ELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE ACCESO EN CASOS REALES

Naranjo Erazo Raúl DavidUniversidad de la Fuerzas Armadas – ESPE

rdnaranjo2@espe.edu.ec

Ponce Guerron Alejandra DennisUniversidad de la Fuerzas Armadas – ESPE

adponce@espe.edu.ec

Lobato IsabelaUniversidad de la Fuerzas Armadas – ESPE

ialobato@espe.edu.ec

Abstract— Tras una década de intensos cambios en el área de las telecomunicaciones, se pensaría que la mayoría de los líderes de la industria en redes fijas y móviles aprovecharían un descanso; en su lugar, contemporáneamente se enfrentan con la fabricación de una serie de decisiones relacionadas con la tecnología a la vanguardia de la empresa. Hay factores que hacen que la elección de una tecnología de comunicación ahora sea más importante y más difícil que nunca. En el presente documento se presentan varias opciones y características que se deben tomar en cuenta al momento de escoger una tecnología para el diseño e implantación de una red de comunicaciones.

I. INTRODUCCIÓN

En el diseño de una nueva red de computadoras, ya sea para cinco personas o para quinientas, es importante sopesar las necesidades y deseos de las personas que van a utilizar la red con el presupuesto de los que va a pagar por ello. Algunas cosas a tener en cuenta, que pueden no estar en la lista de deseos del cliente, incluyen características importantes como equilibrar los problemas de seguridad con el deseo de un acceso fácil a la información; la construcción de redundancia en la red en previsión de averías; y la estandarización del hardware y el software para mantener los costos de mantenimiento bajo control. En caso de que ocurra algo terrible, un plan de recuperación de desastres debería estar propuesto para minimizar pérdidas. En caso de que las cosas prosperen para la organización se debe contar con espacio suficiente para permitir el crecimiento futuro de esta. Todo esto debe ser incorporado en el diseño de la red.

II. DESARROLLO DE CONTENIDOS

Características para diseño

A. Cambios en la demanda

El rápido crecimiento de los servicios fijos y móviles de ancho de banda exige importantes incrementos en las velocidades máximas de red, rendimiento y capacidad. En 2015, por ejemplo, las necesidades medias de conectividad casa saltarán cuatro veces los niveles del año 2011 a más de 100 Mbps (megabits por segundo). Los requisitos de velocidad y capacidad para móviles se expanden a un ritmo similar. Además, los nuevos dispositivos y servicios capaces de utilizar las redes fijas y móviles,  como los Tablet PC y la computación en nube, respectivamente, están creando una necesidad de acceso "independiente de la tecnología" para la conectividad de datos. Y el aumento de la aceptación del consumidor de planes empaquetados fijo-móvil está causando giros únicos en las tendencias de la red, como las compañías de cable y servicios móviles, para buscar opciones de integración con el fin de convertirse en proveedores fijos/móviles. (Véase en figura 1)

B. Nuevas tecnologías

Con el creciente uso de la fibra óptica fija, VDSL2, y soluciones de fibra híbrida coaxial (HFC), los operadores tienen una variedad de alternativas para la mejora de sus redes. Por otra parte, las redes móviles inalámbricas 3G y 4G que están basadas en tecnologías como HSPA + LTE no sólo aumentan la velocidad y la capacidad inalámbrica, sino también posicionan el servicio móvil como una alternativa viable a la "última milla" de acceso de línea fija, especialmente para los hogares de bajas áreas de densidad. Un tercer conjunto de innovaciones implica tecnologías que pueden soportar redes fijas e inalámbricas. Estas soluciones, que incluyen:

Femtoceldas y picocélulas (dos pequeñas estaciones bases de telefonía móvil)

Puntos de acceso WiFiPueden permitir a las compañías soluciones integradas para capturar las sinergias entre sus redes fijas y móviles.

C. Conectividad y Seguridad

La conectividad en una red hoy significa más que cables Ethernet y puntos de acceso inalámbricos interconectados, los usuarios de hoy en día están conectados de forma móvil más que nunca y muchos de ellos quieren acceso a su correo electrónico empresarial y a datos mientras están fuera de la oficina.

