Telefonía convencional
Los sistemas de telefonía tradicional están guiados por un sistema muy simple pero ineficiente denominado conmutación de circuitos. La conmutación de circuitos a sido usado por las operadoras tradicionales por mas de 100 años. En este sistema cuando una llamada es realizada la conexión es mantenida durante todo el tiempo que dure la comunicación. Este tipo de comunicaciones es denominada "circuito" porque la conexión esta realizada entre 2 puntos hacia ambas direcciones. Estos son los fundamentos del sistema de telefonía convencional.
Historia de la invención de telefono
Antonio Meucci (pronunciado [meúchi], 1808-1889) fue el inventor del «telettrófoni», posteriormente bautizado como «teléfono».
En 1854,3 Meucci construyó un teléfono para conectar su oficina (en la planta baja de su casa) con su dormitorio (ubicado en el segundo piso), debido a que su esposa estaba inmovilizada por el reumatismo. Sin embargo, Meucci carecía del dinero suficiente para patentar su invento, aunque sí patentó otros inventos que él creía más redituables, como un filtro económico para la depuración del agua y el uso de la parafina en la fabricación de velas (que hasta ese momento se fabricaban con grasa de animales, muy contaminantes y sucias).
En 1860 Antonio Meucci hizo público su invento, el teletrófono. En una demostración pública, la voz de un cantante se trasmitió a una considerable distancia. La prensa italiana de Nueva York publicó una descripción del invento y un tal Sr. Bendelari se llevó a Italia una copia del prototipo, y la documentación necesaria para producirlo allí, pero no se volvió a saber de él, como tampoco se materializó ninguna de las ofertas que surgieron tras la demostración.
Consciente de que alguien podía robarle la patente, pero incapaz de reunir los 250 dólares (unos 7900 dólares de 2016)6que costaba la patente definitiva, tuvo que conformarse con un cáveat (‘aviso’, trámite preliminar de presentación de documentación para el patentamiento, con vigencia de un años) que registró el 28 de diciembre de 1871 y que pudo permitirse renovar ―por 10 dólares (o 314 dólares de 2016)― solo en 1872 y 1873.
En cuanto tuvo el acuse de recibo de Patentes, volvió a empeñarse en demostrar el potencial de su invento. Para ello, ofreció una demostración del «telégrafo parlante» a un empresario llamado Edward B. Grant, vicepresidente de una filial de la Western Union Telegraph Company. Cada vez que Meucci trataba de avanzar, se le decía que no había hueco para su demostración, así que a los dos años, Meucci pidió que le devolvieran su material, a lo que le contestaron que se había perdido.
En 1876, Alexander Graham Bell registró una patente que realmente no describía el teléfono pero lo mencionaba como tal.9Cuando Meucci ―que vivía cerca de Nueva York― se enteró, pidió a un abogado que reclamara ante la oficina de patentes de los Estados Unidos en Washington, algo que nunca sucedió. Sin embargo, un amigo que tenía contactos en Washington, se enteró de que toda la documentación referente al telégrafo parlante registrada por Meucci se había perdido.
Una investigación posterior puso en evidencia un delito de prevaricación por parte de algunos empleados de la oficina de patentes con la compañía de Bell. En un litigio posterior entre la empresa Bell Telephone Company (creada en 1877) y Western Union, afloró que existía un acuerdo por el cual Bell pagaría a la Western Union un 20 % de los beneficios derivados de la comercialización de su invento durante 17 años.
Diez años después, en un proceso legal de 1886, Meucci tuvo que demandar incluso a su propio abogado, sobornado por el poderoso Bell. Sin embargo Meucci supo hacer entender al juez que no cabía duda en cuanto a la autoría del invento registrado. A pesar de la declaración pública del entonces Secretario de Estado: «Existen suficientes pruebas para dar prioridad a Meucci en la invención del teléfono».
A pesar de que el Gobierno de Estados Unidos inició acciones legales por fraude contra la patente de Alexander Graham Bell, el proceso embarrancó en el arenal de los recursos por los abogados de Bell, hasta cerrarse en 1889 debido a la muerte de Meucci.
Meucci falleció pobre y amargado y jamás vio la gloria y el reconocimiento de su talento, el cual chocó con su escaso conocimiento del inglés y su poca desenvoltura ante las artimañas legales y los ingentes intereses económicos de las grandes corporaciones de Estados Unidos.
El 11 de junio de 2002, el Boletín Oficial de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos publicó la Resolución n.º 269, por la que se honra la vida y el trabajo del inventor italoestadounidense. En la misma se reconoce que fue más bien Antonio Meucci en vez de Alexander Graham Bell quien inventó el teléfono. Reconoció además que Meucci demostró y publicó su invento en 1860 y concluye con un reconocimiento a su autoría en dicha invención.
Evolución del teléfono y sus utilizaciones
Desde su concepción original se han ido introduciendo mejoras sucesivas, fuese en el propio aparato telefónico como en los métodos y sistemas de explotación de la red.
En lo que se refiere al propio aparato telefónico, se pueden señalar varias cosas:
- La introducción del micrófono de carbón, que aumentaba de forma considerable la potencia emitida, y por tanto el alcance máximo de la comunicación.
- El dispositivo antilocal Luink, para evitar la perturbación en la audición causada por el ruido ambiente del local donde está instalado el teléfono.
- La marcación por pulsos mediante el denominado disco de marcar.
- La marcación por tonos multifrecuencia.
- La introducción del micrófono electret o electret, micrófono de condensador, prácticamente usado en todos los aparatos modernos, que mejora de forma considerable la calidad del sonido.
En cuanto a los métodos y sistemas de explotación de la red telefónica, se pueden señalar:
- La telefonía fija o convencional, que es aquella que hace referencia a las líneas y equipos que se encargan de la comunicación entre terminales telefónicos no portables, y generalmente enlazados entre ellos o con la central por medio de conductores metálicos.
