El Concepto de Red

Para poder definir una red, es conveniente fijar los términos correspondientes a ETD, ECD o ETCD. Al respecto, se recomienda ver definiciones usadas por el ITU-T en estándares de la serie X. 

En general, definimos como ETD a un Equipo Terminal de Datos, capaz de generar y/o procesar información y transmitirla y/o recibirla a través de los circuitos de control que cumplen el rol de controlador de comunicaciones y que podrán ser internos o externos a la unidad de procesamiento. 

En general, definimos como ETCD a un Equipo de Terminación del Circuito de Datos, que tiene la función de actuar como interfaz entre el controlador de comunicaciones y el medio físico que actuará como enlace. En una terminología anterior, se lo denominaba también ECD por Equipo de Comunicaciones de Datos.

Definición de red

Una red de telecomunicaciones es un conjunto de medios técnicos instalados, organizados, operados y administrados con la finalidad de brindar servicios de comunicaciones a distancia. En particular, decimos que una red de computadoras, es una red de telecomunicaciones de datos que enlaza a dos o más ETD.

Debe notarse que el concepto de red es independiente de la cantidad de enlaces que comprende. 

Para estudiar las redes, se pueden hacer distintos enfoques, según las características que se analizan, y cada una de éstas da lugar a uno o varios tipos de red específicos. Así, podemos estudiarlas según:  

• Su carácter ƒ 
• La naturaleza de los datos que transportan ƒ 
• Su disponibilidad ƒ 
• Su extensión o cobertura ƒ 
• Su topología 

Las redes según su carácter

Según el modo de ser utilizadas y compartidas, las redes son de carácter público o privado.

Redes públicas 

Una red de comunicaciones tiene carácter público cuando los requerimientos necesarios para ser usuarios de la misma, no tienen otra restricción que la disponibilidad de los medios técnicos. Para el análisis, no interesa si al servicio se accede a título gratuito u oneroso. 

Las redes públicas son generalmente de conmutación de paquetes o de conmutación de circuitos (ver más adelante: Según su disponibilidad), y los servicios son prestados por compañías que se dedican a transportar señales, llamadas prestadores o carriers, dando cobertura tanto urbana (local) como interurbana (larga distancia). 

Redes privadas

Una red de comunicaciones tiene carácter privado, cuando es operada con un fin determinado y sus usuarios pertenecen a una o varias corporaciones con intereses específicos en las mismas. 

En la práctica, una red privada puede ser una red con facilidades de una pública. En este caso, el cliente proporciona todo el equipamiento de conmutación y alquila enlaces entre distintos lugares. De este modo, el término privado se refiere al hecho de que la organización tiene el uso exclusivo de todo o una parte de ella, sin compartir los recursos de la red pública dentro de la cual funciona.

Por las señales que transportan 

Son las redes que son concebidas y equipadas para el transporte de señales analógicas. Son el medio de transporte de señal más difundido, ya que en sus orígenes estas redes fueron concebidas para la transmisión de voz, y éste es un fenómeno que si bien es naturalmente analógico, en el momento de su mayor expansión no había tecnología para su desarrollo digital. 

Siguen siendo las más usadas actualmente, ya que se trabaja sobre la base instalada de las redes públicas de telefonía y éstas se encuentran disponibles con una cobertura mundial y con inmensas inversiones de capital. Son económicas frente a las redes digitales. Sus servicios están normalizados internacionalmente por el ITU-T que es el Comité de Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telefonía, y esta normalización permite disponer de interfaces estándares con equipos ETD. 

Redes digitales

Son las redes diseñadas y equipadas para el transporte de señales digitales, y surgieron ante la necesidad de transmitir digitalmente mensajes codificados digitalmente. Hoy, la tendencia es la digitalización de transmisión y conmutación en las redes, por:

• ƒsimplicidad de diseño; ƒ 
• facilidad de construcción de circuitos integrados; ƒ 
• posibilidad de regenerar las señales sin necesidad de amplificación; ƒ 
• minimización del ruido y la interferencia; ƒ 
• capacidad para transportar concurrentemente voz, imagen y texto.  