Equilibrar estas necesidades, manteniendo la seguridad es un reto que debe abordarse en la fase de diseño de cualquier red. Esto incluye:

Donde se almacenan los datos, ya sea en dentro o fuera de la oficina

o Por ejemplo con soluciones basadas en la nube,

Qué tipo de información deben ser accesibles, quienes deben ser capaces de acceder a esta, y qué tipos de dispositivos deben ser incluidos.

Los cortafuegos y servidores de acceso deben ser seguros y sin ralentizar las operaciones.

En la figura siguiente se puede observar una arquitectura estándar para adaptar un cortafuego a una red y brindar a esta seguridad. (Véase figura 2)

D. Redundancia

La redundancia significa tener dispositivos de copias de seguridad listos para reemplazar a cualquiera de los componentes de misión crítica en la red que puedan fallar. Incluso las pequeñas organizaciones deberían considerar el uso de dos servidores. Dos servidores idénticos, por ejemplo, se pueden configurar con mecanismos de seguridad por lo que uno va a hacerse cargo de si la otra falla o requiere mantenimiento. Una buena regla de oro es tener componentes y servicios redundantes en lugar de cualquier parte de una red que no puede estar fuera de servicio por más de una hora. Si una organización hospeda servidores web propios, o no puede estar sin conexión a Internet, una segunda conexión debe suceder en su lugar. Tener un interruptor extra, router inalámbrico, y un sitio portátil de repuesto es una buena práctica para asegurar que el tiempo de inactividad se mantiene al mínimo.

E. Estandarización

La normalización del hardware y el software utilizado en una red es importante para asegurar que la red funciona sin problemas. Esto también reduce los costos asociados con el mantenimiento, actualizaciones y reparaciones. La realización de una auditoría completa del equipo actual de sistemas, software y periféricos ayudará a determinar cuál debe ser la estandarizada.

Un director general o administrador puede requerir una solicitud especial, pero si el 90 por ciento de los empleados utilizan los mismos dispositivos, con los

mismos programas (ya sea de procesamiento de texto o para actividades propias de la empresa) y de correo electrónico, un software o hardware de parches en toda la organización puede llevar a cabo esta operación de manera mucho menos costosa en relación a si todo el mundo utiliza un diferente modelo de equipo con diferente software instalado en cada uno.

F. Recuperación de desastres

Un plan de recuperación de desastres detallado debe ser parte de cualquier diseño de red. Esto incluye, pero no se limita a, las provisiones para energía de respaldo y qué procedimientos se deben seguir si la red o el servidor fallan. También debe incluir cuando los datos se copian, cómo está respaldado y donde se almacenan las copias de seguridad de los datos. Un plan integral de recuperación de desastres incluye los desastres de la oficina, los desastres de construcción, y los desastres de área metropolitana. En la mayoría de los casos, los datos importantes deben ser respaldados a diario. Muchas organizaciones hacen una copia completa de seguridad semanal, con las copias de seguridad incrementales diarias que copian los archivos que han sido modificados desde la última copia de seguridad semanal. Los archivos de respaldo deben ser almacenados en un lugar fuera de la oficina, en un sitio seguro así en caso de un desastre a nivel del edificio, como un incendio, se tenga forma de recuperar la información.

G. Crecimiento

Si bien no siempre es posible anticipar qué tan grande una organización puede llegar a ser en cinco años al futuro, algunos subsidios para el crecimiento futuro deben ser incorporados en el diseño de la red.