- La central telefónica de conmutación manual para la interconexión mediante la intervención de un operador/a de distintos teléfonos (Harlond)[cita requerida], creando de esta forma un primer modelo de red. Primeramente fueron las centrales manuales de batería local (teléfonos alimentados por pilas o baterías) y posteriormente fueron las centrales manuales de batería central (teléfonos alimentados desde la central).
- La introducción de las centrales telefónicas de conmutación automática, constituidas mediante dispositivos electromecánicos, de las que han existido, y en algunos casos aún existen, diversos sistemas: sistema de conmutación rotary (en España sistemas 7A1, 7A2, 7D, 7BR, AGF), y sistema con conmutador de barras cruzadas (En España: Sistemas Pentaconta 1000, PC32, ARF) y otros más complejos.
- Las centrales de conmutación automática electromecánicas, pero controladas por computadora (En España: Sistema MORE). También llamadas centrales semielectrónicas (en España: sistemas Pentaconta 2000, Metaconta, ARE).
- Las centrales digitales de conmutación automática totalmente electrónicas y controladas por ordenador, la práctica totalidad de las actuales, que permiten multitud de servicios complementarios al propio establecimiento de la comunicación (los denominados servicios de valor añadido). En España: Sistemas AXE (de Ericsson), Sistema 12 o 1240 (Alcatel) y sistema 5ESS (Lucent).
- La introducción de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) y las técnicas DSL o de banda ancha (ADSL, HDSL, etc,), que permiten la transmisión de datos a más alta velocidad.
- La telefonía móvil o celular, que posibilita la transmisión inalámbrica de voz y datos, pudiendo ser estos a alta velocidad en los nuevos equipos de tercera generación.
Existen casos particulares, en telefonía fija, en los que la conexión con la central se hace por medios radioeléctricos, como es el caso de la telefonía rural mediante acceso celular (TRAC), en la que se utiliza parte de la infraestructura de telefonía móvil para facilitar servicio telefónico a zonas de difícil acceso para las líneas convencionales de hilo de cobre. No obstante, estas líneas a todos los efectos se consideran como de telefonía fija.
Funcionamiento
El teléfono convencional está formado por dos circuitos que funcionan juntos: el circuito de conversación, que es la parte analógica, y el circuito de marcación, que se encarga de la marcación y llamada.
Tanto las señales de voz como las de marcación y llamada (señalización), así como la alimentación, comparten el mismo par de hilos; a esto a veces se le llama «señalización dentro de la banda (de voz)».
La impedancia característica de la línea es 600 . Lo más llamativo es que las señales procedentes del teléfono hacia la central y las que se dirigen a él desde ella viajan por esa misma línea de sólo dos hilos. Para poder combinar en una misma línea dos señales (ondas electromagnéticas) que viajen en sentidos opuestos y para luego poder separarlas se utiliza un dispositivo llamado transformador híbrido o bobina híbrida, que no es más que un acoplador de potencia (duplexor).
Circuito de conversión: La híbrida telefónica
El circuito de conversación consta de cuatro componentes principales: la bobina híbrida; el auricular; el micrófono de carbón y una impedancia de 600 , para equilibrar la híbrida. La híbrida consiste en un transformador con tres bobinados, L1, L2 y L3, según se muestra en la figura 1. Los componentes se conectan de acuerdo a la misma figura.
Transferencia de señal desde el micrófono a la linea
La señal que se origina en el micrófono se reparte a partes iguales entre L1 y L2. La primera va a la línea y la segunda se pierde en la carga, pero L1 y L2 inducen corrientes iguales y de sentido contrario en L3, que se cancelan entre sí, evitando que la señal del micrófono alcance el auricular. En la práctica la impedancia de la carga no es exactamente igual a la impedancia de la línea, por lo que las corrientes inducidas en L3 no se anulan completamente. Esto tiene un efecto útil, cual es que parte de la señal generada en el micrófono se escuche también en el auricular local (efecto «side tone»), lo que permite que quién habla se escuche asimismo percibiendo que el «circuito no está muerto».
Circuito de marcacion
Finalmente, el circuito de marcación mecánico, formado por el disco, que, cuando retrocede, acciona un interruptor el número de veces que corresponde al dígito. El cero tiene 10 pulsos. El timbre va conectado a la línea a través del «gancho», que es un conmutador que se acciona al descolgar. Una tensión alterna de 75 V en la línea hace sonar el timbre.
Marcacion de tonos
Como la línea alimenta el micrófono a 48 V, esta tensión se puede utilizar para alimentar, también, circuitos electrónicos. Uno de ellos es el marcador por tonos. Tiene lugar mediante un teclado que contiene los dígitos y alguna tecla más (* y #), cuya pulsación produce el envío de dos tonos simultáneos para cada pulsación. Estos circuitos podían ser tanto bipolares (I²L, normalmente) como CMOS, y añadían nuevas prestaciones, como repetición del último número (redial) o memorias para marcación rápida, pulsando una sola tecla.
Timbre
El timbre electromecánico, que se basa en un electroimán que acciona un badajo que golpea la campana a la frecuencia de la corriente de llamada (25 Hz), se ha visto sustituido por generadores de llamada electrónicos, que, igual que el timbre electromecánico, funcionan con la tensión de llamada (75 V de corriente alterna a una frecuencia de 25 Hz, enviada superpuesta a los 48 voltios de tensión continua de la línea). Suelen incorporar un oscilador de periodo en torno a 0,5 s, que conmuta la salida entre dos tonos producidos por otro oscilador. El circuito va conectado a un pequeño altavoz piezoeléctrico. Resulta curioso que se busquen tonos agradables para sustituir la estridencia del timbre electromecánico, cuando éste había sido elegido precisamente por ser muy molesto y obligar así al usuario a atender la llamada gracias al timbre.
Como funciona el internet
Internet funciona porque los estándares abiertos permiten que todas las redes se conecten a todas las redes.
