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CuandounaempresacreceyseextiendeadiferentespuntosgeogrficossehacenecesariomantenerlaconectividadentrelasdiferentessedesmedianteunaredWAN.Acontinuacin,veremosdiferentestecnologasqueseutilizanparaconectarlasdiferentesLANdeunaempresaseparadasagrandesdistanciasparaformarunasolaredWANquelascontieneatodas.AlolargodelapresentacinvamosavercmopodemosunificarlasdiferentesLANsparapermitirlatransferenciadedatosdesdeunaestacindeunaredLANlocalconunaestacinsituadaenunaLANremota,peronoveremosnadarelacionadoconlaconexindelosequiposalaredInternetparafinescomolanavegacin,etc...

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Una WAN es una red de comunicacin de datos que opera ms all del alcance geogrfico de una LAN. Una de las diferencias entre una WAN y una LAN es que es necesario suscribirse a un proveedor externo de servicios WAN, como una compaa operadora local para utilizar los servicios de red de una portadora WAN. Utiliza enlaces de datos, como la Red digital de servicios integrados (RDSI) y Frame Relay, suministrados por los servicios de portadora para acceder al ancho de banda a grandes distancias. Conecta las ubicaciones de una organizacin entre s, con las ubicaciones de otras organizaciones, con servicios externos (como bases de datos) y con usuarios remotos. Generalmente transportan varios tipos de trfico, tales como voz, datos y vdeo.

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DTE:Equipamientoterminal.Secaracterizapornoofrecersealdereloj,porloquedebeserconectadoconunequipoquerealiceesatareaporel,unDCE.ConsideramosDTEalosPCsoaunrouter quenoofrezcasealderelojenunainterfazdeterminada.DCE:Equipamientodecomunicaciones.Estossistemasofrecensealdereloj.Unejemplotpicoesunmodem.Lasconexionessiemprenecesitansealdereloj,porloqueunodelosextremoshadeproporcionarla.NormalmenteconectaremosunDTEaunDCE.

CSU/DSU:ChannelServiceUnit/DataServiceUnit:Funciona como adaptador entreelordenador yelmedio detransmisin

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COSwitch=Switchdelaoficina central.CPE=Equipamiento delcliente

Equipoterminaldelabonado(CPE):Losdispositivosubicadosfsicamenteenlasinstalacionesdelsuscriptor.Incluyetantolosdispositivosquesonpropiedaddelsuscriptorcomolosqueelproveedordeservicioslealquilaalsuscriptor.Demarcacin(odemarc):ElpuntodondeterminaelCPEycomienzalaporcindelbucledeabonado.Bucledeabonado:Cableado(porlogeneralcableadodecobre)queseextiendedesdelademarcacinhacialaoficinacentraldelproveedordeserviciosWAN.Switch CO(delaoficinacentral):ServiciodeconmutacinquesuministraelpuntodepresenciamscercanoparaelservicioWANdelproveedor.Reddelargadistancia:Switches einstalacionescolectivos(denominadosenlacestroncales)dentrodelanubedelproveedordeWAN.Eltrficodelquerealizalallamadapuedeatravesarunenlacetroncalhaciauncentroprimario,luegohaciauncentrodeseccinyluegohaciauncentrodeportadoraregional(ointernacional)amedidaque lallamadarecorreladistanciahaciaeldestino.

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Laimplementacindelacapafsicavarasegnladistanciaquehayaentreelequipoylosservicios,lavelocidad,yeltipodeservicioens.LasconexionesserialesseusanparaadmitirlosserviciosWANtalescomolneasdedicadasarrendadasqueusanelprotocolopuntoapunto(PPP)odeFrame Relay.Lavelocidaddeestasconexionesvadesdelos2400bitsporsegundo(bps)hastaelservicioT1a1544megabitsporsegundo(Mbps)yelservicioE1a2048megabitsporsegundo(Mbps).Conlacrecientedemandadeserviciosresidencialesdebandaanchadealtavelocidad,lasconexionesdeDSLycablemdemseestnhaciendomspopulares.Porejemplo,unservicioDSLresidencialpuedealcanzarvelocidadesT1/E1conlalneatelefnicaexistente.Losserviciosdecableutilizanlalneadecablecoaxialdeltelevisor.UnalneadecablecoaxialproveeunaconectividaddealtavelocidadqueigualaoexcedeaquelladeDSL.EnunmduloposteriorsepresentarunaexplicacindetalladadelosserviciosdeDSL.

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Elpuertodeconsolayelpuertoauxiliar(AUX)sonpuertosdeadministracin.Estospuertosserialesasncronosnosedisearoncomopuertosdenetworking.Unodeestosdospuertosesnecesarioparalaconfiguracininicialdelrouter.Serecomiendaelpuertodeconsolaparaestaconfiguracininicial.Notodoslosrouters cuentanconunpuertoauxiliar.Cuandoelrouter entraenservicioporprimeravez,losparmetrosdenetworking noestnconfigurados.Porlotanto,elrouter nopuedecomunicarseconningunared.Paraprepararloparalapuestaenmarchayconfiguracininiciales,conecteunaterminalASCIIRS232ouncomputadorqueemuleunaterminalASCIIterminalalpuertodeconsoladelsistema.Entonces,sepodrningresarloscomandosdeconfiguracinparaponerenmarchaelrouter.

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Lossistemasdeconmutacindecircuitossonpartedelaherenciadelossistemastelefnicostradicionales.Entecnologasdeconmutacindecircuitos,cadavezquesedeseatransmitirinformacinesnecesarioestablecerunaconexinydefiniruncircuitoentreelorigenyeldestino,delmismomodoquesucedecuandoqueremosrealizarunallamadatelefnica.EnelcasodetransmisindedatosestossistemasnosonapropiadospuestoqueeltrficodeunPCsecaracterizaporseruntrficoarfagas,locualobligaobienaestablecerconstantementelacomunicacinconelconsecuenteaumentodelatencia,obienamantenerelcanalactivo,quesetraduceenungastoderecursos,puestoqueelcircuitoestarestablecidoyreservadoentodomomento.NormalmenteelcircuitopuedeserutilizadoparamsdeunusuarioquedeseeconectarentredosextremosutilizandoTDM(TimeDivision Multiplexing),quepermitedividirelcanalenslotstemporalesyenvatrficodelosdiferentesusuariosdeformaalternada.Aunasaunqueseaprovechamejorelcanal,elanchodebandadecadausuariosigueestandoreservadomientraslaconexinestestablecida.

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Lossistemasdeconmutacindepaquetenacieroncomounasolucinalmalaprovechamientodeloscanalesobservadoenlastecnologasdeconmutacindecircuitos.Ahoraelemisoryanoestableceningncircuitoprevioalacomunicacin,sinoqueselimitaaenviarlainformacinquedesea.Paraquelaredseacapazdehacerllegaraldestinatariolainformacinesnecesarioaadirciertainformacinencadaunadelastramascomounidentificador.Dependiendodecmoseutiliceesteidentificadorpodemosdistinguirentreredesorientadasaconexinyredesnoorientadasaconexin.Enlossistemasorientadosaconexinseestablecencircuitosvirtuales,demodoquecuandolaredrecibeunpaqueteconundeterminadoidentificador(ej.Direccindedestino)loenvasiempreporelmismocamino,esdecir,queeltrficoentreunorigenAyundestinatarioBsiempreviajarporelmismocaminousandoelmismocircuitovirtual.Enelcasodesistemasnoorientadosaconexinlatransmisinsedecideencadasaltoyjustoenelmomentoenqueserecibelaconexin,demodoquetrficoentredosnodosAyBpuedeviajarporcaminosdiferentesdependiendodelmomentoenqueseenve.