Por ejemplo, Microsoft Small Business Server puede ser una excelente opción para muchas organizaciones pequeñas. Sin embargo, si la empresa ya tiene sesenta empleados, Small Business Server pronto podría ser una inversión desperdiciada, ya que tiene un límite de sólo 75 usuarios. El diseño de la red debe tener en cuenta al menos el 20 por ciento de crecimiento por año, incluyendo todo, desde los puertos de conmutación a los sistemas de copia de seguridad de datos. (Véase figura 3)

H. Movilidad

En el campo de la medicina los médicos, los administradores, los educadores y los pacientes están aparentemente siempre en movimiento. La confianza en un equipo, incluso un ordenador portátil, podría reducir significativamente la capacidad de estas personas para estar donde tienen que estar. Es por eso que algunas soluciones ofrecen cobertura que también se ejecuta en dispositivos móviles. Este beneficio abre la comunicación y la atención a prácticamente cualquier lugar del mundo, sin dejar a nadie desconectado.

Estudios recientes han demostrado que 70% de los médicos en los Estados Unidos tienen sus propios dispositivos de tableta y desean utilizarlas en el trabajo. Las organizaciones están empezando a adaptarse a esta necesidad para trabajar en todos y cada smartphone, tableta o dispositivo similar disponible.

I. Conformidad

La elección del sistema de telecomunicaciones correcto se convierte en una misión crítica cuando se va a utilizar en una industria que debe garantizar el cumplimiento de sus operaciones. Un sistema no puede escatimar recursos para este objetivo; es absolutamente necesario cumplir con las normas reguladoras de las certificaciones locales. También deben ser seguras, por lo que deben proteger la información del cliente y su privacidad sin importar el tipo de dispositivo o de red. (Véase figura 4)

J. Costos

La fijación de precios para los sistemas de telecomunicación sigue siendo cada vez más asequibles y alcanzables para grandes y pequeñas organizaciones por igual, la clave para tomar la decisión de negocio adecuada es mirar el retorno de la inversión potencial. Los sistemas menos costosos pueden parecer prometedores, pero los sistemas que no ganan aceptación en toda la red ofrecerán sin duda ningún beneficio sobre la inversión realizada.Invertir más inicialmente en un sistema robusto, escalable y de alta disponibilidad, pese al elevado costo que pueda tener al final resulta más rentable para las actividades de la organización.Elegir una tecnología adecuada puede parecer abrumador. Revisar las opciones disponibles junto con sus historias de éxito ayuda en esta tarea. Al centrarse en lo que realmente importa y reducir el trabajo a un pequeño puñado de factores clave de decisión, puede resultar sorprendentemente simple ver qué sistemas son los más saludables para la organización.

K. CARACTERÍSTICAS  QUE SE DEBE TOMAR EN CUENTA

En base a las características una organización social puede contratar un servicio de Internet acudiendo a cualquier proveedor que considere pueda ofrecerle el servicio que necesita.

Ancho de banda.

El ancho de banda es la capacidad de envío y recepción de datos que tiene una conexión. Frecuentemente se relaciona al ancho de banda con la velocidad de conexión. Comúnmente se escucha que los proveedores de Internet ofertan conexiones de “1.024 kbps”, “1 mega” ó “2 megas”; en cada caso se están refiriendo al ancho de banda ó velocidad de conexión.

El tipo de conexión.

El tipo de conexión se refiere al tipo de equipo y red tecnológica que se utilice para llevar la conexión de Internet hasta las instalaciones de la organización.  El tipo de conexión depende del proveedor de Internet, de la cobertura y de otros factores técnicos, pudiendo esta ser fibra óptica, inalámbrica, cable coaxial, cable de cobre o vía telefónica. Cada tipo de conexión se diferencia básicamente en la capacidad de ancho de banda que puede transmitir. En general no es un parámetro que se solicita cuando se contrata un servicio de Internet, sino más bien depende de cada proveedor y de las zonas de cobertura.

El nivel de compartición.

Para poder disminuir los precios a los cuales se ofertan los servicios de Internet, los proveedores realizan lo que se llama compartición en las conexiones, que básicamente se refiere a que una misma capacidad de ancho de banda se reparte entre varios de sus clientes, de manera que no es de uso exclusivo para un solo cliente sino que se utiliza entre varios. En otras palabras, una conexión de 1.024 kilobits por segundo de ancho de banda que se oferte a un muy bajo precio mensual probablemente tendrá un nivel de compartición determinado. El nivel de compartición se expresa en una relación de números, por ejemplo si se menciona que el nivel de compartición es “8 a 1″ significa que cada canal de ancho de banda es compartido entre 8 clientes, y en determinado momento la velocidad máxima a conseguir podría llegar solamente a la octava parte de la velocidad ofrecida.

