UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico

1. Redes convergentes Actualmente las redes convergentes son una nueva tecnología, que busca implementar dentro de la misma infraestructura de la red diversos servicios de comunicación, la convergencia entre estos servicios puede brindar beneficios, como bajo costo y una gran eficiencia permitiendo del mismo modo incrementar los ingresos. Además las redes convergentes, permiten el acceso a distintos dispositivos a través de la infraestructura IP, que otorgan además flexibilidad para construir y cambiar servicios fusionados. La unión entre redes alambicas tradicionales y los servicios móviles suponen el acceso a diversos servicios de comunicación, que ofrecen diversos sitios de telecomunicaciones entre los cuales se encuentra el sistema de email móvil y él envió de mensajes cortos a través de PCs. Las redes convergentes son percibidas como el siguiente gran paso dentro de las telecomunicaciones, pero esto requiere de una gran inversión. Una de las creencias que se tiene es que los servicios pueden ser adaptados a distintos grupos específicos de usuarios finales, y los distribuidores o proveedores de servicios de contenido pueden reconocer los atractivos potenciales de los servicios convergentes que los usuarios finales necesitan. Algunos servicios convergentes tales como e-mail inalámbrico, llamadas follow-me, correo de voz y video para PCs, comunicaciones cortas y de e-mail vía push to talk, le permiten a la gente estar conectada permanentemente, de este modo pueden establecer comunicaciones a través de diversos dispositivos, con la capacidad de enviar y mover mensajes desde un sitio de comunicaciones a otro. El e-mail es especialmente trascendental en los ambientes empresariales, ya que tiene un gran impacto en los negocios y ofrece un método confiable para las comunicaciones corporativas. Los intercambios personales de información son tan importantes que la gente está dispuesta a pagar por servicios de comunicaciones efectivos, más aún si son fáciles de usar y tienen una buena relación costo-efectividad.

Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.

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2. Arquitecturas comunes para redes convergentes Una red de convergencia basada en IP se construye sobre tres elementos claves:   

Tecnologías que permitan ofrecer múltiples servicios sobre una red de datos. Una red multipropósito, construida sobre una arquitectura de red funcionalmente distribuida y basada en IP. Un sistema abierto de protocolos estándares, maduro e internacionalmente aceptado.

Multiprotocol Label Switching (MPLS)

Imagen MPLS (myinternetaccess.net)

Es un mecanismo en las redes de telecomunicaciones de alto rendimiento que dirige y lleva a los datos de un nodo de red a otro con la ayuda de las etiquetas. MPLS hace que sea fácil crear "vínculos virtuales" entre los nodos distantes. Se pueden encapsular los paquetes de protocolos de red diferentes. MPLS es un protocolo agnóstico y altamente escalable, el mecanismo de transmisión de datos. En una red MPLS, los paquetes de datos se asignan etiquetas. Las decisiones de reenvío de paquetes se realizan únicamente en el contenido de esta etiqueta, sin la necesidad de examinar el propio paquete. Esto permite crear circuitos de extremo a extremo a través de cualquier tipo de medio de transporte, utilizando cualquier protocolo. El beneficio principal es eliminar la dependencia de un vínculo particular, la tecnología de la capa de datos, tales como ATM, Frame Relay, SONET o