Esto es lo que hace posible que cualquiera pueda crear contenido, ofrecer servicios y vender productos sin necesitar el permiso de una autoridad central.
Iguala el campo para todos y es la razón por la cual tenemos la rica diversidad de aplicaciones y servicios que muchos de nosotros disfrutamos hoy en día.
Que es el Internet
Internet ha revolucionado al mundo y probablemente sea el invento más importante del siglo XX. Usted puede descargar música o software ver segmentos de película, realizar inversiones, hacer Compras, enviar y recibir mensajes, entre otras cosas.
Internet: es una red de redes que conecta computadoras distribuidas en todo el mundo, permitiendo el intercambio de información entre ellas.
Modelo TCP/IP
El modelo TCP/IP es una descripción de protocolos de red desarrollado por Vinton Cerf y Robert E. Kahn, en la década de 1970. Fue implantado en la red ARPANET, la primera red de área amplia (WAN), desarrollada por encargo de DARPA, una agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, y predecesora de Internet. A veces se denomina como ', “modelo DoD” o “modelo DARPA”.
El modelo TCP/IP es usado para comunicaciones en redes y, como todo protocolo, describe un conjunto de guías generales de operación para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. TCP/IP provee conectividad de extremo a extremo especificando cómo los datos deberían ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos por el destinatario.
El modelo TCP/IP y los protocolos relacionados son mantenidos por la Internet Engineering Task Force (IETF).
Para conseguir un intercambio fiable de datos entre dos equipos, se deben llevar a cabo muchos procedimientos separados. El resultado es que el software de comunicaciones es complejo. Con un modelo en capas o niveles resulta más sencillo agrupar funciones relacionadas e implementar el software modular de comunicaciones.
Las capas están jerarquizadas. Cada capa se construye sobre su predecesora. El número de capas y, en cada una de ellas, sus servicios y funciones son variables con cada tipo de red. Sin embargo, en cualquier red, la misión de cada capa es proveer servicios a las capas superiores haciéndoles transparentes el modo en que esos servicios se llevan a cabo. De esta manera, cada capa debe ocuparse exclusivamente de su nivel inmediatamente inferior, a quien solicita servicios, y del nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.
- Capa 4 o capa de aplicación: aplicación, asimilable a las capas: 5 (sesión), 6 (presentación) y 7 (aplicación), del modelo OSI. La capa de aplicación debía incluir los detalles de las capas de sesión y presentación OSI. Crearon una capa de aplicación que maneja aspectos de representación, codificación y control de diálogo.
- Capa 3 o capa de transporte: transporte, asimilable a la capa 4 (transporte) del modelo OSI.
- Capa 2 o capa de internet: Internet, asimilable a la capa 3 (red) del modelo OSI.
- Capa 1 o capa de acceso al medio: acceso al medio, asimilable a la capa 2 (enlace de datos) y a la capa 1 (física) del modelo OSI.
Servicios que se ofrecen a traves de internet
La World Wide Web (WWW)
Es un servicio de Internet con el que accedemos a la información organizada en bloque llamados páginas Web.
Así podemos consultar información de instituciones, empresas, etc.
Estas páginas Web se organizan en conjuntos llamados genéricamente webs.
Las características de la www son:
Existe información muy abundante sobre cualquier temática.
Las páginas web son archivos que pueden incorporar elementos multimedia: imágenes estáticas, animaciones, sonidos o vídeos.
Es muy fácil de utilizar:para pasar de una página a otra (navegar) empleando un ratón, basta con hacer clic sobre elementos que aparecen resaltados en la pantalla (hipertexto).
Permite acceder a archivos situados en equipos remotos.
El correo electrónico
El correo electrónico sirve para enviar y recibir mensajes escritos entre usuarios de una red informática.
Es uno de los servicios más antiguos y extendidos de Internet. Una de sus ventajas es que se pueden añadir archivos de todo tipo a los mensajes: documentos escritos con un procesador de textos, imágenes, etc.
Prácticamente todos los usuarios de Internet emplean el correo electrónico. Permite comunicarse con otras personas que habitan en regiones diferentes del planeta con un coste reducido.
El servicio de conversación en línea (Chat).
En el correo electrónico no hace falta que los dos interlocutores estén conectados al mismo tiempo para recibir los mensajes. Sin embargo, existen en Internet otros servicios que sí permiten la comunicación simultánea.
El más conocido de ellos es el Chat.
El Chat, cuyo significado en español es “charla”, es un servicio en el que dos o más personas pueden establecer conversaciones a través de ventanas de texto en las que van apareciendo consecutivamente las intervenciones que cada interlocutor escribe con su teclado.
El control remoto de equipos (Telnet)
El servicio Telnet permite controlar un ordenador desde un lugar distante, sin sentarnos delante de él.
Esto facilita, por ejemplo, el acceso al ordenador de un empleado desde la sede de la empresa en otra ciudad. En el ámbito científico este servicio permite acceder a base de datos o incluso intrumentos que se encuentran alejados del investigador.
Los foros de discusión.
Los foros de discusión son un servicio de Internet en el que muchos usuarios acceden a los mensajes escritos por un visitante de dicho foro.
La transferencia de archivos (FTP)
El servicio FTP (File Transfer Protocol) permite transferir archivos entre equipos informáticos.
Es uno de los servicios más antiguos de Internet. En algunos casos, los archivos almacenados se protegen con una contraseña, de manera que sólo los usuarios autorizados pueden manipularlos.
Videoconferencia
El servicio de videoconferencia permite mantener comunicación sonora y visual entre dos usuarios de Internet.
Línea digital RDSI, ADSL
Se trata de una linea digital(por tanto,mas rápida y segura)que utiliza dos canales diferentes ,es decir, dispone de dos lineas en una.De esta manera,es posible establecer de forma simultanea dos conexiones de datos,una conexión de voz y otra de datos o dos comunicaciones de voz.