La transferencia.

La transferencia se refiere a la cantidad de datos que se pueden transmitir (envío y recepción) mediante una conexión durante un período determinado. Cuando se escucha que un plan de Internet es “ilimitado” se debe entender que se refiere a que durante cada período de facturación (por ejemplo cada mes) la cantidad de datos que se pueden transmitir y enviar no tiene una limitación. En las conexiones a Internet a través de operadoras móviles (compañías de celulares) se suele escuchar que los planes no son ilimitados y que tienen un límite de transferencia mensual, por ejemplo 1.000 Megabytes. Esto significa que una vez que a través de la conexión a Internet se transmiten 1.000 Megabytes el plan habrá alcanzado su capacidad máxima y ya no se podrá utilizar hasta que inicie el próximo período de facturación (ejemplo, el próximo mes). Considerando lo anterior, es importante aclarar si el plan de Internet a contratar es ilimitado o no.

La cobertura.

Para poder llevar una conexión de Internet hasta un lugar específico, los proveedores de Internet requieren instalar redes para cubrir determinadas áreas geográficas. En la actualidad el tema de la cobertura no es un mayor inconveniente en las áreas urbanas de las principales ciudades del Ecuador, sin embargo si una organización se encuentra ubicada

fuera del área urbana de una ciudad, debe consultar si existe cobertura o no en la zona en la cual se asienta.

El precio.  

El Precio de un servicio de Internet depende del ancho de banda, del nivel de compartición, de la transferencia e incluso del tipo de conexión. Mientras más ancho de banda se solicite, mayor será el precio. Mientras menor sea el nivel de compartición que se requiera, mayor será el precio. Por lo general, mientras más económico sea un plan de Internet, menor será su ancho de banda y mayor su nivel de compartición. De allí que, en base a los recursos que disponga una organización, esta debería contratar el plan de mayor ancho de banda y menor nivel de compartición que pueda.

L. EXPLORACIÓN DE REDES DEL FUTURO

Sobre la base de las tendencias analizadas aquí,  se pueden hacer varias predicciones sobre el medio ambiente de las telecomunicaciones del futuro.

En primer lugar, las redes del futuro integrarán los servicios fijos y móviles.

En segundo lugar, la calidad de la red, la velocidad y servicios habilitados tendrán, desde la perspectiva del cliente, factores diferenciadores clave.

Y en tercer lugar, estas nuevas tecnologías y oportunidades de regulación abren amplias opciones para los operadores.

Para explorar la primera predicción aún más, las nuevas redes híbridas, ahora líderes emergentes ofrecen más oportunidades para hacer compensaciones entre muchas opciones de línea fija y la tecnología móvil. ´Por ejemplo mediante la adopción de VDSL2, el operador puede reducir el nivel de urgencia en el despliegue de cable de fibra caro, así como el servicio móvil de despliegue de LTE para el funcionamiento de la "última milla" de acceso (es decir,  un individuo se puede conectar físicamente a la red de su hogar) en áreas de baja densidad. Y la creación de puntos de acceso WiFi permitirá a los operadores captar mayores sinergias con respecto a cómo las redes fijas y móviles trabajan juntas.Todas estas predicciones serán, sin embargo, temperadas por las limitaciones de efectivo de los operadores que tendrán que enfrentar en su intento de lograr el mejor rendimiento posible de estas inversiones en nuevos servicios. (Véase figura 5)

M. ELECCIÓN DE UNA ESTRATEGIA DE INVERSIÓN DE RED

Al decidir sobre una estrategia para la inversión en las redes de telecomunicaciones del futuro, los administradores tienen que resolver cuatro cuestiones interrelacionadas como se ve en la figura siguiente. Las respuestas a estas preguntas pueden ayudar a los altos directivos a decidir qué tecnologías de red

ofrecen el mejor retorno de la inversión (ROI) y cómo sus empresas pueden capturar las más poderosas sinergias de redes fijas/móviles. (Véase figura 6)