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Laslneasdedicadassonlaopcinmscostosadelasexistentes.Consistenenalquilardeformapermanenteunalneaaunoperadorentredospuntosdeterminadosypreestablecidos.Estopermite,porejemplo,tenerunasucursalconectadaalacentraldeunaempresaentodomomentoycondisponibilidadtotaldelanchodebanda.Puestoquelospreciosdeestaslneasaumentanenfuncindelanchodebandadeladistanciaqueseparaalorigenyeldestinoesconvenientecompararlospreciosdeestosproductosconotrastecnologasantesdetomaracabounadecisin.Paraestetipodeconexionesnormalmenteserequiereunrouter conunpuertoseriealqueseconectarelCSU/DSU,ademsporsupuestodelareddeconmutacindelaoperadora.

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Puestoquelaslneasinternasdelasoperadoresyahacemuchotiempoquedejarondeseranalgicasysetransformaronentecnologadigital,eslgicopensarquelaslneasdeaccesoobuclesdeabonadodeberandemigrarhaciatecnologasdigitales.ConlaslneasRDSIsetratadeextenderelsistemaTDMqueutilizanlasoperadorashastaelmismobucledeabonado.Paraelloseusaobienunprimarioobienunbsico.ElBsicoRDSI:EstformadopordoscanalesB(transportandatos)de64Kbpscadauno,masuncanalD(sealizacin)de16Kbps. Elanchodebandatotalesde144Kbps.ElPrimarioRDSI:Formadopor30canalesB(datos)de64Kbps,yuncanalD(sealizacin)de64Kbps. Elanchodebandatotalesde2048Kbps(64Kbpsseutilizanparaentramado)quecorrespondeaunalinea E1.ElprimarioRDSIenUSAesdiferente,puestoqueusan23canalesB+1canalD,siendoentotal1544Kbps,quecorrespondeaunalneaT1.

LaslneasRDSIseconsideranunaalternativaparaentornosconpocosrequisitosdeanchodebandaycomolneasdebackup deenlacemspotentes.

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Lasoperadorassedieroncuentafinalesdelos80quenecesitabanunareddeconmutacindepaquetesquepermitieraofrecerserviciosconretardosyvariabilidadmuybajos,ascomoelevadoanchosdebanda.Ademsdeberanpermitirtantolatransmisindevozcomodedatosovideo.LasolucinfueATM.ATMesunatecnologabasadaenceldas(notramas),quepermitaofrecerunascaractersticasexcepcionales.Unodesussecretosfueladecisindeutilizarceldas(capadeenlace)detamaofijode53bytes(5cabecera+48datos).Aunqueuntamaodepaquetetanpequeointroducemuchooverhead,tienecomocontrapartidalaventajadeconmutaramuchavelocidadydepoderenviartrficomuyrpidamente.EnATMsepuedenutilizartantocircuitospermanentesPVC,comoconmutadosSVC.

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LatecnologaADSLpermitecombinarvozydatosporelmismopartrenzadodelostelfonostradicionales.Latecnologasebasafundamentalmenteenelusodemltiplesfrecuenciassimultneamenteconsiguiendoanchosdebandasuperiores.LatecnologaDSLescapazdeofrecerunagranvariedaddeserviciosenfuncindelrangodefrecuenciasescogidoparaelenvoylarecepcindedatos.Normalmentelasvelocidadesdebajada(operadora Cliente)sonsuperiorespuestoquelasealsufremenoresinterferencias.EltrficoDSLquellegaaloperadorserecibeenunequipollamadoDSLAM(DSLAccessMultiplexer)queescapazdemultiplexar multiples flujosdeentradadediferentesusuariosutilizandounatcnicaTDM(Timedivision Multiplexing)yreenviarlosporlareddedatosdeloperador,basadaenATM.Lasvelocidadesdetransferenciamximadependenbsicamentedelalongituddelbucledeabonado,esdecir,deladistanciaentreelclienteylacentralmscercanadelaoperadora.Estoesdebidoaqueadistanciassuperioreslasealsedegradaenexcesoynosepuedenutilizarmodulacionestaneficientes.

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Estafiguranosmuestraelesquemadeunaredtpica.Alnivelmsaltotendramosunanillodefibrapticaentrelacabeceraylosnodosdefibra(nomostrado),pormotivosdefiabilidad,quedistribuyelasealdelaCabeceraRegionalaunaseriedeCabecerasLocales.LosdatosenelanillonormalmenteseenvanmedianteSONET/SDH.CadaunadelasCabecerasasuvezreenvalaseal,tambinporfibraptica,aunaseriedeNodosdeFibra,loscualesseencargandeconvertirlaensealelctricayenviarlaporcablecoaxialalosabonados.EltrayectoentreelNododeFibrayelabonado,queeselnicoqueserealizaconcablecoaxial,sueletenerunalongitudmximade300metros.

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Elsistematelefnicoconvencionalestlimitadoporlos3,1KHzdeanchuradelcanalutilizadoparalavoz.AnenelcasodeutilizarRDSIlacapacidaddeuncanalesdetansolo64Kb/s.

Elcabletelefnicodeparesqueunealabonadoconlacentral(denominadobucledeabonado)permitevelocidadesbastantesuperiores,perolanecesidaddeutilizarlainfraestructuratelefnicaapartirdelacentralimpideelusodecanalesdemayoranchuraocapacidad.

Cualquiertecnologaqueconsigaunamayorcapacidaddelbucledeabonadodeberadoptarunadelasdosestrategiassiguientes:

a) Hacerusodemltiplescanalesdetelefnicosparatransmitiresainformacinhaciaeldestino.EstaeslaaproximacinadoptadaporRDSI(elaccesobsicoconsigue128Kb/susandodoscanales).

b) Disponerenlacentraldeunaccesoaunareddedatosindependientedelsistematelefnicoquenoestsujetaalaslimitacionesdeste.EstoesloquehacenlastecnologasxDSL.

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ADSLesunserviciodedatosyvdeodigital,peronoestpensadoparasustituiralserviciodevoz.Paraqueseacompatibleconlatelefonaanalgica,queempleafrecuenciaspordebajode4KHz,ADSLutilizafrecuenciassuperioresa32KHz. RDSIutilizafrecuenciasdehasta80KHz,porloqueparaquecoexistaconADSLesnecesariodesplazarhaciaarribaelespectrodefrecuenciasdeADSL.ADSLsuministraunacomunicacinfulldplex.Parasimplificarsuimplementacingeneralmenteseempleaunrangodefrecuenciasdistintoparacadasentido;estoevitainterferenciasentrelasealdeidaydevuelta,ylosproblemasproducidosporecosdelasealtransmitida.Entotalseutilizaunanchodebandade1MHzaproximadamente.Comointeresaunacomunicacinasimtricaelrangodefrecuenciasserepartedeformadesigual,asignandounapartemuchomayoralacomunicacindescendente.Ademsdequeparalamayoradeaplicacionesinteresaas,tcnicamenteesmasfcilimplementarunrepartoasimtricoqueunosimtricooconlaasimetraopuesta,yaquelainterferenciainducidaporsealesparalelasdegrananchodebandaenelladodelusuarioesmuybajaaltratarsedediferentesviviendas;silassealesdegrananchodebandafueranensentidoascendentelainterferenciaentrediferentesusuariosseraexcesiva,yaquetodosconfluyenenelequipodelacentraltelefnica.