Que es voip
Voz sobre protocolo de internet o Voz por protocolo de internet, también llamado voz sobre IP, voz IP, vozIP o VoIP(siglas en inglés de voice over IP: ‘voz por IP’), es un conjunto de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando el protocolo IP (Protocolo de Internet). Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital, enpaquetes de datos, en lugar de enviarla en forma analógica a través de circuitos utilizables sólo por telefonía convencional, como las redes PSTN (siglas de Public Switched Telephone Network, red telefónica pública conmutada).
Los protocolos de internet que se usan para enviar las señales de voz sobre la red IP se conocen como protocolos de voz sobre IP o protocolos IP. Estos pueden verse como aplicaciones comerciales de la «red experimental de protocolo de voz» (1973), inventada por ARPANET.
El tráfico de voz sobre IP puede circular por cualquier red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, como por ejemplo lasLAN (local area network: redes de área local).
Es muy importante diferenciar entre voz sobre IP (VoIP) y telefonía sobre IP.
- VoIP es el conjunto de normas, dispositivos, protocolos ―en definitiva, la tecnología― que permite transmitir voz sobre el protocolo IP.
- La telefonía sobre IP es el servicio telefónico disponible al público, por tanto con numeración E.164, realizado con tecnología de VoIP.
Característica de voip
- Permite controlar el tráfico de la red, por lo que se disminuyen las posibilidades de que se produzcan caídas importantes en el rendimiento. Las redes soportadas en IP presentan las siguientes ventajas adicionales:
Es independiente del tipo de red física que lo soporta. Permite la integración con las grandes redes de IP actuales. - Es independiente del hardware utilizado.
- Permite ser implementado tanto en software como en hardware, con la particularidad de que el hardware supondría eliminar el impacto inicial para el usuario común..
- Permite la integración de Video y TPV.
VoIP es un servicio o una tecnología
VoIP es el conjunto de normas, dispositivos, protocolos ―en definitiva, la tecnología― que permite transmitir voz sobre el protocolo IP. La telefonía sobre IP es el servicio telefónico disponible al público, por tanto con numeración E.164, realizado con tecnología de VoIP.
Elementos como ( El cliente, Los servidores,Los gateways).
Codecs
Cliente
El cliente establece y origina las llamadas voz, esta información se recibe a través del micrófono del usuario (entrada de información) se codifica, se empaqueta y, de la misma forma, esta información se decodifica y reproduce a través de los altavoces o auriculares (salida de la información).
Un cliente puede ser un usuario de Skype o un usuario de alguna empresa que venda sus servicios de telefonía sobre IP a través de equipos como ATAs (Adaptadores de teléfonos analógicos) o teléfonos IP o Softphones que es un software que permite realizar llamadas a través de una computadora conectada a internet.
Servidores
Los servidores se encargan de manejar operaciones de base de datos, realizado en un tiempo real como en uno fuera de él. Entre estas operaciones se tienen la contabilidad, la recolección, el enrutamiento, la administración y control del servicio, el registro de los usuarios.
Usualmente en los servidores se instala software denominados Switches o IP-PBX (conmutadores IP), ejemplos de switches pueden ser "Voipswitch", "Mera", "Nextone" entre otros, un IP-PBX es Asterisk uno de los más usados y de código abierto.
gateways
Los gateways (o puertas de enlace) brindan un puente de comunicación entre todos los usuarios, su función principal es la de proveer interfaces con la telefonía tradicional adecuada, la cual funcionara como una plataforma para los usuarios (clientes) virtuales.
Los gateways se utilizan para terminar la llamada, es decir: el cliente origina la llamada y el gateway termina la llamada, eso es cuando un cliente llama a un teléfono fijo o celular, debe existir la parte que hace posible que esa llamada que viene por internet logre conectarse con un cliente de una empresa telefónica fija o celular.
Codecs
La voz ha de codificarse para poder ser transmitida por la red IP. Para ello se hace uso de códecs que garanticen la codificación y compresión del audio o del video para su posterior decodificación y descompresión antes de poder generar un sonido o imagen utilizable. Según el códec utilizado en la transmisión, se utilizará más o menos ancho de banda. La cantidad de ancho de banda utilizada suele ser directamente proporcional a la calidad de los datos transmitidos.
Entre los códecs más utilizados en VoIP están G.711, G.723.1 y el G.729 (especificados por la 'ITU-T').
Estos códecs tienen los siguientes anchos de banda de codificación:
- G.711: bit-rate de 56 o 64 kbps.
- G.722: bit-rate de 48, 56 o 64 kbps.
- G.723: bit-rate de 5,3 o 6,4 kbps.
- G.728: bit-rate de 16 kbps.
- G.729: bit-rate de 8 o 13 kbps.
Esto no quiere decir que es el ancho de banda utilizado, ya que hay que sumar el tráfico que añaden las capas inferiores del protocolo TCP/IP. Por ejemplo el códec G729 utiliza 31.5 kbps de ancho de banda en su transmisión.
Retardo o latencia
Una vez establecidos los retardos de tránsito y el retardo de procesado la conversación se considera aceptable por debajo de los 150 ms (que viene a ser 1,5 décimas de segundo) y ya produciría retardos importantes.
Pérdida de tramas (frames lost): durante su recorrido por la red IP las tramas se pueden perder como resultado de una congestión de red o corrupción de datos. Además, para tráfico de tiempo real como la voz, la retransmisión de tramas perdidas en la capa de transporte no es práctico por ocasionar retardos adicionales. Por consiguiente, los terminales de voz tienen que retransmitir con muestras de voz perdidas, también llamadas Frame Erasures. El efecto de las tramas perdidas en la calidad de voz depende de como los terminales gestionen las Frame Erasures.