Los requerimientos de comunicación actuales, junto a las nuevas tecnologías, han hecho posible la existencia de Redes Digitales de Servicios Integrados –RDSI- conocidas por su sigla en inglés ISDN - integrated switched data network. 

Podemos encontrar como mayores aplicaciones la telefonía digital, el fax, el transporte de datos, correo electrónico, televisión, alarmas, telemedición y control. Además, ha avanzado la tecnología de las centrales de conmutación, siendo éstas totalmente controladas por computadoras. Todo esto ha permitido que estas redes ganen paulatinamente mercado, al bajar sus costos y aumentar su confiabilidad, mejorando sus prestaciones. 

Existen estándares en las redes digitales, sobresaliendo por lo difundidos: T1 y E1. Son redes digitales nacidas como de alta velocidad y que hoy funcionan como plataformas básicas para transportes de mayores prestaciones. T1 es un estándar de EEUU de 1,5 Mbps mientras que E1 es un estándar europeo de 2 Mbps. En nuestro país se utiliza estándar E1. 

Según su disponibilidad

Según sea la disponibilidad que el usuario tiene para acceder a un enlace y la posibilidad que tenga de establecer siempre la misma ruta para los datos, las redes se clasifican en redes de circuitos dedicados y redes de conmutación. 

En las primeras, dos ETD siempre disponen del enlace, el que a su vez tiene una trayecto o camino conocido. En las segundas, los ETD deben necesariamente tomar acciones para disponer del enlace. Además, en estos últimos el camino no es necesariamente igual que la última vez que se estableció, y cuando los ETD terminan de usarlo ya no les pertenece. 

Enlaces dedicados 

Es un camino de comunicación –trayecto- estáticamente definido entre dos sistemas que se comunican ya sea por un enlace físico determinado o bien por una traza lógicamente definida por completo dentro de un sistema de comunicaciones. Este sistema puede, de todos modos, ser multiplexado y/o conmutado. 

Normalmente, estos circuitos cuando se encuentran en redes de cobertura interurbana o urbana, se alquilan mensualmente y mantienen una conexión permanente entre dos emplazamientos fijos, que por ello se llama punto a punto. Se usan para crear redes privadas: pueden ser líneas de grado de voz utilizando un módem en cada extremo, o líneas digitales como T1, T3 o fraccionales. 

Un circuito dedicado también puede existir lógicamente en redes de conmutación de paquetes, tales como X25 o Frame Relay que son sendos protocolos para la transmisión de datos en redes de conmutación de paquetes. Este circuito no existe físicamente como punto a punto, sino que es una definición lógica y se establece virtualmente sobre la red, predefiniendo un camino para la transmisión. Por esta razón, se lo conoce como Circuito Virtual Permanente. 

Redes conmutadas  

Cuando las redes no tienen las características de un enlace dedicado, entonces decimos que son redes conmutadas porque debe establecerse la ruta de datos –o trayecto- antes de comenzar la comunicación entre dos sistemas de transmisión. La ruta establecida podría incluso ser dinámicamente alterada sin que se altere la comunicación entre los ETD, dependiendo del tipo de red. 

De acuerdo a cuál sea la tecnología empleada y la técnica para conmutar, encontramos redes de conmutación:

• ƒde circuitos (circuit switching), ƒ 
• de paquetes (packet switching) y ƒ 
• de mensajes (messages switching).  

Independientemente de cuál analicemos, las características principales de ellas son:

• La transmisión no puede ser preestablecida o preacondicionada, por cuanto los circuitos que se establecen y las rutas de los datos empleadas podrán cambiar de sesión en sesión.  
• Cuando la comunicación se corta, se libera el enlace.
• El costo es generalmente una función del tiempo de conexión o una función de la cantidad de datos transmitidos.

Un esquema de enlace conmutado, podría verse como en la figura 2.  