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Ethernet, y eliminar la necesidad de múltiples redes de nivel 2 para satisfacer los diferentes tipos de tráfico. MPLS pertenece a la familia de redes de paquetes conmutados. MPLS funciona en una capa del modelo OSI que se considera generalmente se encuentran entre las definiciones tradicionales de la capa 2 (Data Link Layer) y Capa 3 (capa de red), por lo que se refiere a menudo como una "capa de 2.5" de protocolo. Fue diseñado para proporcionar un servicio unificado de datos-que lleva tanto para los clientes basados en circuitos y conmutación de paquetes, los clientes que proporcionan un modelo de servicio de datagramas. Puede ser utilizado para realizar diferentes tipos de tráfico, incluyendo los paquetes IP, así como nativos ATM, SONET y Ethernet marcos. idénticos, tales como frame relay y ATM. Tecnologías MPLS han evolucionado con las fortalezas y debilidades de la ATM en mente. Muchos ingenieros de la red ATM de acuerdo en que debe ser sustituida por un protocolo que requiere menos costes operativos, mientras que la prestación de servicios orientados a la conexión de los marcos de longitud variable. MPLS está sustituyendo algunas de estas tecnologías en el mercado. Es muy posible que MPLS reemplacen por completo estas tecnologías en el futuro, alineando de este modo estas tecnologías con las necesidades tecnológicas actuales y futuras. MPLS puede hacer uso de las infraestructuras de red de cajeros automáticos o frame relay, ya que sus flujos de etiqueta se puede asignar a ATM o Frame Relay identificadores de circuito virtual, y viceversa. La tecnología de VoIP permite que las llamadas originadas y terminadas en la PSTN, sean transportadas sobre la red IP, es decir, éste traduce TDM a paquetes. El gateway de VoIP sirve de puente entre la red PSTN y la red IP para ambos lados de origen y terminal de la llamada. Para realizar una llamada, el abonado llamante accederá el gateway más cercano o por conexión directa o realizando una llamada sobre la red PSTN e ingresando el número telefónico de destino. Los gateways pueden emplear un protocolo común, por ejemplo, el H.323 o MGCP o un protocolo propietario, para soportar el estándar de señalización telefónico. Los gateways emulan las funciones de la PSTN en respuesta a los estados de cuelgue y descuelgue, recibiendo o generando dígitos DTMF y recibiendo o generando tonos de llamadas en progreso. Las señales identificadas son interpretadas y mapeadas para la transmisión del mensaje apropiado hacia el gateway con la finalidad de soportar el establecimiento de la llamada, mantenimiento, facturación y finalización de la llamada. La interpretación del número telefónico de destino en la dirección IP del media gateway terminal indicado es una función primordial del gatekeeper. La tabla de enrutamiento mantenida por el gatekeeper decide cual media gateway corresponde al número telefónico de destino con la finalidad de completar la llamada. La funcionalidad del gatekeeper puede ser distribuída entre todos los media gateways de la red de VoIP o puede ser centralizada en una o varias localidades. Cuando las funciones del gatekeeper

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están implantadas en cada media gateway, todos los gateways de toda la red de VoIP actúan independientemente para coordinar sus acciones. Cuando un gatekeeper es centralizado, todos los media gateways de la red coordinan sus acciones con respecto al gatekeeper centralizado en lugar de que actúen independientemente. Los Gateway de señalización Gateway de Señalización o Signaling Gateway: el gateway de señalización provee una traducción transparente de la señalización entre la conmutación de circuitos y la red IP. Un gateway de señalización puede señalizar en S7 (señalización Nº 7) o traducir y transmitir mensajes sobre una red IP a un media gateway controlador o a otro gateway de señalización. Debido a su rol crítico en la integración de la red de voz, los gateway de señalización son normalmente desarrollados en grupos de dos o más para asegurar alta disponibilidad. La funcionalidad del media gateway, o gateway de señalización y/o media gatekeeper pueden estar separadas en dispositivos diferentes o integrados en una sola unidad. Media Gateway Media Gateway Controlador o Gatekeeper: un gatekeeper (GK) maneja los registros y la gestión de los recursos de los media gateways de manera que no se produzcan situaciones de saturación en la red. Un gatekeeper intercambia mensajes ISUP con las centrales telefónicas via un gateway de señalización. De esta forma el GK traduce direcciones telefónicas a direcciones IP. Protocolos H.323: desarrollado por el ITU-T para normalizar el establecimiento de llamadas y la transmisión de multimedios sobre redes conmutadas por paquetes que no garantizan ninguna QoS. H.323 se basa en el RTP (Real Time Protocol) de IETF y codecs estándares de la serie G. Aunque este fue el primer protocolo usado en VoIP, el SIP (Session Initiation Protocol) de IETF ha ganado mayor aceptación por que tiene mecanismos más sencillos para el establecimiento de la llamada. SIP: es un protocolo de nivel de aplicación que puede establecer, modificar y terminar sesiones o llamadas multimedios a través de una red IP, incluyendo conferencias, aprendizaje a distancia, telefonía en Internet, etc. MGCP: media gateway control protocol, se usa para controlar media gateways desde elementos externos mediante llamadas normales. Un protocolo alternativo que lo supera es MEGACO o H.248. SIGTRAN: es un conjunto de protocolos y niveles de adaptación usados para transportar información de señalización sobre redes IP.