En el caso más simple si se pierde una muestra de voz el terminal dejará un intervalo en el flujo de voz. Si muchas tramas se pierden, sonará grietoso con sílabas o palabras perdidas. Una posible estrategia de recuperación es reproducir las muestras de voz previas. Esto funciona bien si sólo unas cuantas muestras son perdidas. Para combatir mejor las ráfagas de errores usualmente se emplean sistemas de interpolación. Basándose en muestras de voz previas, el decodificador predecirá las tramas perdidas. Esta técnica es conocida como packet loss concealment(PLC).
La ITU-T G.113 apéndice I provee algunas líneas de guía de planificación provisional en el efecto de pérdida de tramas sobre la calidad de voz. El impacto es medido en términos de Ie, el factor de deterioro. Este es un número en el cual 0 significa no deterioro. El valor más grande de Ie significa deterioro más grave. La siguiente tabla está derivada de la G.113 apéndice I y muestra el impacto de las tramas perdidas en el factor.
Requerimiento para una red de una Voip
En este post vamos a dar algunas recomendaciones en la LAN a la hora de implementar una solución voip o de telefonía IP. En concreto hablaremos de separacion de redes de voz y datos, PoE y de arquitecturas switching y CoS.
Separación de las redes de voz y datos:
Para garantizar la calidad de la voz en una instalación de telefonía IP, es necesario separar en un dominio de broadcast independiente el tráfico voip del de datos. Eso quiere decir que en cada sede, debe crearse una red IP (o segmento de red IP) segregado y - naturalmente – con direccionamiento IP distinto para la voip. La razón por la que debe hacerse de esta manera es la de evitar que el tráfico de datos (y principalmente las llamadas ‘tormentas de broadcast’, o tráfico de descubrimiento de host IP), afecten a la calidad de la voz.
Eso puede hacerse utilizando conmutadores (switches) independientes para cada red (voz y datos) o bien utilizando switches que soporten virtual LANs o VLANS (definidos por el estándar IEEE 802.1q).
Es importante tener en cuenta que si bien las redes de voz y datos están separadas, deben ser accesibles, o dicho de otra manera, debemos poder enrutar trafico de una a la otra. La razón principal es la de permitir la administración de los sistemas voip desde un PCs, pero también si es necesario utilizar alguna solución CTI o teléfonos por software.
PoE – Power over Ethernet:
Los teléfonos IP son equipos digitales y como tales deben ir alimentados por corriente eléctrica. Para ello o bien se usa una transformador por cada teléfono o bien se utiliza una tecnología que permite alimentar el teléfono desde el conmutador-switch a través del cableado Ethernet: la PoE o bien Power over Ethernet.
La tecnología PoE es muy práctica por que permite ahorrarnos cables así como enchufes en los puestos de trabajo. Inicialmente fue una tecnología propietaria diseñada por Cisco, pero actualmente está respaldada por el estándar IEEE 802.1ab que soportan la mayoría de fabricantes de switches del mercado.
Arquitectura de Switching y COS – Class of Service:
En aquellas instalaciones donde se deban interconectar más de 100 puntos de red, el diseño de la topología de conexión de los conmutadores voz-datos se hace algo más complejo. Con el fin de garantizar la máxima calidad de la voz y el rendimiento de la red de datos, es my recomendable definir un esquema de conexión en árbol: con un equipo – el conmutador de core - que concentra el tráfico de los otros conmutadores – conmutadores de acceso – así como el de los servidores de voz y datos. De este modo se garantiza que la latencia cliente-servidor es la menor posible en todos los casos.
A continuación se muestra un esquema típico de una red LAN con estructura de switches de core y switches de acceso. Puede haber estructuras más complejas donde se incluya redundancia en ciertos elementos críticos.
Prácticamente todo los grandes sistemas informáticos son en la actualidad sistemas distribuidos. Un sistema distribuido es un sistema en el que el procesamiento de información se distribuye sobre varias computadoras en vez de estar confinado en una única máquina. Obviamente, la ingeniería de sistemas distribuidos tiene mucho en común con la ingeniería de cualquier otro software, pero existen cuestiones específicas que deben tenerse en cuenta cuando se diseña este tipo de sistemas.
Se identifican las siguientes ventajas del uso de una aproximación distribuida para el desarrolo de sistemas:
Se identifican las siguientes ventajas del uso de una aproximación distribuida para el desarrolo de sistemas:
- Compartición de recursos. Un sistema distribuido permite compartir recursos hardware y software – como dicos, impresoras, ficheros y compiladores – que se asocian con computadoras de una red.
- Apertura. Los sistemas distribuidos son normalmente sistemas abiertos, lo que significa que se diseñan sobre protocolos estándar que permiten combinar equipamiento y software de diferentes vendedores.
- Concurrencia. En un sistema distribuido, varios procesos pueden operar al mismo tiempo sobre diferentes computadoras de la red. Estos procesos pueden (aunque no necesariamente) comunicarse con otros durante su funcionamiento normal.
- Escalabilidad. Al menos en principio, los sistemas distribuidos son escalables en tanto que la capacidad del sistema puede incrementarse añadiendo nuevos recursos para cubrir nuevas demandas sobre el sistema. En la práctica, la red que una las computadoras individuales del sistema puede limitar la escalabilidad del sistema. Si se añaden muchas computadoras nuevas, entonces la capacidad de la red puede resultar inadecuada.
- Tolerancia a defectos. La disponibilidad de varias computadoras y el potencial para reproducir información significa que los sistemas distribuidos pueden ser tolerantes a algunos fallos de funcionamiento del hardware y del sofware. En la mayoría de los sistemas distribuidos, se puede proporcionar un servicio degradado cuando ocurren fallos de funcionamiento; una completa pérdida de servicio sólo ocurre cuando existe un fallo de funcionamiento en la red.