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UnodelosmayoresproblemasdeADSLeslaenormevariacinqueseproduceenlascaractersticasdelaondaelectromagnticatransmitidaenelcabledeparescuandoseutilizaunanchodebandagrande.Enlafigurasemuestralaevolucindelaatenuacinconlafrecuenciaparadoscasosconcretos:unbucledeabonadode3,7Kmdelongitudyunode5,5Km,distanciamximaalaquepuedefuncionarADSL.Comopuedeapreciarseenlagrficaselleganadarnivelesdeatenuacindelasealdemsde90dB,querepresentaunaatenuacindemilmillonesdevecesrespectoalapotenciadelasealoriginal.

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ParareducirlainterferenciaentrelassealesdealtafrecuenciadeADSLylasdebajafrecuenciadelserviciotelefnico,cuandoseinstalaunalneaADSLseponeenelaccesoalaviviendaunseparadordefrecuencias.Esteseparador(tambinllamadosplitterdesunombreeningls)estformadoporunfiltrodealtasfrecuenciasalqueseconectaeltelfonoyunodebajasfrecuenciasalcualseconectaelmdemADSL.Conlamismafinalidadqueenlavivienda,enlacentraltelefnicatambinsecolocaundivisordefrecuenciasalbucledeabonado.LasalidadebajafrecuenciaseconectaalconmutadortelefnicotradicionalyladealtafrecuenciaalDSLAM(DSLAccessMultiplexor)queeseldispositivoquecontienelosmdemsADSLdelosusuarios.ElmdemADSLsedenominatambinATUR(ADSLTransmission Unit Remote).ElDSLAMsellamatambinATUC(ADSLTransmission UnitCentral).LasconexionesADSLsonsiemprepuntoapunto,nohaymediocompartido;portantoelDSLAMhadecontenerunmdemADSLporcadausuarioconectadoalservicio.

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EnestafigurapuedeverseuncasotpicodebucledeabonadoconlosdiversoselementosqueperjudicanlapropagacindelasealADSL.EnprimerlugartenemoselcabledealimentacinquesaledelaCentral.Estecableesdedimetro24(0,5mm)envezdelhabitualde26(0,4mm).Enalgnpuntodelcabledealimentacinseempalmaelcablededistribucinquerecorrerlacalle.Estemazo,quetienemenosparesqueelcabledealimentacin,recorrertodalacalleyasusdiferentesparesseirnconectandolostelfonosdelosabonadosmediantecablesdesuministro(bridgetaps).Undetalleimportanteatenerencuentaesqueelcablededistribucinnuncasecorta,cuandoseconectaunnuevoabonadosehaceempalmandoelcablequeleconectamedianteunpuenteaunparlibreenelcablededistribucin(yempalmandoelparcorrespondienteenelpardealimentacin);despuscuandoeseabonadosedadebajaelparcorrespondientedelcablededistribucinquedalibreparaconectaraotroabonado,peronoseretiranormalmenteelcabledesuministro,yaquenoesnecesario.Elresultadodeestaprctica,habitualentodaslascompaastelefnicas,esquelosbuclesdeabonadotpicamentecontienenvarioscambiosdedimetroyacumulancablesdederivacinquenovananingunapartes;ademssuelehaberpocaoningunadocumentacinalrespecto.TodasestasimperfeccionesdegradandeformanotablelacalidaddelasealalasaltasfrecuenciasalasquetrabajaADSL.

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ElDSLAMseconectanormalmenteaunconmutadorATM,atravsdelcualelusuariopodrteneraccesoalproveedordeInternetconelquehayacontratadoelservicio.Tambinesposibletenerconexionesderedprivadavirtual,porejemploparateletrabajadoresquequieranaccederalaredcorporativadesuempresaatravsdelaconexinADSL.LaprincipalventajadeADSLfrenteaunaconexintradicionaleslanoutilizacindelaredtelefnica(Utiliza soloelbucledeabonado).Estosuponeunconsiderableahorroderecursos,yevitalatarificacinportiempoalaqueestasujetoestetipodeservicios.

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PararesolverelproblemadevariabilidadenlascaractersticasdepropagacindelaondaelectromagnticaenfuncindelafrecuenciaDMTdivideelanchodebandadisponibleenmultituddecanalesestrechos,delosqueasignaunapartealsentidoascendenteyelrestoaldescendente.Conunaanchurasimilaralcanaltelefnicotradicional,cadacanalADSLDMTtieneunaspropiedadessensiblementeconstantesalolargodetodoelrango,conloquenoesnecesariorecurriracomplejasecualizacionesparacompensarlavariabilidaddecaractersticasdelcanal,enatenuacinporejemplo.Adems,siapareceunainterferenciaenunafrecuenciaconcreta(porejemploporunaemisoradeondamediafsicamenteprximaalusuariodeADSL)DMTpuedeinhabilitarelcanalcorrespondienteyslohabrperdidounapequeaproporcindesucapacidadtotal;ademsDMTpuedeadecuarcadaunodeloscanalesactivosalascondicionesambientales,utilizandoparacadacanalelesquemademodulacinquemejorseadaptealacalidaddeste.

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Laasignacindebins altrficoascendenteodescendenteenADSLDMTserealizadeacuerdoconloindicadoenelcuadro.Elcanalascendentepuedellegarhastaelbin 38yeldescendentepuedeempezarenelbin 33;dentrodeesterangosedecideparacadacasoconcretodondeseponeladivisinentreascendenteydescendente.Ademssereservaunbin encadasentidoparafuncionesdecontrol.

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Encadacanalseutilizalatcnicademodulacinptima,deacuerdoconsurelacinseal/ruido.Asesposibleobtenerelmximorendimientodecadauno.Enloscasosmsfavorablesseempleantcnicasdemodulacinquetransmiten16bitsporsmbolo(frentea9bitsporsmboloenelcasomasfavorabledeCAP).Cuandolacalidaddeuncanalestpordebajodelosmnimosaceptablesstedejadeutilizarse,comoocurreenelcanalmsaladerechaenlafigura.EnsuconjuntoDMTesunatcnicaeficienteysofisticada.Peronohaydurosacuatropesetas.AcambiodesusventajasDMThaderesolverelnadasencilloproblemadetenerquemanejarmasde200canalesindependientesdeformasimultnea,repartireltrficoentreellosenelemisoryagruparloenelreceptor.Hastahacerelativamentepocotiempoeraimpensabledisponerdelapotenciadeprocesonecesariaparallevaracaboestastareasenundispositivodembitoresidencial.

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EnestafigurasemuestraelprocesoseguidoparaajustarelcaudaldescendenteenunaconexinADSLenfuncindelascaractersticasdelenlaceylascondicionesambientales.EnprimerlugarelequipoADSLdelacentraltelefnicamandaunasealdepruebaalmdemADSLdelusuario.AnalizandolassealesrecibidaselmdemADSLaveriguacualeslamodulacinptimaencadabin,einformadeelloalequipodelacentraltelefnica,queadecaaslacodificacinutilizadaencadabinalascaractersticasdelenlace.Esteprocesoserealizaparacadasentidodelacomunicacin,empleandolosbinsadecuadosencadacaso.