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3. Servicios en redes convergentes Algunos servicios convergentes tales como e-mail inalámbrico, llamadas follow-me, correo de voz y video para PCs, comunicaciones cortas y de e-mail vía push to talk, le permiten a la gente estar conectada permanentemente, de este modo pueden establecer comunicaciones a través de diversos dispositivos, con la capacidad de enviar y mover mensajes desde un sitio de comunicaciones a otro. El e-mail es especialmente trascendental en los ambientes empresariales, ya que tiene un gran impacto en los negocios y ofrece un método confiable para las comunicaciones corporativas. Los intercambios personales de información son tan importantes que la gente está dispuesta a pagar por servicios de comunicaciones efectivos. Además, una red convergente no es únicamente una red capaz de transmitir datos y voz sino un entorno en el que además existen servicios avanzados que integran estas capacidades, reforzando la utilidad de los mismos. A través de la convergencia, una compañía puede reinventar tanto sus redes de comunicaciones como toda su organización. Una red convergente apoya aplicaciones vitales para estructurar el negocio -Telefonía IP, videoconferencia en colaboración y Administración de Relaciones con el Cliente (CRM) que contribuyen a que la empresa sea más eficiente, efectiva y ágil con sus clientes. Impacto en los Negocios Las empresas descubren que los beneficios de la convergencia afectan directamente los ingresos netos:  

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Las soluciones convergentes los hacen más productivos, pues simplifican el usar aplicaciones y compartir información. Tener una red para la administración significa que el ancho de banda será usado lo más eficientemente posible, a la vez que permite otras eficiencias y ahorros de costos: en personal, mantenimiento, cargos de interconexión, activaciones, mudanzas y cambios. Los costos más bajos de la red, productividad mejorada, mejor retención de clientes, menor tiempo para llegar al mercado-son los beneficios netos que posibilitan las soluciones de redes convergentes. Reducción de costos de personal para la administración de red y mantenimiento.

Viabilidad de las Redes Convergentes En lo general, los directores y/o gerentes de IT presentan grandes proyectos de convergencia los cuales enfrentan el problema de su justificación. Es recomendable, crear una visión de la red convergente de la empresa y empezar por resolver en etapa esta visión.

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Las recomendaciones son: 

Empezar por la red WAN de la empresa (si la tiene), unificar en un mismo medio voz, datos y video por un mismo medio, eso da los siguientes beneficios:  Administrar un solo equipo (router)  Aprovechar anchos de banda desperdiciados por la demanda de cada aplicación (voz, datos, video, etc.)  Aprovechar anchos de banda por horarios, existen generalmente diferentes picos de demanda en cada aplicación (voz, datos, video, etc.)  Eliminar costos de larga distancia y servicio medido

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Adquisición de nueva infraestructura por crecimiento de nuevas necesidades se realiza ya en un ambiente de una red convergente, es decir, adquirir teléfonos IP, switches preparados para telefonía IP con calidad de servicio (QoS). Sustitución tecnológica se va realizando en función de que el equipamiento está ya obsoleto o inservible. Necesidades de seguridad en las conversaciones de voz, una llamada entre teléfonos IP, la voz está encriptada. Reducción de pérdidas de información y conectividad que afectan los procesos productivos del negocio Justificación basada en nuevas aplicaciones que aumentarán la productividad y rentabilidad del negocio.

Al final del proyecto, se tendrá una Red Convergente en la cual se justificó por los ahorros y beneficios que aportó a la empresa.

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4. Red multi-servicios Redes múltiples de múltiples servicios El teléfono tradicional, la radio, la televisión y las redes de datos informáticos tienen su propia versión individual de los cuatro elementos básicos de la red. En el pasado, cada uno de estos servicios requería una tecnología diferente para emitir su señal de comunicación particular. Además, cada servicio tiene su propio conjunto de reglas y estándares para garantizar la comunicación exitosa de su señal a través de un medio específico.