Para sistemas organizacionales a gran escala, estas ventajas significan que los sistemas distribuidos han reemplazado ampliamente a los sistemas heredados centralizados que fueron desarrollados en los años 80 y 90. Sin embargo, comparados con sistemas que se ejecutan sobre un único procesador o un clúster de procesadores, los sistemas distribuidos tienen varias desventajas:
- Complejidad. Los sistemas distribuidos son más complejos que los sistemas centralizados. Esto hace más difícil comprender sus propiedades emergentes y probar estos sistemas. Por ejemplo, en vez de que el rendimiento del sistema dependa de la velocidad de ejcución de un procesador, depende del ancho de banda y de la velocidad de los procesadores de la red. Mover los recursos de una parte del sistema a otra puede afectar de forma radical al rendimiento del sistema.
- Seguridad. Puede accederse al sistema desde varias computadoras diferentes, y el tráfico en la red puede estar sujeto a escuchas indeseadas. Esto hace más difícil el asegurar que la integridad de los datos en el sistema se mantenga y que los servicios del sistema no se degraden por ataques de denegación de servicio.
- Manejabilidad. Las computadoras en un sistema pueden ser de diferentes tipos y pueden ejecutar versiones diferentes de sistemas operativos. Los defectos en una máquina pueden propagarse a otras máquinas con consecuencias inesperadas. Esto significa que se requiere más esfuerzo para gestionar y mantener el funcionamiento del sistema.
- Impredecibilidad. Como todos los usuarios de la WWW saben, los sistemas distribuidos tienen una respuesta impredecible. La respuesta depende de la carga total en el sistema, de su organización y de la carga de la red. Como todos ellos pueden cambiar con mucha rapidez, el tiempo requerido para responder a una petición de usuario puede variar drásticamente de una petición a otra.
El reto para el diseño es diseñar el software y hardware para proporcionar características deseables a los sistemas distribuidos y, al mismo tiempo, minimizar los problemas inherentes a estos sistemas. Para hacer eso, se necesita comprender las ventajas y desventajas de las diferentes arquitecturas de sistemas distribuidos. Aquí se tratan dos tipos genéricos de arquitecruras de sistemas distribuidos:
- Arquitectura cliente-servidor. En esta aproximación, el sistema puede ser visto como un conjunto de servicio que se proporcionan a los clientes que hacen uso de dichos servicios. Los servidores y los clientes se tratan de forma diferente en estos sistemas.
- Arquitecturas de objetos distribuidos. En este caso, no hay distinción entre servidores y clientes, y el sistema puede ser visto como un conjunto de objetos que interaccionan cuya localización es irrelevante. No hay distinción entre un proveedor de servicios y el usuario de estos servicios.
Ambas arquitecturas se usan ampliamente en la industria, pero la distribución de las aplicaciones generalmente tiene lugar dentro de una única organización. La distribución soportada es, por lo tanto, intraorganizacional. Aquí también se plantean dos tipos más de arquitecturas distribuidas que son más adecuadas para la distribución interorganizacional: arquitectura de sistemas peer-to-peer (p2p) y arquitecturas orientadas a servicios.
Los componentes en un sistema distribuido pueden implementarse en diferentes lenguajes de programación y pueden ejecutarse en tipos de procesadores completamente diferentes. Los modelos de datos, la representación de la información y los protocolos de comunicación pueden ser todos diferentes. Un sistema distribuido, por lo tanto, requiere software que pueda gestionar estas partes distintas, y asegurar que dichas partes se puedan comunicar e intercambiar datos. El término middleware se usa par hacer referencia a ese software; se sitúa en medio de los diferentes componentes distribuidos del sistema
El middleware es un software de propóstio general que normalmente se compra como un componente comercial más que escribirse especialmente por los desarrolladores de la aplicación. Ejemplos de middleware son software para gestionar comunicaciones con bases de datos, administradores de transacciones, convertidores de datos y controladores de comuniación.
Los sistemas distribuidos se desarrollan normalmente utilizando una aproximación orientada a objetos. Estos sistemas están formados por partes independientes pobremente integradas, cada una de las cuales pueden interaccionar directamente con los usuario o con otras partes del sistema. Algunas partes del sistema pueden tener que responder a eventos independientes. Los objetos software reflejan estas características; por lo tanto, son abstracciones naturales para los componenetes de sistemas distribuidos.
ARQUITECTURA MULTIPROCESADOR
El modelo más simple de un sistema distribuido es un sistema multiprocesador en el que el software esta formado por varios procesos que pueden (aunque no necesariamente) ejecutarse sobre procesadores diferentes. Este modelo es común en sistemas grandes de tiempo real. Estos sistemas recogen información, toman decisiones usando esta información y envían señales a los actuadores que modifican el entorno del sistema.
Lógicamente, los procesos relacionados con la recopilación de información, toma de decisión y control de actuadores podrían ejecutarse todos ellos sobre un único procesador bajo el control de un planificador (scheduler). El uso de múltiples procesadores mejora el rendimiento y adaptabilidad del sistema. La distribución de procesos ente los procesadores puede ser predeterminada (esto es común en sistemas críticos) o puede estar bajo el control de un despachado (dispcher) que decide que procesos se asignan a cada procesador.
Un ejemplo de este tipo de sistemas se muestra en la figura 1. Este es un modulo simplificado de sistema de control de tráfico. Un conjunto de sensores distribuidos recogen información sobre el flujo de tráfico y la procesan localmente entes de enviarla a una sala de control. Los operadores toman decisiones usando información y dan instrucciones a un proceso de control de diversas luces de tráfico. En este ejemplo, hay varios procesos lógicos para gestionar los sensores, la sala de control y los semáforos. Estos procesos lógicos pueden ser procesos individuales o un grupo de procesos.
Los sistema de software compuestos de múltiples procesos no son necesariamente sistema distribuidos. Si se dispone de más de un procesador, entonces se puede implementar la distribución, pero los diseñadores del sistema no siempre consideran forzosamente cuestiones de distribución durante el proceso de diseño. La aproximación de diseño para este tipo de sistemas es esencialmente la misma para sistema de tiempo real.
