma económica.

• Fácil integración con las redes existentes: WAN Ethernet se conecta fácilmente a las LAN Ethernet existentes, lo que reduce los costos y el tiempo de instalación.
• Productividad mejorada de la empresa: WAN Ethernet permite que las empresas aprovechen las aplicaciones IP para mejorar la productividad, como las comunicaciones IP alojadas, VoIP y transmisión y difusión de video, que son difíciles de implementar en las redes TDM o Frame Relay.

7. MPLS

La conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) es una tecnología WAN multiprotocolo de alto rendimiento que dirige los datos de un router al siguiente según las etiquetas de ruta de acceso corta, en vez de las direcciones de red IP.

MPLS tiene varias características que la definen. Es multiprotocolo, lo que significa que tiene la capacidad de transportar cualquier contenido, incluido tráfico IPv4, IPv6, Ethernet, ATM, DSL y Frame Relay. Usa etiquetas que le señalan al router qué hacer con un paquete. Las etiquetas identifican las rutas entre routers distantes —en lugar de entre terminales—, y mientras MPLS enruta paquetes IPv4 e IPv6 efectivamente, todo lo demás se conmuta.

MPLS es una tecnología de proveedor de servicios. Las líneas arrendadas entregan bits entre sitios, y Frame Relay y WAN Ethernet entregan tramas entre los sitios. Sin embargo, MPLS puede entregar cualquier tipo de paquete entre sitios.

MPLS puede encapsular paquetes de diversos protocolos de red. Admite una amplia variedad de tecnologías WAN, que incluyen los enlaces de portadoras T y E, Carrier Ethernet, ATM, Frame Relay y DSL.

En el ejemplo de topología de la Imagen 9, se muestra cómo se utiliza MPLS. Observe que los diferentes sitios se pueden conectar a la nube MPLS mediante diferentes tecnologías de acceso. En la ilustración, CE hace referencia al perímetro del cliente, PE es el router perimetral del proveedor que agrega y quita etiquetas, y P es un router interno del proveedor que conmuta paquetes con etiquetas MPLS.

8. VSAT

En todas las tecnologías WAN privadas analizadas hasta ahora se usan medios de cobre o de fibra óptica. ¿Qué sucedería si una organización necesitara conectividad en una ubicación remota donde no hubiera proveedores de servicios que ofrecieran un servicio WAN?

Una terminal de apertura muy pequeña (VSAT) es una solución que crea una WAN privada mediante comunicaciones satelitales. Una VSAT es una pequeña antena parabólica similar a las que se usan para Internet y televisión en el hogar. Las VSAT crean una WAN privada a la vez que proporcionan conectividad a ubicaciones remotas.

Específicamente, un router se conecta a una antena parabólica que apunta al satélite de un proveedor de servicios en una órbita geosincrónica en el espacio. Las señales deben recorrer alrededor de 35.786 km (22.236 mi) hasta el satélite y regresar.

En el ejemplo de la Imagen 10, se muestra una antena VSAT sobre los techos de los edificios, que se comunica con una antena parabólica a miles de kilómetros de distancia en el espacio.