Conmutación de circuitos 

La conmutación de circuitos es el proceso de definir la ruta y conectar bajo demanda a dos o varios DTE, y permite la utilización exclusiva de sólo un circuito de datos durante la comunicación. 

Con este sistema, el estado natural de un ETD es desconectado. Cuando desea establecer una comunicación, toma acciones concretas antes de comenzar la transmisión, lo que se denomina acciones en tiempo de conexión. Estas acciones hacen que la red reaccione estableciendo el circuito - es decir, la ruta - de datos estáticamente, la que no podrá ser cambiada durante la comunicación. Los parámetros de la comunicación, tales como velocidad de transmisión, tipo de protocolo, etc., se negocian entre los ETD y la red en tiempo de conexión. La sesión de comunicación, es decir el tiempo que dura una comunicación completa entre dos ETD, suele llamarse una llamada. 

Conmutación de paquetes

Se denomina un paquete de datos a una cadena de bits datos y/o de bits de control, organizada según una longitud y formato determinado dependiente del protocolo de capa de red. La conmutación de paquetes es el proceso de transmisión de datos en el cual la entidad de controlada es el paquete (Unidad de Datos del Protocolo de Red, en términos del modelo OSI) por medio de paquetes provistos de direcciones, en el cual el canal está ocupado solamente durante la transmisión del paquete, estando inmediatamente antes o después disponible para la transmisión de cualquier otro paquete de cualquier otro ETD que comparta la ruta. 

La red de conmutación de paquetes es una típica red de malla - todos contra todos - que soporta múltiples usuarios concurrentemente enviando cada uno paquetes con distintos destinos. Se encontrará frecuentemente la ilustración de una nube simbolizando la red de conmutación de paquetes. Esto obedece al hecho de existir en ella muchas conexiones y rutas físicas diferentes que un paquete puede seguir para alcanzar su destino, y por ello se dice que es una red de cualquiera contra cualquiera, contrariamente a la de conmutación de circuitos, que proporciona una conexión temporariamente dedicada entre dos ETD.  

Conmutación de mensajes

El concepto de mensaje usado aquí, no corresponde al de la UDP de capa 7 OSI, sino al de una unidad de intercambio independiente que no necesita ser secuenciada. Las redes de conmutación de mensajes son, en la práctica, un caso especial de la conmutación de paquetes, pero en las cuales lo que transita son mensajes –también llamados celdas, con las siguientes características: 

• ƒLas información está contenida en paquetes unitarios y no se admite secuenciamiento. ƒ 
• La longitud de los mensajes es, intrínsecamente, variable. ƒ 
• Los nodos se limitan al control de destino. 

Por lo demás, se puede aplicar a ésta los conceptos generales de conmutación de paquetes.

Por su área de cobertura 

Uno de los aspectos más estudiados de las redes, son sus características dependiendo de la cobertura geográfica que tengan. Encontraremos redes de distintas magnitudes, que en cada caso, se llaman: 

• ƒ Redes de área local
•  Redes de área urbana
• Redes de área amplia

Redes LAN 

Es una red de comunicaciones cuya área de cobertura geográfica no excede el ámbito de un edificio. En una red de este tipo, los ETD son generalmente, pero no necesariamente, computadoras, ya sea personales, del tipo rango medio o grandes computadoras trabajando en modo estación de trabajo o servidor. También se encuentra terminales no inteligentes o bobas trabajando con sus correspondientes computadoras.  

Redes MAN

Son redes con cobertura urbana concebidas inicialmente para vincular distintas redes LAN entre ellas, formando lo que se denomina una internet. A pesar de su concepción inicial, en la práctica se les conecta tanto una LAN como un ETD. Al decir cobertura urbana, decimos que su extensión (el largo del cable que las vincula) se mide en 103 metros, es decir en kilómetros, pudiendo llegar en ciudades grandes a segmentos de 50 kilómetros. Transportan señales a velocidades de 102 Mbps (por ejemplo, 100 Mbps FDDI y 155 Mbps DQDB), utilizando para ello fibra óptica, 101 Mbps (por ejemplo, en Trama de 2 Mbps) usando fibra óptica, coaxial y par no trenzado y 10-1 Mbps (por ejemplo, conexiones en 64 Kbps y 128 Kbps) usando recursos generalmente telefónicos.  