ARQUITECTURAS CLIENTE-SERVIDOR
En una arquitectura cliente-servidor, una aplicación se modela como un conjunto de servicios proporcionado por los servidores y un conjunto de clientes que usan estos servicios. Los clientes necesitan conocer que servidores están disponibles, pero normalmente no conocen la existencia de otros clientes. Clientes y servidores son procesos diferentes que representan un modelo lógico de una arquitectura distribuida cliente-servidor.
Varios procesos servidores pueden ejecutarse sobre un único procesador
servidor, por lo tanto, no hay necesariamente una correspondencia
1:1 ente procesos y procesadores en el sistema. La figura 3
muestra la arquitectura física de un sistema con seis computadoras cliente
y dos computadoras servidor. Estos pueden ejecutar los procesos
cliente y servidor mostrados en la FIGURA anterior. Cuando hacemos
referencia a clientes y servidores, nos referimos a los procesos lógicos
en vez de a las computadoras físicas sobre las que se ejecutan.
servidor, por lo tanto, no hay necesariamente una correspondencia
1:1 ente procesos y procesadores en el sistema. La figura 3
muestra la arquitectura física de un sistema con seis computadoras cliente
y dos computadoras servidor. Estos pueden ejecutar los procesos
cliente y servidor mostrados en la FIGURA anterior. Cuando hacemos
referencia a clientes y servidores, nos referimos a los procesos lógicos
en vez de a las computadoras físicas sobre las que se ejecutan.
El diseño de sistemas clientes-servidor debería reflejar la estructura lógica
de la aplicación que se está desarrollando. Una forma de ver una aplicación
se muestra en la figura 4 que muestra una aplicación estructurada en tres
capas. La capa de presentación está relacionada con la presentación de
la información al usuario y con toda la interacción con él. La capa
de procesamiento de la aplicación está relacionada con la implementación de
la lógica de la aplicación, y la capa de gestión de datos esta relacionada
con todas las operaciones sobre la base de datos. En los sistemas centralizados, estas capas no es necesario que estén claramente separadas. Sin embargo,
cuando se está diseñando un sistema distribuido, deberían hacerse una
clara distinción ente ellas, de forma que sea posible distribuir cada capa
sobre una computadora diferente.
de la aplicación que se está desarrollando. Una forma de ver una aplicación
se muestra en la figura 4 que muestra una aplicación estructurada en tres
capas. La capa de presentación está relacionada con la presentación de
la información al usuario y con toda la interacción con él. La capa
de procesamiento de la aplicación está relacionada con la implementación de
la lógica de la aplicación, y la capa de gestión de datos esta relacionada
con todas las operaciones sobre la base de datos. En los sistemas centralizados, estas capas no es necesario que estén claramente separadas. Sin embargo,
cuando se está diseñando un sistema distribuido, deberían hacerse una
clara distinción ente ellas, de forma que sea posible distribuir cada capa
sobre una computadora diferente.
La arquitectura cliente-servidor más simple se denomina arquitectura
cliente-servidor de dos capas, en la que una aplicación se organiza
como un servidor (o múltiples servidores idénticos) y un conjunto de
clientes. Las arquitecturas cliente-servidor de dos capas a su vez pueden
ser de dos tipos:
cliente-servidor de dos capas, en la que una aplicación se organiza
como un servidor (o múltiples servidores idénticos) y un conjunto de
clientes. Las arquitecturas cliente-servidor de dos capas a su vez pueden
ser de dos tipos:
- 1. Modelo de cliente ligero (thi-client). En un modelo de cliente ligero, todo el procesamiento de las aplicaciones y la gestión de los datos se llevan a cabo en el servidor. El cliente simplemente es responsable de la capara de presentación del software.
- 2. Modelo de cliente rico (fat-client) En este modelo, el servidor solamente es responsable de la gestión de los dato. El software del cliente implementa la lógica de la aplicación y las interacciones con el usuario del sistema.
Una arquitectura de dos capas con clientes ligeros es la aproximación más
simple que se utiliza cuando los sistemas heredados centralizados evolucionan
a una arquitectura cliente-servidor. La interfaz de usuario para estos
sistemas se migra a PCs, y la aplicación en si misma actúa como un servidor
y maneja todo el procesamiento de la aplicación y gestión de datos. Un modelo
de cliente ligero también puede implementarse cuando los clientes
son dispositivos de red sencillos en lugar de PCs o estaciones de trabajo.
El dispositivo de red ejecuta un navegador de internet y la interfaz de
usuario es implementada a través de ese sistema.
simple que se utiliza cuando los sistemas heredados centralizados evolucionan
a una arquitectura cliente-servidor. La interfaz de usuario para estos
sistemas se migra a PCs, y la aplicación en si misma actúa como un servidor
y maneja todo el procesamiento de la aplicación y gestión de datos. Un modelo
de cliente ligero también puede implementarse cuando los clientes
son dispositivos de red sencillos en lugar de PCs o estaciones de trabajo.
El dispositivo de red ejecuta un navegador de internet y la interfaz de
usuario es implementada a través de ese sistema.
Una gran desventaja del modelo de cliente ligero es que ubica una elevada
carga de procesamiento tanto en el servidor como en la red. El servidor
es responsable de todos los cálculos, y esto puede implicar la generación de
un tráfico significativo en la red entre el cliente y el servidor.
Los dispositivos de computación modernos disponen de una gran cantidad
de potencia de procesamiento, la cual es bastante poco usada en la aproximación de cliente ligero.
carga de procesamiento tanto en el servidor como en la red. El servidor
es responsable de todos los cálculos, y esto puede implicar la generación de
un tráfico significativo en la red entre el cliente y el servidor.
Los dispositivos de computación modernos disponen de una gran cantidad
de potencia de procesamiento, la cual es bastante poco usada en la aproximación de cliente ligero.
El modelo de cliente rico hace uso de esta potencia de procesamiento disponible
y distribuye tanto el procesamiento de la lógica de la aplicación como
la representación al cliente. El servidor es esencialmente un servidor
de transacciones que gestiona todas las transacciones de la base de datos.