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Enestecasosesuponeque,adiferenciadelanterior,existeninterferenciasexternasimportantesdebidasadosfactores:porunladounaderivacindelbucledeabonado,probablementedebidaaunresiduonoretiradodeunainstalacinanterior.Estoprovocaqueenciertorangodefrecuenciaslarelacinseal/ruidosereduzcadeformasustancial,conloquelamodulacinelegidaparaesosbinspermiteincluirmenosbitsporbaudioysueficienciatambindisminuye.Porotroladohayotrorangodefrecuenciasenelquesepresentaunafuerteinterferenciadebidaalapresenciadeunaemisoradeondamedia(AM)cercana.EnestecasolainterferenciallegaasermayorquelasealdeADSLporloquelosbinsafectadosseinutilizanporcompleto(enlaprcticalasealdeunaemisoradeAMafectaraadosotresbins,yaquetieneunaanchurade9KHz).

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UBR Unspecifiedbitrate=La capacidad ser laque quede disponible.PCR(Peak Cell Rate)=TasamximadetrficoSCR (Sustain Cell Rate) = Tasa media detrficoMBS(Maximum Burst Size)=Esteparmetrodescribeeltamaomximoquepuedetenerunarfagadeceldas.MedidoenceldasATM.CDTV=Cell Delay Variation ToleranceCPL =Cell Loss Priority =Siesigual1, candidataadescartarseencasodecongestin.

TamaoceldaATM=53bytes(48 Celda+5Cabecera)

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EnestafigurasemuestralaconexindeunapequeaoficinaconvariosordenadoresaADSL,utilizandoparaellounhub/router.Comoelrouter disponedeunanicainterfazEthernetcuyos10Mb/ssoncompartidosporloscuatroordenadores.ElmodemADSLseencuentraintegradoenelequipo.EnalgunoscasoslasinterfacesEthernetsonconmutadas,esdecireltrficodelasdiversasinterfacesdisponiblesnoescompartido.Enestafigurapuedeversetambincomoelsplitter estformadoporunfiltrodealtasfrecuenciasyunodebajasfrecuencias.

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UnodelosproblemasquepresentaelusodeADSLeslainstalacindelseparadordefrecuenciasenlaviviendadelusuario.Estorequierelavisitadeuntcnico,locualencarecedeformaconsiderablelaconexin.Desdefinalesde1997hanaparecidoenelmercadodiversasvariantesdeADSLdenominadasADSLG.Lite quesuprimeneldivisordefrecuenciasencasadelabonado(eldivisorenlacentraltelefnicasemantieneyaqueallnohayproblemasparasuinstalacin).ExistenequiposDSLAMenelmercadoactualmentequepuedeninteroperarindistintamenteconequiposdeusuarioADSLyADSLG.Lite.ADSL:G.Lite estambinunestndarITUT.

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Elsplitter estformadoporunfiltrodealtasyunodebajasfrecuencias.SusupresinaumentalainterferenciamutuaentreeltelfonoyelmdemADSL.ElfiltrodebajasfrecuenciassepuedemantenerintegrndoloenelmdemADSL,conloqueelproblemasereduceareducirlainterferenciaqueproduceneneltelfonolasaltasfrecuenciasdeADSL.Paraelloseadoptandosmedidas:Lafrecuenciamximasereduceaproximadamentealamitad.PorejemploenelcasodeutilizarmodulacinDMTADSLG.Lite usasolohastaelbin 127(552KHz),ylamodulacinmseficientequeempleaesla256QAM(8bits/simbolo).Sereducelaintensidaddelasealascendentealacuartaparte,esdeciren6dB.Lasealdescendentenoplanteaproblemaporquellegayamuyatenuadaaltelfonodelabonado(recordemosqueenelladodelacentralsquehaysplitter).ComoconsecuenciadelasmodificacionesintroducidasenADSLG.Lite sereduceenciertamedidaelrendimientodelsistema.PorejemplolamodulacinmseficienteempleadaenDMTtransmite8bitsporsmbolo(frentea16enADSLnormal).EnalgunasvariantesdeADSLsplitterless sehanconseguidocaudalesdescendentesde7Mb/s.Enelsentidoascendenteseproduceunamayorreduccindelcaudaldebidoalareduccinenlapotenciadelasealemitida.

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Seestimaqueel10%delosusuariosdetelefonanopuedeutilizarADSLporquesubucledeabonadotieneunalongitudmayorde5,5Km.Enotro5%labajacalidaddelcable(debidoacambiosdegrosor,empalmes,etc)impidedisponerdelservicio.Aveceslosproblemassonresolublesyelserviciopuedeofrecersedespusdeacondicionarelbucledelabonado.Aunqueel85%delosusuariosdetelefonasipuedeutilizarADSLnoesposibledargarantasapriori,nisabercualserlavelocidadmximautilizable,esprecisohacerpruebasymedicionesencadacaso.EstaincertidumbreeselprincipalproblemadeADSL,yaquenosepuedeasegurardeantemanoladisponibilidaddelservicio.Ademselrendimientopuedevariarconeltiempoenfuncindecondicionesambientalesyfactoresajenosalabonado.EnelcasodeRADSLlasvariacionespuedenproducirseinclusoenunamismasesin.OtroinconvenientedeADSLessusensibilidadainterferenciasexternas,sobretodolasproducidasporlaradiodifusinAMdeondalargayondamedia,quecaendentrodelrangodefrecuenciasutilizadoporADSL.DadoqueelcableutilizadonoescoaxialyquelasealenelreceptoresextremadamentedbilADSLesespecialmentesensibleacualquiertipodeinterferencias.

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TantosiseutilizaCAPcomoDMTlosmdemsADSLnegocianentreslaformacomovanatransmitirlosdatos(tipodemodulacin,anchuradecanalenelcasodeCAPousodeloscanalesenelcasodeDMT);unavezpactadaslascondicionesstaspermanecaninalterablesdurantetodalasesin.Sinembargoavecesocurrenmodificacionesenlaredquemejoranoempeoranlascaractersticasdelaconexin,porejemplounainterferenciaqueaparecesbitamenteenunafrecuenciaconcretapuedeincrementarlatasadeerroresdeuncanalhastadejarloinservible.Encondicionesnormalesseranecesarioreiniciarlosmdemsparaqueseprodujeraunanuevanegociacin.ConRADSLestoseconsiguedeformaautomtica.Losmdemsestnmonitorizandocontinuamentelacalidaddelaconexinparamodificar,enmsoenmenos,elcaudaltransmitido.EstoesalgoanlogoaloqueocurreconlosmdemsderedconmutadaV.34(28,8Kb/s)yV.34+(33,6Kb/s),quepuedenrenegociaramasoamenoslavelocidaddelacomunicacinRADSLesunacaractersticadisponibleactualmenteenlamayoradelasimplementacionesdeADSLydeADSLG.Lite.

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ADSLeselmiembromsdestacadodeunafamiliadetecnologasglobalmenteconocidascomoxDSL.Nosreferiremosahorabrevementealrestodeloshermanos.Todossecaracterizanpornohacerusodelaredtelefnicaconvencional,puestoqueempleanunareddedatosdispuestaalefectoapartirdelacentraltelefnicaconlaqueconectaelbucledeabonado.Laprincipalventajadeestetipodeserviciosdesdeelpuntodevistadeloperadorradicaprecisamenteenlanoutilizacindelainfraestructuratelefnicaparalatransmisindelosdatos.