Imagen red multi-servicios(http://laurapita.blogspot.com)

Redes convergentes Los avances de la tecnología nos permiten consolidar esas redes dispersas en una única plataforma: una plataforma definida como una red convergente. El flujo de voz, vídeo y datos que viajan a través de la misma red elimina la necesidad de crear y mantener redes separadas. En una red convergente todavía hay muchos puntos de contacto y muchos dispositivos especializados (por ejemplo: computadoras personales, teléfonos, televisores, asistentes personales y registradoras de puntos de venta minoristas) pero una sola infraestructura de red común.

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Imagen red multi-servicios(http://laurapita.blogspot.com)

Redes de información inteligentes

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La función de la red está evolucionando. La plataforma de comunicaciones inteligentes del futuro ofrecerá mucho más que conectividad básica y acceso a las aplicaciones. La convergencia de los diferentes tipos de redes de comunicación en una plataforma representa la primera fase en la creación de la red inteligente de información. En la actualidad nos encontramos en esta fase de evolución de la red. La próxima fase será consolidar no sólo los diferentes tipos de mensajes en una única red, sino también consolidar las aplicaciones que generan, transmiten y aseguran los mensajes en los dispositivos de red integrados. No sólo la voz y el video se transmitirán mediante la misma red, sino que los dispositivos que realizan la conmutación de teléfonos y el broadcasting de videos serán los mismos dispositivos que enrutan los mensajes en la red. La plataforma de comunicaciones resultante proporcionará funcionalidad de aplicaciones de alta calidad a un costo reducido.

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5. Tecnologías emergentes Tecnologías emergentes son términos usados indistintamente para señalar la convergencia de nuevas tecnologías. La convergencia tecnológica es la tendencia de los diferentes sistemas tecnológicos para evolucionar hacia la realización de tareas similares. Entre ellas, se encuentran nanotecnología, la biotecnología, las tecnologías de la información y la comunicación, y la inteligencia artificial. Nanotecnología Para conocer qué es la Nanotecnología, es útil aclarar el significado del prefijo "nano": este hace referencia a la milmillonésima parte de un metro. Un átomo es la quinta parte de esa medida, es decir, cinco átomos puestos en línea suman un nanómetro. Ahora bien todos los materiales, dispositivos, instrumental, etc., que entren en esa escala, desde 5 a 50 ó 100 átomos es lo que se conoce con el nombre de Nanotecnología. También se puede definir como el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas La nanotecnología tiene tres objetivos fundamentales, los cuales son: 1. Colocar cada átomo en el lugar adecuado. 2. Conseguir que casi cualquier estructura sea consistente con las leyes de la física y la química que podemos especificar y describir a nivel atómico. 3. Lograr que los costes de fabricación no excedan, ampliamente, el coste de las materias primeras y la energía empleadas en el proceso. Tipos de Nanotecnología Nanotecnología Húmeda  

Esta tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material genético, membranas, encimas y otros componentes celulares. También se basan en organismos vivientes cuyas formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nanométricas.

Nanotecnología Seca 

Es la tecnología que se dedica a la fabricación de estructuras en carbón, Silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores.

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También está presente en la electrónica, magnetismo y dispositivos ópticos. Auto ensamblaje controlado por computadora. Es también confundida con la micro miniaturización.

Nanotecnología Seca y Húmeda   

Las últimas propuestas tienden a usar una combinación de la nanotecnología húmeda y la nanotecnología seca Una cadena de ADN se programa para forzar moléculas en áreas muy específicas dejando que uniones covalentes se formen sólo en áreas muy específicas. Las formas resultantes se pueden manipulas para permitir el control posicional y la fabricación de nanoestructuras.

Nanotecnología computacional  

Con esta rama se puede trabajar en el modelado y simulación de estructuras complejas de escala nanométrica. Se puede manipular átomos utilizando los nanomanipuladores controlados por computadoras.

