I n g e n i e r a d e S i s t e m a s

2014

Implementacin de Redes Telemticas

Jorge Luis Gutirrez Gutirrez

Universidad Catlica Los ngeles de Chimbote

Integrantes:

Melgarejo Barbudo Liz

Palacios Reyes Carlos

Yerbasanta Jara Erick

.

Introduccin En el mundo globalizado de hoy donde la tecnologa juega un papel muy importante y donde los niveles de competitividad aumentan da tras da es necesario hacer uso de las herramientas que se encuentran disponibles con el fin de alcanzar los objeti-vos propuestos en aspectos como el campo laboral, personal, acadmico y social, integrando en ello el uso de las TICS (tecnologas de informacin y comunicacin) y ms puntualmente el uso de herramientas telemticas como base fundamental del desarrollo. En los ltimos aos han habido grandes avances en cuanto a tecnologa informtica se refiere, en un relativo corto tiempo se han desarrollado significativos inventos que van desde la aparicin de las primeras computadoras, hasta la implementacin de la gigantesca red mundial conocida como Internet, creada a partir de la comunicacin local, regional, satelital y global de stos dispositivos computacionales, generando de sta manera todo un nuevo campo de estudio e investigacin en el rea de Redes y Telecomunicaciones las cuales son cada vez ms potentes, rpidas y accesibles. Las redes de computadora han revolucionado la manera en la cual las personas y las organizaciones pueden intercambiar informacin, as como realizar y coordinar sus actividades. Tales adelantos tecnolgicos han hecho posible tambin el desarrollo de diminutos mecanismos distribuidos, con un bajo costo de implementacin y consumo de energa, dichos dispositivos son capaces de procesar informacin de forma local as como poder comunicarse de manera remota y de forma inalmbrica entre ellos. Las redes de sensores inalmbricas (WSN, Wireless Sensor Networks) son el resultado de la reduccin en costo y tamao de complejos sistemas Microelectromecnicos (MEMS, Microelectromechanical Systems) los cuales tiene como objetivo establecer lneas de comunicacin dentro de grandes extensiones de territorio. Las principales aplicaciones en las que se comenzaron a utilizar las redes de sensores fueron militares y poco a poco se han ido usando en proyectos de monitoreo ambiental, as como un sin fin de aplicaciones civiles y comerciales En la presente monografa se abarca bsicamente informacin relevante acerca un diseo y implantacin de redes telemticas. En el primer parte se realiza la introduccin al tema con conceptos bsicos luego se dar con un ejemplo como se realiza mediante un ejemple de la implementacin que se realiz en un laboratorio de docencia espero que este tema sea el inicio de implementacin para ser ms adelante en otros proyectos mismo nuestra implementacin como futuros ingenieros de sistemas

Resea Histrica Telemtica, conjunto de servicios y tcnicas que asocian las telecomunicaciones y la in-formtica. La telemtica ofrece posibilidades de comunicacin e informacin, tanto en el trabajo como en el hogar. Agrupa servicios muy diversos, por ejemplo, la telecopia, el tele-texto o las redes telemticas como Internet. En la dcada de 1970, la evolucin de la informtica requiri la creacin de nuevos servi-cios capaces de almacenar, recibir y procesar a distancia datos e informaciones. Ello con-dujo a la invencin de la teleinformtica, que descentralizaba mediante redes de teleco-municaciones los recursos ofrecidos por la informtica. Estas redes permitieron igualmen-te mejorar las transmisiones de datos escritos. Con el fin de paliar la lentitud del telex y la telegrafa, se crearon la telecopia y otros servicios de oficina. Todos estos servicios infor-mticos proporcionados por una red de telecomunicaciones se reagruparon bajo el nom-bre de telemtica, neologismo propuesto por los autores franceses de un informe sobre La informtica de la sociedad (1978).