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LosdesarrollosquedesembocaronentodoelconjuntodetecnologashoyconocidascomoxDSL tuvieronsuorigenaprincipiosdelosaos80enloslaboratoriosdeinvestigacindelaBell.Loqueentoncesseperseguanoerarealmenteconseguirunaccesoresidencialdealtacapacidad,sinodisponerdeunmecanismoquepermitieraestablecerenlacespuntoapuntosimtricosdealtacapacidadparainterconectarcentralestelefnicasconunoovariosparesdecobreparatransmitirporlmltiplesconversaciones(porejemplounenlaceE1de2,048Mb/spuedetransmitir30conversacionessimultneamente).ElresultadodetalesinvestigacionesfueHDSL,queeslatecnologaxDSL msantiguaymsextendida,puesesdesdehacevariosaoslatcnicahabitualparaconstituirenlacesde2Mb/s.SinembargoHDSLnoesunatecnologaapropiadaparaserviciosdeaccesoresidencialpuestoquerequieredosotresparesdehilos,enfuncindeladistancia,cosanodisponiblenormalmenteenviviendas.AdemsHDSLnoreservalasbajasfrecuencias,porloqueesincompatibleconelserviciodevoz.PorltimoHDSLutilizaelmismorangodefrecuenciasenambossentidos,locuallohacemssensiblequeADSLaecoseinterferenciasentreelcanalascendenteydescendente,ascomoaproblemasdecableado.

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SDSLessimilaraHDSL,peroutilizaunpardehilosnicamente;alnorepartirlainformacinenvariosparestienequetransmitirfrecuenciassuperiores(conlocualelalcancesereduce),ouncaudalmenor,oambascosas.AlutilizarsolounpardehilosSDSLresuelveunadelaslimitacionesquepresentabaHDSLcomoaccesoRBB,perosemantienenlasdemsobjeciones,especialmentelarelativaalaincompatibilidadconelserviciodevoz.AdiferenciadeHDSLSDSLnoesttodavaestandarizado.

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AlhablardeADSLvimosquelacapacidaderafuncindeladistancia,conunmximode8,5Mb/sparadistanciasde2,7Km.VDSLesunatcnicaanlogaaADSLquepermiteconseguircapacidadesanmayorescuandolasdistanciassonmenores;podemosdecirpuesqueVDSLeselADSLdecortasdistancias.VDSLesalgobastantenovedosoquenoestaunestandarizadoyalgunosdetallesdesuimplementacinestnpordecidir.ComoenADSLelcaudalmximoensentidodescendentedependedeladistanciaacubrir,segnsemuestraenlatransparencia.Paraelsentidoascendentesebarajanvariasposiblesalternativas,aunquelasprimerasversionesdeVDSLseguramenteincorporarnlaasimtricadebajavelocidad.Dadoquelamayoradelosabonadosseencuentraamasde1,5KmdesucentraltelefnicalaimplantacindeunservicioVDSLrequiereinstalarequiposdedistribucinenbastidoresdeintemperie,enlaaceradecadamanzanaporejemplo,realizandolaconexinporpardecobreapartirdeall.EstaestructuraesloquesedenominaFiber ToThe Curb (FTTC)oFibraHastaLaAcera(curb =aceraeningls).

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EnestagrficapuedeapreciarseladisminucindelacapacidaddeunenlaceVDSL/ADSLconladistancia.Elpuntodeinflexinenlacurvaaladistanciade1,4KmmarcaellmitemximodefuncionamientodeVDSL.EvidentementeADSLpuedefuncionaradistanciasmenoresde1,4Km,perodebidoalaformacomoestdiseadolacapacidadmximayanoaumenta,mantenindoseentornoa8Mb/s.

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AlhabersedesarrolladocomomediodeaccesoRBBVDSLutilizaunpardehilosyescompatibleconelserviciodevoz,comoADSL.Aunqueutilizavelocidadessuperiores,desdeelpuntodevistatcnicoVDSLesmssencilloqueADSLyaquelasmenoresdistanciasreducenconsiderablementelosproblemastcnicos.VDSLseencuentratodavaenprocesodeestandarizacin.Sehanrealizadoalgunasexperienciaspilotoyexistealgnserviciocomercialenmbitosmuyreducidos,perorealmenteannosepercibelademandadecapacidadestanelevadasparaaplicacionesdeaccesoresidencial.

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EnestafigurasemuestraunejemplocompletodecmosedisearalaarquitecturadeunaredADSL.EnprimerlugarlosusuariosconectaransusordenadoresalrouterADSL,normalmentemedianteunaconexinEthernet10BASET.ElrouterADSLseconectamedianteelpartelefnicoconlacentral,dondeelDSLAMactacomomdemyconmutadorATM.ElDSLAMseconectamediantelaredATMdeloperadorconunrouter,queeselqueledarsalidaaInternet.CuandoelusuariocontrataelservicioADSLconunoperadorsteconstituyeuncircuitovirtualpermanente(PVC)ATMtipoCBR,esdecirconuncaudalconstante,sibiennormalmentedichocaudalesasimtrico.DadoquediferentesusuariosaccedernalrouterporlamismainterfazseleasignaacadaunounnmerodeVPI/VCIdiferente.ObsrvesequeeloperadorconelquesecontrataelservicioADSLpuedenoserelmismoquegestionaelbucledeabonado,puestoquelaredATMpermiteestablecerelPVCatravsdedistanciasarbitrariamentegrandes.UnavezconstituidoslosPVCyaesposibleasociardireccionesIPacadadispositivo.Normalmenteseconstituyeunasubredformadaporcadainterfazdelrouteryelconjuntodeusuariosquedependendeel(enelejemplodelafigurala192.76.100.0/25).EstaesunaorganizacinhabitualenredesNBMA(NonBroadcastMultipleAccess)comoATM,FrameRelayoRDSI.

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LasredesCATVaparecieronenlosEstadosUnidosen1949pararesolverlasmalascondicionesderecepcindelasealdetelevisinquesedabanendeterminadasciudades,aldeasobarriospororografauotrasrazones.Lasolucinconsistaeninstalarunaantenaenunsitioelevadoconbuenascondicionesderecepcin,ydesdealldistribuirlasealmediantecablecoaxialalosusuarios.Elhechodequelaantenasecolocaraenunlugarelevadodiolugaraladenominacindownstreamohaciaabajoqueseutilizaparadescribirlacomunicacinenelsentidodelcentroemisorhaciaelusuario.Seutilizacablecoaxialde75 comoeldeantenadetelevisinperonormalmenteconunapantallamientomayor,locualleconfiereunamenoratenuacin,condicinnecesariaparacubrirgrandesdistancias.Paramantenerunniveldesealadecuadosecolocanamplificadorescada0,5 1,0Km.Ladistanciaentreamplificadoresesfuncindelacantidaddeusuariosencadatramo(amasusuariosmenordistancia)ydelafrecuenciamximaqueutilizaralared(amayorfrecuenciamximamenordistancia).EstafrecuenciamximaeraenlasredesCATVantiguasde300400MHz(actualmentelasredessediseanparapoderfuncionarafrecuenciasdehasta1GHz).Hastafinalesdelosaos80lasredesCATVeranunidireccionales.Nosecontemplabalanecesidaddeutilizarlasensentidoascendente,porloquelosamplificadoresutilizadossolamenteamplificabanlasealhaciaabajoyactuabancomovlvulasqueimpedanlapropagacindesealesensentidoascendente.