Biotecnología La biotecnología es un acrónimo, se refiere a la aplicación de nuevas tecnologías para el estudio de la biología. En los alimentos y la agricultura, la biotecnología juega un papel muy importante en la forma de organismos modificados genéticamente, la fortificación de alimentos, procesamiento de alimentos, control de plagas, semillas híbridas y los organismos, y mucho más. A pesar de los avances de la biotecnología en la agricultura puede ser positivo, aumentando la productividad, la nutrición y la eficiencia, siempre hay impactos negativos. Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en: 

Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos.

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Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico

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Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades.

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Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en

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una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios. Tecnologías de la Información y la Comunicación TIC´s Las tecnologías de la información y de comunicaciones, constan de equipos de programas informáticos y medios de comunicación para reunir, almacenar, procesar, transmitir y presentar información en cualquier formato es decir voz, datos, textos e imágenes. Existen múltiples factores de índole tecnológicos que explican la convergencia de la Electrónica, la Informática y las Telecomunicaciones en las TIC. Pero todos se derivan de tres hechos fundamentales: 

Los tres campos de actividad se caracterizan por utilizar un soporte físico común, como es la microelectrónica.

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Por la gran componente de software incorporado a sus productos.

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Por el uso intensivo de infraestructuras de comunicaciones que permiten la distribución (deslocalización) de los distintos elementos de proceso de la información en ámbitos geográficos distintos.

La microelectrónica, frecuentemente denominada hardware, está residente en todas las funcionalidades del proceso de información. Resuelve los problemas relacionados con la interacción con el entorno como la adquisición y la presentación de la información, mediante dispositivos como transductores, tarjetas de sonido, tarjetas gráficas, etc. No obstante, su mayor potencialidad está en la función de tratamiento de la información. La unidad fundamental de tratamiento de la información es el microprocesador, que es el órgano que interpreta las órdenes del software, las procesa y genera una respuesta. La microelectrónica también está presente en todas las funciones de comunicación, almacenamiento y registro. El software traslada las órdenes que un usuario da a una computadora al lenguaje de ejecución de órdenes que entiende la máquina. Está presente en todas las funcionalidades del proceso de la información, pero especialmente en el tratamiento de la información. El hardware sólo entiende un lenguaje que es el de las señales eléctricas en forma de tensiones eléctricas, por lo que es necesario abstraer de esta complejidad al hombre y poner a su disposición elementos más cercanos a sus modos de expresión y razonamiento. Las infraestructuras de comunicaciones constituyen otro elemento base del proceso de información, desde el momento en que alguna de las funcionalidades resida en un lugar físicamente separado de las otras. Para acceder a esta función hay que utilizar redes de comunicación por las que viaja la información, debiéndose asegurar una seguridad, calidad, inexistencia de errores, rapidez, etc.

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Inteligencia Artificial IA Estudia cómo lograr que las máquinas realicen tareas que, por el momento, son realizadas mejor por los seres humanos. La definición es efímera porque hace referencia al estado actual de la informática. No incluye áreas que potencialmente tienen un gran impacto tales como aquellos problemas que no pueden ser resueltos adecuadamente ni por los seres humanos ni por las máquinas. Problemas IA Al principio se hizo hincapié en las tareas formales como juegos y demostración de teoremas, juegos como las damas y el ajedrez demostraron interés. La geometría fue otro punto de interés y se hizo un demostrador llamado: El demostrador de Galenter. Sin embargo la IA pronto se centró en problemas que aparecen a diario denominados de sentido común (commonsense reasoning). Se enfocaron los estudios hacia un problema muy importante denominado Comprensión del lenguaje natural. No obstante el éxito que ha tenido la IA se basa en la creación de los sistemas expertos, y de hecho áreas en donde se debe tener alto conocimiento de alguna disciplina se han dominado no así las de sentido común. Aplicaciones de la Inteligencia Artificial 

Redes Neuronales: son dispositivos inspirados en la funcionalidad de las neuronas biológicas, aplicados al reconocimiento de patrones que las convierten aptas para modelar y efectuar predicciones en sistemas muy complejos.

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Robótica: son unas máquinas controladas por ordenador y programadas para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interaccionan con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos.

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