Telemtica El termino TELEMATICA o TELEINFORMATICA conjuncin de telecomunicaciones e in-formtica se refiere a la disciplina que trata la comunicacin entre equipos de compu-tacin distantes. El nombre Telemtica se genera de la palabra telecomunicaciones, y la palabra Informtica. Proviene del trmino francs tlmatique, acrn de tlcommunications e informatique. La Telemtica cubre un campo cientfico y tecnolgico de una considerable amplitud, englo-bando el estudio, diseo, gestin y aplicacin de las redes y servicios de comunicaciones, para el transporte, almacenamiento y procesado de cualquier tipo de informacin (datos, voz, vdeo, etc.), incluyendo el anlisis y diseo de tecnologas y sistemas de conmuta-cin. Es por sto que los sistemas telemticos en su mayora forman parte de sistemas informticos, es decir, son subsistemas de los sistemas informticos o sistemas de infor-macin. La telemtica tambin incluye servicios como el e-learning, comercio electrnico, TV digital, etc. La Telemtica abarca entre otros conceptos los siguientes planos funcionales:

El plano de usuario, donde se distribuye y procesa la informacin de los servicios y aplicaciones finales;

El plano de sealizacin y control, donde se distribuye y procesa la informacin de control del propio sistema, y su interaccin con los usuarios;

El plano de gestin, donde se distribuye y procesa la informacin de operacin y gestin del sistema y los servicios, y su interaccin con los operadores de la red.

Cada uno de los planos se estructura en subsistemas denominados entidades de protocolo, que a su vez se ubican por su funcionalidad en varios niveles.

1 EL PROBLEMA 1.1. DESCRIPCION DEL PROBLEMA Se ha mirado en el mundo en que vivimos es de gran importancia hacer un estudio para implementar redes inalmbricas comunitarias en las ciudades especialmente para personas de sectores rurales y estratos sociales bajos, aunque la tarea es muy difcil y de arduo trabajo ya que no existen muchas inalmbricas libres para hacer esto posible. La falta de presupuesto del gobierno para la inversin de redes inalmbricas y la falta de gestin y/o ignorancia de muchas personas sobre este tema hace que no se lideren proyectos para la construccin de esta y por ende no poder verse venecianas en el aprovechamiento de las TICs1 , estn perdiendo oportunidades para desarrollo personal de estas. Si requerimos entrar al mundo de la globalizacin y de competencia es necesario tener bien implementado herramientas de comunicacin, pero el gran problema es que muchas personas no poseen los recursos econmicos para contratar un proveedor de internet y de esto la necesidad de emprender proyectos de este tipo para poder tener comunicacin con el mundo y ser ms competitivos 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA Qu se necesita para implementar redes inalmbricas comunitarias en sectores rurales y estratos sociales bajos? 2 Criterios de diseo Los criterios de diseo considerados ms relevantes para la realizacin las prcticas relacionadas con la docencia en Ingeniera Telemtica son los siguientes: Funcionalidad elevada. El equipamiento del laboratorio ha de permitir que los alumnos realicen actividades que les permitan afianzar sus conocimientos, tanto en redes de rea extensa, en el acceso a dichas redes, en telefona fija y en redes de rea local. Independencia. El diseo del laboratorio debe permitir que los diferentes grupos reducidos de alumnos trabajen con las mismas o distintas tecnologas de forma simultnea e independiente, de forma no haya injerencias entre grupos. Visibilidad. Los alumnos deben poder observar y acceder fsicamente a los equipos y a las conexiones. Sencillez. En el etiquetado de equipos, la asignacin de direcciones, numeracin, etctera, se considerar la sencillez como requisito indispensable, de forma que sea fcil de entender y de utilizar. Robustez. Este laboratorio ser utilizado por muchos alumnos que realizarn prcticas especializadas, por lo que tendrn acceso a mltiples funcionalidades y, en muchos casos, con privilegios de administrador. Por ello, ser esencial poder volver a un estado estable del laboratorio as como poder realizar modificaciones en los equipos de forma simple y centralizada, facilitando as la tarea al administrador del laboratorio. Flexibilidad. El laboratorio debe presentar el mayor grado de flexibilidad posible en cuanto al uso de las tecnologas implantadas (combinaciones de tecnologas, complejidad de las redes a estudiar, etc.). 3 Diseo e implementacin del laboratorio A partir de las caractersticas previamente indicadas, se ha considerado un diseo lgico del laboratorio que presenta tres caractersticas destacables. Por una parte, se ha establecido un nmero de conjuntos idnticos de equipos, cada uno de los cuales