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AqutenemosunejemploderedCATVclsicaunidireccionalqueutilizacablecoaxialnicamente.Elcentroemisor,ocabeceradelared,puedetenerunaantenadesuperficieparacaptarlaprogramacinnormal,variosreceptoresdecanalesvasatliteyunaseriedecanalesdeprogramacinpropia.Todasestassealessedistribuyencombinadasendiferentescanalesalosabonadosatravsdelareddecablecoaxial,quepuedeabarcarmuchosmilesdeusuarios(FDM,multiplexacin pordivisinenfrecuencia).DebidoalanecesidaddecolocaramplificadoresenlasredesCATVcoaxialeslasealpodatenerqueatravesarhasta50amplificadoresparallegaraalgunosusuarios.Cadaamplificadordegradabalasealunpoco,ylaprobabilidaddeaverasaumentabaalhabertantoselementosenserie.Dadoqueladebilitacindelasealnosolodependadeladistanciasinotambindelnmerodeabonadosconectadosencadatramoeramuydifcilsaberaprioricuandohacafaltaaadirunamplificador,conloquelainstalacinsehacadeformaemprica,noplanificada.Estocomplicabaconsiderablementeelmantenimientodelared.

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PararesolverlosproblemasdegestinymantenimientodelasredesCATVcoaxialesafinalesdelosaos80empezaronaaparecerredesCATVconlaarquitecturadenominadaHFC(Hibrid Fiber Coax).Estaconsisteendosnivelesjerrquicos,elprincipalformadoporuntendidodefibrapticacontopologadeestrellaquedistribuyelasealdesdeelcentroemisorhastacadazonadelaciudad.Encadazonahayunnodo(normalmenteunarmarioubicadoenlaacera)queseencargadeconvertirlasealpticaenelctricaparasudistribucinfinalencablecoaxialalosabonados.Cadazonaabarcade500a2000viviendas.Debidoalamenordistanciaacubrirelnmerodeamplificadoresmximoesde5(enmuchasredesnuncahaymsde23),conlaconsiguientemejoraencalidaddelasealysencillezdemantenimiento.UnelementocrucialenlaimplantacinderedesHFCfuelaposibilidaddeenviarlasealanalgicadetelevisinporfibrapticasinnecesidaddeconvertirlaendigital.LasredesHFCtambinfacilitaronlautilizacindelaredparatrficoascendente.Estopermitalaboresdemonitorizacinyserviciostalescomoelpagoporvisin.Dadoquelasealdetelevisinutilizaelrangodefrecuenciasaltas(50400MHz)paraelsentidodescendente,seutilizanfrecuenciaspordebajode50MHzparaelascendente.Secolocanamplificadoresensentidoascendenteparaelrangodebajasfrecuencias,quenointerfierenenlapropagacindelasealdescendente.EnEspaa,dadoquelamayoradelasredesCATVsonderecientecreacin,casitodassondeltipoHFC.

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EstafiguranosmuestraelesquemadeunaredHFCtpica.Alnivelmsaltotenemosunanillodefibraptica,pormotivosdefiabilidad,quedistribuyelasealdelaCabeceraRegionalaunaseriedeCabecerasLocales.LosdatosenelanillonormalmenteseenvanmedianteSONET/SDH.CadaunadelasCabecerasLocalesasuvezreenvalaseal,tambinporfibraptica,aunaseriedeNodosdeFibra,loscualesseencargandeconvertirlaensealelctricayenviarlaporcablecoaxialalosabonados.EltrayectoentreelNododeFibrayelabonado,queeselnicoqueserealizaporcablecoaxial,sueletenerunalongitudmximade300metros.

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EsteesquemarepresentalaarquitecturatpicadeunaredCATVHFCbidireccionalpreparadaparaofrecerserviciosdetransmisindedatos.ApartedelosequiposutilizadosparaladistribucindelasealdetelevisinencontramosenelcentroemisorelCMTS(CableModemTermination System).Enlaviviendaademsdeltelevisortenemoselcablemdem,queconectaelordenadoralaredCATV.Tantoelcanalascendentecomoeldescendentesoncompartidos,perograciasalaestructuradelaredHFCsolosoncompartidosporlosusuariosdeunazona,noentrezonasdiferentes.Enfuncindeladensidaddeusuariosdelserviciodedatosdecadazonaeloperadorpuedeadoptarlassiguientesestrategias:Siladensidadesbajapuedeagruparvariaszonasenunmismocanalcompartido,conloqueaefectosdedatossecomportatodocomounamismazona.Siladensidadesaltapuedeasignarvarioscanalesascendentesy/odescendentesaunamismazona,conloqueelresultadoesequivalenteadividirlazonaendos.Comoveremosluegoenelcasodeloscanalesascendentestambinesposiblejugarconlaanchuradelcanal.

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EstafiguranosmuestraloselementosbsicosquepermitenlacomunicacinenunaredCATVHFC.EnprimerlugartenemoseldenominadoCMTS(CableModemTerminationSystem)queeseldispositivoqueseencargadeenviarlosdatosensentidodescendentemoduladosporelcanaldetelevisinelegidoalefecto,ascomoderecogerdeloscablemdemsdelosusuarioslosdatosquestosenvanatravsdelcanalascendenteasignado.GeneralmenteelCMTSesunrouter quedisponedeinterfacesespecficasderadiofrecuenciapararedesCATV.ElCMTSseubicanormalmenteenlaCabeceraLocal.Deallseconectaalrestodelared(lareddetransporte)yalaInternetporalgunatecnologadereddereaextensa,porejemploPOS(Packet over SONET).LohabitualesqueelCMTSseconecteconotrorouter ubicadoenlaCabeceraRegionalyatravsdeesteaccedaaInternet.Porsuparteelusuariodisponedeuncablemdem,dispositivoqueseencargadesintonizarelcanaldetelevisinelegidoparalosdatosyextraerlosquelecorresponden,esdecirlosquevandirigidosal.Tambindebedeenviarlosdatosderetornoporelcanalascendentecorrespondiente.Existendiversasformasdeconectarelcablemdemalordenadordelusuariofinal.DeentreellaslamsfrecuenteesutilizarunaconexinEthernetde10Mb/s,queesunainterfazdealtavelocidadybajocostoparaprcticamentecualquierordenador.MientrasqueelCMTSesnormalmenteunrouter elcablemdemsueleserunpuentetransparente,aunquetambinexistencablemdemsqueactancomorouters.

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CuandoseutilizaunaredCATVparatransmitirdatossereservauncanaldetelevisinparaelsentidodescendente.Segnseutilicelanormaamericana(NTSC)oeuropea(PALoSECAM)elcanaltendrunaanchurade6u8MHz,respectivamente.ParaelsentidoascendenteenlasredesCATVHFCseutilizaelrangodefrecuenciasbajasenelquelosamplificadoresactanensentidoinverso.Enesterangosepuedendefinircanalesdediversasanchurasentre0,2y6,4MHz.

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Lamenorrelacinseal/ruidodelasealascendentesedebeadosrazones:Elrangodefrecuenciasutilizadoesmassuciodesdeelpuntodevistaelectromagntico,esdecirestmassujetoainterferenciasexternasdetodotipo.Enelsentidoascendentelosamplificadoresrecogenlasealdetodoslosabonadosdelazona;unamanipulacinincorrectadeunabonadoensutelevisorpuedeintroducirruidoenlaredqueseramplificadoyafectaratodoslosusuariosdelazona.Estoseconocecomoefectoembudo.LasredesCATVantiguas(coaxialespuras)nollegabangeneralmenteafrecuenciastanelevadascomolasredesHFCpordosrazones:Losequiposantiguosfuncionabanafrecuenciasmsbajas.Lasfrecuenciaselevadassufrenunamayoratenuacinencablecoaxial,conloqueelnmerodeamplificadoresnecesariosaumenta.