Redes WAN 

Estas redes también son llamadas de área extendida o área extensa, y en la práctica son de cobertura ilimitada, ya que encadenan diferentes redes de cobertura menor. Para poder hacerlo, se valen generalmente de redes públicas y privadas, utilizando todo tipo de vínculos: no tangibles, como satélite y radio enlace, y tangibles, como pares de cobre, coaxiales y fibras. 

Según su topología

Se analizan así las redes según sus elementos constitutivos principales, que son los nodos y los enlaces, definiéndolos y estudiándolos para comprender cómo éstos dan lugar a distintos tipos de redes, según el grafo resultante. La topología, en general, puede determinar desde el protocolo de capa de las capas bajas (física, enlace, red) hasta las capacidades y prestaciones mismas de las redes. 

Elementos constitutivos de las redes 

Una red está básicamente constituida por nodos y enlaces. 

Nodo 

Es el equipo de la red que interconecta a enlaces, con capacidad de computación y que está diseñado para transferir información desde un enlace a otro, en función de sus parámetros de diseño.

Enlace 

Es el conjunto de medios de comunicación que no incluye los ETD, que permite establecer uno o más canales de transmisión entre dos o más puntos de la red.
Dentro del concepto de enlace, incluimos:

• ƒa los ETCD
• a los vínculos físicos tangible e intangibles, y
• a los equipos que entre los puntos origen y destino son atravesados por la conexión, actuando o no como nodo.  

Dependiendo de qué tipos de dispositivos, para qué fines y con qué rutas se esté enlazando, los enlaces podrán ser:

• Troncales, cuando enlazan dos nodos comprendiendo varios canales y transportando señales de varias comunicaciones simultáneamente.  
• De usuario cuando enlazan un nodo y un sitio de usuario, transportando señal sólo para el ETD del usuario.  

Redes tipo estrella

Están basadas en un nodo central que actúa como concentrador del tráfico, que tiene un conjunto de enlaces punto a punto para unir a los extremos remotos.

En las redes de datos, se las encuentra habitualmente en las redes WAN, donde este nodo central o host es habitualmente una computadora de gran porte, llamado generalmente un mainframe o de mediano porte, un midrange, que actúa como ETD con una capacidad importante de interfaces para la conexión de DCE. Suelen utilizarse en estos casos cuando existe dispersión de los sitios de usuarios. Se usan para enlace redes públicas o privadas, sean dedicadas o conmutadas.

Redes tipo anillo

En este tipo de red, el enlace une a cada ETD consecutivamente, cerrando el círculo uniendo el último con el primero. Los ETD se interponen en el camino del enlace. Esto significa que interrumpen el enlace, siendo que éste entra y sale del ETD o del ECD, si hubiera. 

En la práctica, los anillos suelen ser lógicos. Tomemos, por ejemplo, las redes de área local con protocolo Token Ring. En ellas, cada estación está conectada en estrella a un dispositivo central, que se llama mau o cau. Pero éste tiene como función únicamente recibir una trama de una estación y redireccionarla a la siguiente estación, controlando que ella esté presente, para saber si la tiene que direccionar o saltear. Así la red es físicamente una estrella, pero lógicamente un anillo, porque nunca se invierte el orden establecido. 

Redes tipo barra 

El término barra se ha popularizado como “bus”, que es el término inglés de este tipo de redes, en la que se utiliza un enlace difuso para conectar a cada estación. 