incorpora todas las funcionalidades y tecnologas que se implantarn, y operan, en principio, de forma aislada de las restantes (independencia y sencillez). Estos conjuntos, que sern descritos con mayor detalle en el subapartado siguiente, han sido denominados islas. Por otra parte, aunque pueda ir en contra del criterio de independencia, las islas se encuentran interconectadas entre s, posibilitando la conformacin de topologas y redes ms complejas y primando as la flexibilidad. Adicionalmente, los equipos de usuario se encuentran conectados tanto a las redes internas del laboratorio, a travs de las islas, como a la propia red de la Escuela. Este ltimo aspecto resulta relevante en lo que respecta a la flexibilidad de uso del laboratorio y, sobre todo, a la robustez, ya que permite la integracin de los equipos de usuario en la infraestructura de soporte de la Escuela, facilitando enormemente la administracin y disponibilidad de software adecuado y correctamente instalado (e.g. una configuracin inicial por defecto). 3.1 Estructura general El laboratorio dispone de 24 puestos de usuario, consistentes en un PC (cuyas caractersticas se detallarn ms adelante) y un telfono digital. Los puestos de usuario estn conectados a los grupos de equipos previamente mencionados, que hemos denominado islas, y que pueden funcionar de forma independiente entre s. Cada una de las islas tiene asociados 4 puestos de trabajo y un conjunto idntico de equipos de comunicaciones, de forma que todas las islas son equivalentes en cuanto a arquitectura interna, equipos incluidos y funciones que es posible realizar. Las limitaciones presupuestarias han permitido adquirir nicamente 6 de estas islas. Fsicamente, los equipos de comunicaciones que componen cada una de las islas se encuentran ubicados en armarios tipo rack de 19 pulgadas con puertas de cristal, con el cableado de interconexin interna hacia los puestos de usuario a la vista (visibilidad) y convenientemente etiquetado (robustez). Por otra parte, para facilitar todas las operaciones, cada isla y equipo se encuentran convenientemente etiquetados de acuerdo a una terminologa establecida al efecto. As, p.e. los puestos de trabajo asociados a cada isla se encuentran etiquetados de acuerdo a la nomenclatura Px/y, donde x se corresponde al nmero de la isla e y al nmero del puesto dentro de la isla, de forma que el alumno/usuario puede identificar fcilmente el equipo y su relacin con los restantes (sencillez). A este efecto, tambin se han distribuido por todo el laboratorio esquemas de las redes y topologas existentes, junto con las asignaciones de nombres de equipo y direcciones lgicas (visibilidad). 3.2 Equipamiento Cada una de las islas contiene el equipamiento que se utilizar para realizar las diferentes prcticas. Los equipos contenidos en una isla son los siguientes: Relacionados con tecnologas de redes WAN 1 conmutador ATM Cisco LightStream 1010 [5], etiquetado como ATM-x. 3 encaminadores (routers) Cisco 1841, etiquetados como Rx-A, Rx-B y Rx-C . 4 equipos MUX ACE-52 para conversin de Fast-Ethernet a fibra ptica (encapsulacin SDH), etiquetados como ACEx-n. 1 equipo de conmutacin multiprotocolo SPS-6 [6] de RAD utilizado para la conmutacin X.25 y Frame Relay, etiquetado como SPS-x.Relacionados con telefona 1 centralita telefnica PABX BP-Compact de Ericsson [7], etiquetada como PABX-x, con equipamiento de extensiones analgicas, digitales, accesos RDSI y VoIP. Relacionados con tecnologas de redes de rea local 3 conmutadores (switches) Catalyst 2950, etiquetados como SWx-A, SWx-B y SWx-