N. Uso de fibra óptica

La industria se ha movido rápidamente para satisfacer las necesidades de ancho de banda de consumo, y han pasado de RDSI a DSL a ADSL / ADSL2 a VDSL. Muchos observadores esperan que la industria haga lo mismo en el futuro.Con el fin de proporcionar múltiples capacidades y a gran escala de streaming y televisión en 3D, por ejemplo, para el 2012 las redes contaron con un ancho de banda en el rango de 100 a 250 Mbps (en comparación con 50 a 100 Mbps en 2010). Para el 2015, la industria puede ofrecer un servicio que excede los 250 Mbps, con el fin de apoyar completamente las capacidades de colaboración virtual en 3D y nuevos servicios.Un obstáculo potencial en este escenario consiste en la naturaleza de los costos de instalación de fibra hasta el hogar. Un análisis reveló que los costes de instalación por vivienda podrían variar de tres a cinco veces dependiendo de la "densidad" de la vivienda en cuestión y la accesibilidad de los conductos horizontales y verticales a los instaladores para enhebrar el cable de fibra a los hogares.En la figura se ve la distancia recomendada de fibra óptica según la aplicación. (Véase figura 7).

En los lugares donde la fibra no tiene sentido económico, los operadores pueden ampliar el rendimiento (y la vida útil) de sus redes de cobre tradicionales de varias maneras. Unión Pair, por ejemplo, se basa en el uso de múltiples cables de cobre para cada cliente con el fin de aumentar el ancho de banda, mientras que la vectorización es una técnica de cancelación de ruido que ayuda a las empresas de telecomunicaciones a mejorar la señal de una red de cobre a ruido (SNR) y de este modo aumentar su capacidad.

Otros enfoques incluyen "phantoming" (usado con un par de unión para incrementar la SNR y aumentar triple velocidad), y la reasignación de uso de frecuencia de la red con el fin de incrementar las velocidades de transmisión.

Estas técnicas pueden ayudar a los operadores a alcanzar velocidades "similares a la fibra" a un costo mínimo, especialmente en zonas de población de menor densidad.

Aquellos que tienen como objetivo optimizar las inversiones tecnológicas futuras reconocerán los beneficios una red heterogénea  fijo/móvil. Bajo esta estrategia, el operador lanza FTTH en los centros urbanos donde la competencia es alta.

En los suburbios, la compañía lanza más gradualmente fibra hasta la acera (FTTC) y servicio VDSL2, y lo hace en zonas con fuerte competencia en primer lugar. En las zonas rurales, las empresas

pueden explorar tecnologías alternativas que podrían costar menos que la actualización de cobre, tales como el uso de 4G LTE para proporcionar conectividad IP.

O. Uso de LTE como sustituto de última milla

Como se mencionó anteriormente, el cableado hasta la última milla a la residencia de un cliente puede ser costoso en las zonas rurales. Una alternativa es utilizar la tecnología 4G LTE móvil para cerrar de forma inalámbrica la última milla. LTE no sólo tiene el potencial de disminuir los costes de la red, sino que también ofrece mejores velocidades en distancias más largas desde la estación base de ADSL2.Análisis de McKinsey muestra que LTE podría sustituir a las redes fijas del 10 a 30 por ciento de los hogares. Hay algunas advertencias, sin embargo. LTE aún no es económicamente viable para aplicaciones de ancho de banda alto, como IPTV, por ejemplo.