Se puede encontrar también bajo la forma de un enlace que se conecta secuencialmente de estación en estación, pero esto es, formalmente, un anillo abierto. Esta topología es la que utilizan las redes tipo LAN con protocolo Ethernet, aún aquellas que se construyen con el dispositivo llamado hub que conecta las estaciones en estrella, porque en la práctica, para ellas la estrella es también sólo aparente. En realidad, en el hub internamente está construida la barra y cada conector que soporta un enlace en estrella hacia una estación, es una T. 

A diferencia de las redes en estrella, donde la caída de un enlace directo a una estación no afecta sino a esa sola estación, en las redes en barra la rotura de la barra deja inhabilitada toda la red.  

Redes en malla 

Son aquellas formadas por enlaces punto a punto entre los nodos, en una configuración del tipo todos con todos. Se la puede ver en la Fig. 3. Al tener caminos redundantes, se aumenta la disponibilidad de enlaces entre los nodos. 

La utilización más usual de estas redes es en conmutación de paquetes y de conmutación de mensajes para las aplicaciones de transporte de datos. Sin embargo, si analizamos las redes de transporte de voz, que suelen ser de conmutación de circuitos, encontraremos que también son redes del tipo malla. Los nodos trabajan de dos modos: con un enlace activo a un tiempo, o varios (o todos) activos al mismo tiempo. Los nodos que satisfacen este último criterio, suele tener capacidad de control no sólo sobre el vínculo sino que, mediante los protocolos adecuados, suelen manejar la comunicación para poder secuenciar los paquetes o administrar los mensajes puestos en cada vínculo. Como consecuencia de su configuración, las redes en malla terminan teniendo nodos terminales o finales (end node) y nodos de paso o intermediarios (intermediate node).  

El acceso a las redes

Para acceder a las redes, los ETCD deben adecuarse a las características de ellas y de las señales que genera o consume el ETD al que atiende.  

Hemos visto que la mayoría de los ETD pueden asumir la forma de Computadoras personales que asumirán el rol de clientes (PC, notebooks, pockets, etc.) o de servidores (hosts, servidores de datos, de aplicaciones, etc.). Sin embargo, otros ETD tienen roles específicos que no encuadran ni como servidores ni como clientes, sino que tienen como objetivo controlar la red – nodos de enrutamiento y control – o controlar los clientes de un host – procesadores frontales. Todos ellos tienen la particularidad de generar información o consumirla en forma de señales digitales.

Acceso a redes analógicas

Para acceder una red analógica, un ETD deber usar un ETCD que transforme señales digitales en analógicas para que viajen por la red analógica, y luego le restituya la forma digital para entregarlo al destino. Tal ETCD o ECD se llama modem. Actualmente, con estos dispositivos se accede a redes públicas con una velocidad máxima de 56 Kbps. Un ejemplo concreto son los modems V.90 de 56 Kbps para PC. 

Acceso a las redes digitales

Cuando la red es digital, como la casi totalidad de la red pública telefónica del país, los ETDs no necesitan modems para ingresar a la red. Sin embargo, por supuesto que si necesitan ECDs. Tales dispositivos suelen recibir el nombre de modem digital o, en su sigla original, DTU (por data transmit unit). El DTU permite acceder a la red directamente en modo digital, que es el modo en que la red trabaja. En tal caso, se suele disponer de velocidades iguales o mayores (y hasta muy superiores) a los 128 Kbps (hoy, hasta aproximadamente 2 Mbps), constituyendo lo que se llama genéricamente Banda Ancha. Un ejemplo concreto de la banda ancha, es la transmissión domiciliaria usando tecnología ADSL – una variante de la transmisión digital al cliente.

Las red pública telefónica usa codec en los puertos de entrada a la red, porque la mayor demanda es analógica, generada por las comunicaciones de voz y las PC clientes que acceden a la red en modo analógico. En este último caso, la señal es varias veces convertida en su naturaleza, de analógica a digital y viceversa. Esta repetición de procesos no es gratis, en términos tecnológicos, porque cada conversión introduce ruido. 

Bibliografía:

Conceptos Básicos de Redes