C. Equipamiento de los puestos de usuario 4 ordenadores personales (Pentium Celeron 2.66 GHz con 512 MB de RAM), etiquetados como Px/1, Px/2, Px/3 y Px/4. Cada PC dispone de cuatro tarjetas de red Fast Ethernet que permiten el acceso a las diferentes redes LAN implementadas en el laboratorio. Adems, cuentan con una tarjeta WLAN y una tarjeta RDSI. 4 telfonos digitales y 2 telfonos IP. El equipamiento considerado incluye las tecnologas de mayor inters para los estudios del rea de Telemtica de la titulacin: TCP/IP, X.25, Frame Relay, ATM, SDH, telefona, LAN, WiFi y VoIP. Por tanto, las potenciales capacidades docentes asociadas son las adecuadas. 3.3 Diseo lgico De acuerdo a lo indicado previamente, la estructura lgica del laboratorio se articula en torno al concepto de isla. Cada una de las islas puede operar de forma independiente de las restantes y desconectadas de la red del Campus (operacin en modo aislado), aunque se han establecido conexiones entre las islas, en una topologa completamente onectada, que posibilitan la configuracin de redes relativamente complejas y facilita la configuracin centralizada por parte de los administradores del laboratorio. La estructura de red en cada isla se corresponde a la superposicin de dos estructuras bsicas lgicamente separadas (robustez). La primera de ellas, que denominaremos red de datos (Figura 1), constituye la red a explotar y configurar por los alumnos en el desarrollo normal de las prcticas. La segunda structura, denominada red de gestin (Figura 2), posibilita la gestin y configuracin individualizada de los equipos que constituyen la isla de forma independiente a la red de datos [3] [4]. Adicionalmente, las islas incluyen una centralita telefnica a la que se encuentran conectados los terminales telefnicos digitales, los terminales telefnicos de VoIP y tambin los equipos de usuario mediante tarjetas RDSI. La red telefnica resultante es independiente de la de datos y de la de gestin. Un anlisis ms detallado de la red de datos (Figura 1) revela algunos aspectos de inters. En primer lugar, las diferentes tecnologas disponibles se encuentran claramente diferenciadas y pueden ser usadas de forma independiente entre s (independencia). Este aspecto tambin facilita la comprensin por parte del alumno (sencillez). En dicha figura se puede apreciar que cada puesto de trabajo est conectado a las redes de servicios A y B, implementadas mediante los conmutadores SWx-A y SWx-B, respectivamente. Adems, los encaminadores Rx-A y Rx-B conectan, respectivamente, las redes de servicio con las redes de acceso WAN (ATM, X.25 y Frame Relay). El nodo SPS-x es el

que implementa la red X.25 y/o Frame Relay. Tanto el conmutador SWx-A como el SWx-B implementan dos LAN virtuales: las primeras, VLAN 11 y VLAN 12 permiten la interconexin de los equipos de usuario con los correspondientes dispositivos de encaminamiento Rx-A y Rx-B; mientras que las segundas, VLAN 13 y VLAN 14, permiten el acceso de los encaminadores a las redes WAN.

Los dispositivos de encaminamiento se conectan con la red ATM mediante los puentes

ACEx-n. La red ATM se compone de un nico conmutador que permite establecer circuitos virtuales entre los puentes. Por otro lado, la red de gestin (Figura 2) se encuentra implementada mediante el conmutador de gestin SWx-C. El encaminador de gestin Rx-Cpermitir la interconexin de las redes de gestin correspondientes a las diferentes islas. Esta interconexin es la que permite establecer topologas ms complejas utilizando el equipamiento de diferentes islas (flexibilidad y funcionalidad elevada).

4 Capacidades del laboratorio El diseo e implantacin del laboratorio se ha desarrollado con el objetivo de que el alumno pueda realizar las prcticas que se consideren oportunas relacionadas con su formacin en el campo de la ingeniera telemtica. En este sentido, a continuacin se describen, a modo de ejemplo y sin pretender ser exhaustivos, las posibilidades que permite el laboratorio diseado y que cubriran la mayor parte de los contenidos docentes objeto de inters. Capacidades del laboratorio relacionadas con redes WAN: ATM, X.25, IP y Frame Relay Para conectar las redes de servicios A y B a travs de la red ATM primeramente se han de configurar los puentes que interconectan los encaminadores Rx-Ay Rx-B con el conmutador ATM. Estos puentes reenvan el trfico que entra por los puertos Ethernet hacia los puertos de salida SDH y viceversa. Durante la fase de configuracin de los puentes ACEx-n, se han definir los circuitos virtuales ATM que terminan en cada uno de estos puentes. Finalmente, se ha de configurar la tabla de encaminamiento del conmutador ATM-x.La arquitectura del laboratorio tambin permite la interconexin de los encaminadores Rx-A y Rx-Bmediante redes X.25 o Frame Relay. Para ello, se ha instalado un nodo de conmutacin multiprotocolo SPS-x que puede proporcionar conectividad entre dos puntos finales que implementen estas tecnologas. Dentro de las prcticas que permite desarrollar el laboratorio se encuentra la configuracin de los encaminadores, que abarca desde la definicin de rutas que permitan conectar diferentes redes hasta el uso de diferentes protocolos de encaminamiento dinmicos. Capacidades del laboratorio relacionadas con redes de rea local El laboratorio permite desarrollar las funcionalidades habituales relacionadas con redes de rea local, como la asignacin de direcciones, configuracin de servicios de red como telnet, ftp, NFS, DNS, creacin de redes con diferentes niveles inferiores, creacin y gestin de redes de rea local virtuales (VLAN), etctera. Capacidades del laboratorio relacionadas con tecnologas de acceso, RDSI y telefona El laboratorio tambin permite la familiarizacin por parte del alumno con protocolos de acceso a redes, como el clsico protocolo punto a punto (PPP) o sus variantes de acceso a redes xDSL (PPPoE y PPPoA). Adems, se pueden configurar las funcionalidades relacionadas con la seguridad en los accesos a redes de datos, como la utilizacin conjunta de los esquemas de autenticacin que el propio PPP proporciona (CHAP/PAP) y