P. Lanzar 4G LTE rápidamente vs.  empujar 3G HSPA a su límite

La planificación de nuevas tecnología de red roll-outs requiere de los diseñadores un sacrificio de costo contra el rendimiento. Los operadores que buscan el liderazgo en tecnología a menudo hacen el salto de HSPA básico para LTE, mientras que aquellos que se apresuran a seguir tienen la opción de actualizar las redes actuales a HSPA+ y sólo se puede cambiar a LTE en una fecha. Sin embargo LTE ofrece un verdadero cambio radical en la experiencia del cliente, brindando velocidades más altas (ya 10X vs HSPA), tiempos de conexión mucho más rápida (hasta un 95 por ciento menos de tiempo de conexión requerida vs HSPA +), e inferior latencia (3 veces menos que HSPA). Sin embargo, incluso para los líderes de móviles, la demanda de banda ancha del mercado y la disponibilidad de frecuencias 4G en última instancia, provocar una decisión LTE despliegue.Esta figura muestra un conjunto de comparaciones entre las tecnologías de 3G y 4G. (Véase figura 8)

Q. Reducción de inversiones en redes móviles

Expandiendo el consumo de datos móviles podría hacer de la economía LTE menos factible en mediano y largo plazo. Para reducir la escalada del tráfico de datos, los operadores pueden explorar oportunidades para descargar el tráfico a redes WiFi públicas. La combinación de  WiFi, femtoceldas y picocélulas ofrece una opción atractiva para limitar las inversiones de capacidad de red.

Un análisis reveló que los operadores podían descargar una cantidad significativa de tráfico de la red móvil, ya que la mayoría del tráfico inalámbrico (hasta el 70%) se produce en lugares que tienen opciones de conectividad de línea fija cerca. WiFi, femtoceldas y picocélulas podrían dar la capacidad

teórica  a la red de un doble a una fracción del costo de agregar nuevos sitios de la red. Sin embargo, existen una serie de cuestiones técnicas, como la capacidad de lograr la conmutación sin fisuras 3G y la interferencia del espectro.

R. Figuras

Fig. 1 Uso de dispositivos móviles en los últimos años

Fig. 2 Conectividad y Seguridad

Fig. 3 Escalabilidad

Fig. 4 razones por las cuales empresas pequeñas y medianas no implementan una red de comunicación.

Fig. 5 Las redes del futuro verán la cohabitación de diferentes tecnologías y una integración fuerte fijo-móvil, como se ve en la siguiente figura.

Fig. 6 Al decidir sobre una futura estrategia de inversión en la red existen 4 puntos principales de decisión relacionados entre sí tienen que ser tomados en cuenta.

Fig. 7 Fibra óptica

Fig. 8 4G

III. CONCLUSIONES

La meta de ATM es obtener un estándar internacional que logre la integración de LANs y WANs, permitiendo que los mismos tipos de datos soporten transmisiones simultáneas de datos, voz y video y sean usados en cualquier lugar.

La optimización del ancho de banda que se observa en la conmutación de paquetes hace de esta tecnología la más usada, respecto a la conmutación de circuitos, incluso cuando la segunda asegura un ancho de banda fijo.

La conmutación de células es menos popular que las otras formas de conmutación, a pesar de tener en combinación las mejores características de estas, puesto que los costos para implementarla son mayores.

Las técnicas de conmutación store and forward, wormhole switching y virtual cut-through permiten enviar determinan el camino que los datos deben seguir para llegar desde el nodo destinatario hasta el nodo destino.

La técnica de conmutación store and forward es la que proporciona mayor seguridad en la transmisión de datos frente a sus competidoras, aunque así mismo ofrece la mayor tasa de deley de las 3.

IV. REFERENCIAS

Duarte B. B., Osle S. Choosing the right network technologies access mix. 2012

Polycom.com, (2015). Retrieved 22 January 2015, from http://www.polycom.com/content/dam/polycom/www/defydistance/healthcare/pdf/6-things-to-consider-when-selecting-your-telehealth-network-6425-0513.pdf

Small Business - Chron.com,. (2015). Five Things to Be Considered in Designing a Network. Retrieved 22 January 2015, from http://smallbusiness.chron.com/five-things-considered-designing-network-35911.html

Searchitchannel.techtarget.com,. (2015). Network design checklist: Six factors to consider when designing LANs. Retrieved 22 January 2015, from http://searchitchannel.techtarget.com/feature/Network-design-checklist-Six-factors-to-consider-when-designing-LANs