Un ejemplo de este tipo de arquitectura es la de los sistemas bancarios ATM,
en donde cada ATM es un cliente y el servidor es un mainframe que procesa
la cuenta del cliente en la base de datos. El hardware de los cajeros
automáticos realiza una gran cantidad de procesamiento relacionado con el
cliente y asociado a la transacción.
y distribuye tanto el procesamiento de la lógica de la aplicación como
la representación al cliente. El servidor es esencialmente un servidor
de transacciones que gestiona todas las transacciones de la base de datos.
Un ejemplo de este tipo de arquitectura es la de los sistemas bancarios ATM,
en donde cada ATM es un cliente y el servidor es un mainframe que procesa
la cuenta del cliente en la base de datos. El hardware de los cajeros
automáticos realiza una gran cantidad de procesamiento relacionado con el
cliente y asociado a la transacción.
Se puede observar que los ATM no se conectan directamente con la base de
datos de clientes sino con un monitor de teleproceso. Un monitor de
teleproceso o gestor de transacciones es un sistema middleware que
organiza las comunicaciones con los clientes remotos y serializa
las transacciones de los clientes para su procesamiento en la base de datos.
El uso de transacciones serializadas significa que el sistema puede
recuperarse de los defectos sin corromper los datos del sistema.
datos de clientes sino con un monitor de teleproceso. Un monitor de
teleproceso o gestor de transacciones es un sistema middleware que
organiza las comunicaciones con los clientes remotos y serializa
las transacciones de los clientes para su procesamiento en la base de datos.
El uso de transacciones serializadas significa que el sistema puede
recuperarse de los defectos sin corromper los datos del sistema.
Aunque el modelo de cliente rico distribuye el procesamiento de
forma más efectiva que un modelo de cliente ligero, la gestión del sistema
es más compleja. La funcionalidad de la aplicación se expande ente
varias computadoras. Cuando la aplicación software tiene que ser modificada,
esto implica la reinstalación en cada computador cliente. Esto puede
significar un coste importante si hay cientos de clientes en el sistema
forma más efectiva que un modelo de cliente ligero, la gestión del sistema
es más compleja. La funcionalidad de la aplicación se expande ente
varias computadoras. Cuando la aplicación software tiene que ser modificada,
esto implica la reinstalación en cada computador cliente. Esto puede
significar un coste importante si hay cientos de clientes en el sistema
La aparición del código móvil (como los applets de java y los controles Active X), que pueden descargarse en un cliente desde un servidor, ha permitido el desarrollo de sistemas clientes-servidor que son algo intermedio entre los modelos de cliente ligero y rico. Algunas de las aplicaciones de procesamiento de software pueden descargarse en el cliente como código móvil, aligerando así la carga en el servidor. La interfaz de usuario se crea usando un navegador web que incluye utilidades de construcción de programas para ejecutar el código descargado.
El problema con una aproximación cliente-servidor de dos capas es que las tres capas lógicas - presentación, procesamiento de la aplicación y gestión de datos- deben asociarse con dos computadoras, el cliente y el servidor. Aquí puede haber problemas con la escalabilidad y rendimiento si se elige el modelo de cliente ligero, o problemas con la gestión del sistema si se usa el modelo de cliente rico. Para evitar estos problemas, una aproximación alternativa es usar la arquitectura cliente-servidor de tres capas (figura 7). En esta arquitectura, la presentación, el procesamiento de la aplicación y la gestión de los datos son procesos lógicamente separados que se ejecutan sobre procesadores diferentes.
Un sistema bancario por internet (figura 8) es un ejemplo de una arquitectura cliente-servidor de tres capas. La base de datos de clientes del banco (usualmente ubicada sobre una computadora mainframe) proporciona servicios de gestión de datos; un servidor web proporciona los servicios de aplicación tales como facilidades para transferir efectivo, generar estados de cuenta, pagar facturas, y así sucesivamente; y la propia computadora del usuario con un navegador de internet es el cliente. El sistema es escalable debido a que es relativamente fácil añadir nuevos servidores web a medida que el número de clientes crece.
El uso de una arquitectura de tres capas en este caso permite optimizar la transferencia de información entre el servidor web y el servidor de base de datos. Las comunicaciones entre estos sistemas pueden usar protocolos de comunicación de bajo nivel muy rápidos. Para manejar la recuperación de información de la base de datos se utiliza un middleware eficiente que soporte consultas a la base de datos en SQL.
En algunos casos resulta adecuado extender el modelo cliente-servidor de tres capas a una variante multicapa en la que se añaden al sistema servidores adicionales. Los sistemas multicapa pueden usarse cuando las aplicaciones necesitan acceder y usar datos de diferentes bases de datos. En este caso, un servidor de integración se ubica entre el servidor de aplicaciones y los servidores de la base de datos. El servidor de integración recoge los datos distribuidos y los presenta a la aplicación como si se obtuviesen desde una única base de datos.
Las arquitecturas cliente-servidor de tres capas y las variante multicapa que distribuyen el procesamiento de la aplicación entre varios servidores son intrínsecamente más escalables que las arquitecturas de dos capas. El tráfico de la red se reduce al contrario que con las arquitecturas de dos clapas de cliente ligero. El procesamiento de la aplicación es la parte más volátil del sistema, y puede ser fácilmente actualizada debido a que está localizada centralmente. El procesamiento, en algunos casos, puede distribuirse entre la lógica de la aplicación y los servidores de gestión de datos, en cuyo caso permite una respuesta más rápida a las peticiones de los clientes.
Los diseñadores de las arquitecturas cliente-servidor deben tener en cuenta una serie de factores cuando eligen la arquitectura mas adecuada. En la figura 9 se muestran las situaciones en las cuales las arquitecturas cliente-servidor analizadas aquí son probablemente las más adecuadas.