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DentrodelrangodefrecuenciasutilizadoporlasredesCATVHFCparaelsentidoascendenteseencuentranmultituddebandasasignadasadiversosserviciostalescomoradiodifusincomercialdeondacorta,radioaficionados,bandaciudadana,finesmilitares,navegacinareaynaval,etc.Aunqueelcablecoaxialaslabastantebiendeestasemisiones,enalgncasopuedenintroducirinterferencia,porloqueesconvenienteevitarlas.Lasmasnocivasenestesentidosonlasbandasderadiodifusincomercialporquetienenemisorasdemuchapotencia,ylasderadioaficionadoybandaciudadana,porqueaunquesondebajapotenciaelemisorsepuedeencontrarmuycercadelusuariodelareddecable.EstafiguramuestralaspartesdelabandaascendentequenosedebenutilizarenredesCATV.Enmuchoscasoslasoperadorasoptanpornohacerusodelasestrechasbandasqueaparecenpordebajode30MHz,aunquelastcnicasdeecualizacinydecorreccindeerroresmsrecientespermitencompensarconbastanteefectividadlasinterferenciasqueseproducenenestasbandas.

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LastcnicasdemodulacinempleadasenredesCATVsondiferentesensentidoascendenteydescendente,yaquelamenorrelacinseal/ruidodelcanalascendenteobligaautilizartcnicasmasrobustasqueeneldescendente.DeacuerdoconloquecabraesperarporlaLeydeShannonlasmodulacionesmasresistentesalruidotienenunaeficienciaenbits/smbolomenor.EnascendenteseempleanormalmentelamodulacinQPSK,pudiendoalternativamenteemplearla16QAM,querequiereunarelacinseal/ruido3dBmayor,ola64QAMconunarelacinseal/ruido4dBmayor.Ademsdeunamayorcalidaddelcanalestasmodulacionestambinsuponenunamayorcomplejidaddeloscircuitosyportantounmayorcosto.Endescendenteseutilizanormalmentemodulacin64QAM,pudiendoemplearsetambin256QAM.Aqudenuevolamayoreficienciarequiereunamayorcalidaddelcanalysuponeunmayorcostodelosequipos.Debidoalmayorcostode16QAMy64QAM(ascendente)y256QAM(descendente)engeneralseprefiereutilizarQPSK(asc.)y64QAM(desc.)yrecurriralautilizacindecanalesadicionalescuandosenecesitamayorcapacidad.

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EnestatablasecomparalacapacidaddelosdistintostiposdecanalesascendentesydescendentesenredesCATVenfuncindesuanchuraydeltipodemodulacinutilizado.Comoyasabemoselnmerodesmbolostransmitidosporsegundonopuedesuperarlaanchuradelcanalenhertzios;enrealidadhadeseralgomenor,paraasegurarunasuficienteseparacinentrecanalescontiguos.Enloscanalesascendenteselnmerodesmbolosporsegundoesentodosloscasosun20%inferioralaanchuradelcanal,conloquesetieneunmargendeseparacindel10%acadalado.Losdescendentes,quepuedenserde6u8MHzdeanchurasegnseutilicelanormaamericana(NTSC)oeuropea(PAL),tienenunmargendeaproximadamente500KHzacadalado.Sabidoelcaudalensmbolos/sylosbitsporsmbolocorrespondientesaltipodemodulacinutilizadoesfcilcalcularelcaudalenbits/s.Sinembargohayquetenerencuentaqueestossonloscaudalesanivelfsico.Debidoaloverhead introducidoporelcdigocorrectordeerrores(FEC)yotrosfactores(elprotocoloMACporejemplo)loscaudalesaprovechablessonaproximadamenteun15%inferioresenelsentidoascendenteyun10%menoreseneldescendentequelosrepresentadosenlatabla.

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LacapacidadtotalparadatosdeunaredCATVdependedelnmerodecanalesqueutilicemosencadasentido,ydeltipodemodulacinempleado.SuponiendoqueunaredCATVseutilizaraparatransmitirdatosexclusivamentepodramosdefinirensentidodescendente96canales,quea55,6Mb/sdecapacidad(modulacin256QAM)nosdaraunacapacidadtotalde5,338Gb/s.Enelsentidoascendentepodemoscomomximoutilizar261canalesde200KHzdeanchura,cadaunoconunacapacidadde1120Kb/s(modulacin128QAM),locualdauntotalde292,32Mb/s.EstacapacidadestaradisponibleparacadazonadeunaredHFC,yaquelaasignacindecanalesserealizadeformaindependienteparacadazona.VemospuesquelacapacidaddetransmisindedatosdeunaredCATVesconsiderable.

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AquserepresentandosejemplosdeasignacindecanalesenunazonadeunaredCATV.Enelejemplodelaizquierdaseasignauncanaldescendentede8MHzyunoascendentede1,6MHz;estoscanalessoncompartidosportodaslasviviendasdelazona.Enelcasodeladerechatodaslasviviendascompartencomoanteselmismocanaldescendente,peroenelsentidoascendenteseutilizandoscanales.Unoescompartidoporlasviviendas1y3,mientrasqueelotrosededicaalavivienda2.Presumiblementeesteusuariohacontratadounamayorcalidaddeservicioquelosotrosdos,porloquesucablemdemestasintonizadoadichocanal.Eloperadordelaredpodraofrecerunserviciopremiumenelqueelnmerodeusuariosporcanalfueramenordelohabitualparareducirlosproblemasdecongestin.Esteserviciopremium podraserdeespecialintersausuariosdenegocios,noresidenciales,queademspuedentenerunespecialintersenmejorarelrendimientodesuconexinenelcanalascendentesidisponendealgnservidorwebosimilarensusoficinasparaelaccesoremotodesusclientes.

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Enunprincipionohabaestndaresqueespecificaranelfuncionamientodeloscablemdems,porloquenoeraposiblelainteroperabilidadentreequiposdediferentesfabricantes;todosloscablemdemyCMTSdeunareddebanserdelmismofabricante.En1994elIEEEpusoenmarchaelsubcomit802.14conelfindeelaborarunestndarparalatransmisindedatosenredesCATVquefueraconsistenteconelconjuntodeestndares802.Lapublicacindelprimerborradorserealizen1998,perodebidoalamultituddeproblemasquerodearonaestesubcomitsedisolvienel2000sinllegaraaprobarningnestndar.Alavistadelalentitudconlaqueavanzabaelcomit802.14unaseriedeoperadoresderedesCATVdeEstadosUnidosseasociaronen1996ycrearonelMCNS,consorcioquetenalafinalidaddeelaborarunestndarderedesCATVenpocotiempo.Dichoestndar(denominadoDOCSIS1.0)estuvolistoenmarzode1997.En1998seelaborunaadaptacineuropeadelanorma,denominadaEuroDOCSIS.Enabrilde1999sepublicDOCSIS1.1yenenerode2002DOCSIS2.0PorotroladoDAVIC,organizacincreadaparaeldesarrollodeestndaresenmateriaaudiovisual,elaborafinalesde1996supropioestndarderedesCATV,denominadoDAVIC1.2.DAVICesunaorganizacinconfuerteimplantacineuropea,perosusestndaresdecablemodems nollegaronaextendersemuchoyhoyendahancadoendesuso.