los proporcionados por protocolos de autenticacin en la red troncal (e.g. RADIUS). De igual forma, se puede utilizar la infraestructura del laboratorio para conectar una red a otra mediante una red privada virtual (VPN), en la que se pueden ilustrar diferentes mtodos de encapsulacin (e.g. PPTP, L2TP). Por otro lado, cada uno de los PCs incorpora una tarjeta que proporciona conectividad de RDSI. Asimismo, la interconexin RDSI entre los puestos de trabajo es posible gracias a la disponibilidad de la centralita (PABX-x). Esta conectividad permite realizar el diseo de programas que gestionen el establecimiento, mantenimiento y liberacin de llamadas (mediante el protocolo Q.931). Respecto a las capacidades relacionadas con la telefona, la centralita dispone del equipamiento necesario para el acceso de 8 extensiones digitales, 4 analgicas, 4 RDSI y de un acceso para redes IP en el que estn implementados tanto una gateway VoIP, como un gatekeeper. La disponibilidad de este equipo permite realizar la configuracin de extensiones, configuracin de troncales y tie-lines entre centralitas, el encaminamiento de llamadas, la implementacin de centros de atencin al cliente y la implementacin de redes de telefona de VoIP. 5 Conclusiones En este artculo se ha presentado el diseo e implantacin del laboratorio desarrollado para la docencia del rea de Ingeniera Telemtica del Departamento de Teora de la Seal, Telemtica y Comunicaciones de la Universidad de Granada en los estudios de Ingeniera de Telecomunicacin. El objetivo primario de este laboratorio es proporcionar un amplio abanico de posibilidades en la formacin prctica de los alumnos en el mbito de la interconexin de redes WAN y LAN, as como del acceso a redes de voz y datos. En el diseo del laboratorio se han tenido presentes ciertos criterios relevantes, como la robustez ante posibles configuraciones errneas por parte de los alumnos, la sencillez de diseo (para simplificar el aprendizaje del alumno), o la visibilidad (para que el alumno pueda ver fsicamente tanto los equipos como el cableado). Para cumplir con las condiciones de diseo, la estructura de la red del laboratorio se ha dividido en dos redes superpuestas: una red de datos y una red de gestin, estando la primera destinada a la transferencia de informacin desde los PCs de los alumnos a travs de todas las redes disponibles (LAN, ATM, X.25, Frame Relay, etc.), y la segunda a la configuracin de los equipos que componen la red de datos Bibliografa

[1] F.J. Ruiz et al, Implantacin de un Laboratorio Docente para Redes de Comunicaciones,

III Jornada de Ingeniera Telemtica JITEL Septiembre de 2001, pp. 259-266.

[2] N. Rodrguez et al, Laboratorio de Interconexin de Redes Telemticas,

V Jornada de Ingeniera Telemtica JITEL Septiembre de 2005, pp. 103-108.

[3] H. Hegering, S. Abeck, and B. Neumair, Integrated Management of Networked

Systems, 1st ed: Morgan Kaufmann, 1999.

[4] J. Garca, A. Alesanco, Web-Based System for Managing a Telematics Laboratory Network,

IEEE Transactions on Education, Vol. 47, No. 2, May 2004.

[5] Cisco, ATM and Layer 3 Module Installation Guide for the Catalyst 8500, LightStream 1010,

and Catalyst 5500.

[6] RAD Data Communications, SPS-6, SPS-12. Multiprotocol FRAD / Switch / Frame Relay /

SDLC / X.25 / Async / SLIP. Installation and Operation Manual, v4.

[7] Ericsson, Descripcin del Sistema ASB 150 0