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channel bounding=agregacindecanalesparapoderalcanzarmayoresratiosdetransferenciatantoensubidacomoenbajadaFEC forwarderrorcorrection (correccindeerrorporanticipo)

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Apesardesumayoroverhead entelevisindigitalsiempreseempleancdigoscorrectores,llamadosFEC(ForwardErrorCorrection).Noseraposibleemplearcdigosdetectoresporquenosepuedepedirretransmisindebidoatresrazones:Lacomunicacinentelevisindigitalesnormalmentesimplex;alnohabercanalderetornoelreceptornopuedepedirretransmisin.Setratadeunacomunicacinbroadcast,esdecirdeunemisoramuchosreceptores.Anenelcasodedisponerdeuncanalderetornonoserafactiblequeelemisoratendieralaspeticionesderetransmisinoriginadasporlosreceptores(quepodransermiles).Altratarsedeinformacinentiemporealelretardointroducidoporlaspeticionesderetransmisinseraexcesivo.Dichodeotromodo,paracuandolainformacinerrneallegaracorrectamenteyanoseratilpuestoqueelreceptoryahabratenidoquereproducirinformacinposterior(fotogramasosonido).SeempleancdigosFECReedSolomon.Eloverhead introducidoporelFECesdeun810%aproximadamente.GraciasalFECelBER(BitErrorRate,probabilidaddeerroraltransmitirunbit) tpicopuedepasarde105 a1010,omenos;estorepresentaunerrorporhoraenunaemisinMPEG2de3Mb/s,valorqueesaceptableentodaslasaplicacionesnormales.

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AmenudoloserroresensistemasRBBsedebenainterferenciaselectromagnticasexternastalescomoarranquedemotores,etc.,queprovocanruidoduranteperodosbrevesdetiempo(deentre1y100s).Estoprovocaqueloserroresseproduzcanagrupadosoarfagas.LoscdigosFECresultanmsefectivoscuandoloserroresseencuentranrepartidosenlasecuenciadedatos,porloqueparamejorarsueficaciaelFECsecalculasobreunasecuenciamodificadadelosbitsatransmitir.Estecambiodeordenconocidocomointerleaving aumentaelretardo,yaqueelreceptornopuedeverificarlasecuenciaoriginalhastadespusdehaberrecibidotodoslosbitsutilizadosenelclculodelFEC.PorejemploenredesCATVelinterleaving puedeconfigurarseparaprotegersedeerroresarfagasdeentre5a220s,introduciendoparaelloretardosde95a4000s,respectivamente.

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AmenudoloserroresensistemasRBBsedebenainterferenciaselectromagnticasexternastalescomoarranquedemotores,etc.,queprovocanruidoduranteperodosbrevesdetiempo(deentre1y100s).Estoprovocaqueloserroresseproduzcanagrupadosoarfagas.LoscdigosFECresultanmsefectivoscuandoloserroresseencuentranrepartidosenlasecuenciadedatos,porloqueparamejorarsueficaciaelFECsecalculasobreunasecuenciamodificadadelosbitsatransmitir.Estecambiodeordenconocidocomointerleaving aumentaelretardo,yaqueelreceptornopuedeverificarlasecuenciaoriginalhastadespusdehaberrecibidotodoslosbitsutilizadosenelclculodelFEC.PorejemploenredesCATVelinterleaving puedeconfigurarseparaprotegersedeerroresarfagasdeentre5a220s,introduciendoparaelloretardosde95a4000s,respectivamente.

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Elcanalascendenteescompartido,peroestonoplanteaproblemasdeseguridadyaquelainformacinsolopuedeserrecibidaporelCMTS.Enelsentidodescendenteenprincipioloscablemdemsfiltraneltrficonodirigidoaellos,comohacenlastarjetasLANenunaredlocal,peroaligualqueaquellasuncablemdempuedeponerseenmodopromiscuoconloquecapturatodoeltrficoqueviajaporelcanaldescendente,vayaaonodirigidoael.PorestoseprevlaposibilidaddequeelCMTSenvealoscablemdemslainformacinencriptada medianteclavesDESde56bits,locualdaunniveldeproteccinaceptableenlamayoradesituaciones.EnlaprcticalasoperadorasnosuelenutilizarlaencriptacinyaquesuponeaumentarlacargadeprocesoenelCMTS,quehadeenviartrficoamuchoscablemdemssimultneamente.AlasinterfacesdelaredCATV,tantodelCMTScomodeloscablemdems,selesasignandireccionesMACglobalmentenicasde48bits,comolasdecualquierLAN.TodaslastramasenviadasalaredvanacompaadasdelascorrespondientesdireccionesMACdeorigenydestino.Dadoqueelmediofsicoescompartidoesposiblerealizaremisionesmulticast,conelconsiguienteahorrodecapacidad.Porejemplosepuedeefectuarunaemisindevdeodealtacalidadatodalaredenmodomulticast,consumiendoesecaudalsoloenaquellaszonasdondehayaalgnusuariosiguiendolaemisin,independientementedelnmerodeusuarios.

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LaredCATVesunmediocompartidosingular;alnosersimtricoelmediofsicotampocoloessufuncionamiento:elCMTSgobiernalaredylosCMs selimitanacumplirsusrdenes.DebidoalaformacomofuncionalaredlacomunicacinentredoscablemdemssiempreserealizaatravsdelCMTS,aunenelcasodequeambosusuariosseencuentrenenlamismazonaycompartanloscanalesascendenteydescendente.Asporejemplo,apesardequedosusuarios compartanloscanalesascendenteydescendente,siunusuarioquieretransmitiralgoal otrousuariotendrqueutilizarelcanalascendenteparaenviarlainformacinalCMTS,elcuallareenviarlaporelcanaldescendentealdestinatario.

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EnsentidodescendentealhaberunnicoemisornohaynecesidaddeimplementarningnprotocoloMACenlasredesCATV.LastramassonsimplementeenviadasporelCMTSyrecibidasporelcorrespondientedestinatario.Ensentidoascendentehaymltiplesemisores(todosloscablemdems)queademssonincapacesdeverseentres.Portantopuedehabercolisionesentredosomascablemodems queintentantransmitiralavez.EsprecisopuesimplementarunprotocoloMAC.Debidoalaimposibilidaddeloscablemodems decaptarlasealdelcanalascendentenopuedeutilizareningunodelosprotocolosMACtradicionales(Ethernet,Token Ring,etc.).EnsulugarseutilizaunprotocolobasadoenlaasignacindecrditoporpartedelCMTSaloscablemdemsparaquepuedantransmitir.Estecrdito,medidoenunidadesdenominadasminislots,loasignaelCMTSaloscablemdemsquelosolicitan.CuandouncablemdemtienealgoquetransmitirsolicitaalCMTSelnmerodeminislotsnecesarioysteselosotorgaenbasealadisponibilidad,perfildelusuariosolicitante,recursosconsumidos,polticasdeuso,etc.Loscablemdemsenvanlassolicitudesdeminislotsporelcanalascendenteutilizandominislotsnoasignados,porloqueesposiblequeseproduzcancolisionesentredoscablemdemsquesolicitanalavezlaasignacindeminislots.CuandoestoocurreseentraenunprocesoderetrocesoexponencialbinariosimilaraldeEthernet.Puestoquelassolicitudesdeminislotssonmensajesdemuycortaduracinlaprobabilidaddecolisinesmuyreducida.AlconcentrartodaslasfuncionescomplejasdelprotocoloMACenelCMTSloscablemdemspuedenserdispositivosdebajocosto,queesunodelosobjetivoseneldiseodelprotocolo.

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EstafiguramuestraelfuncionamientodelprotocoloMACenunaredCATV.ElCMTStransmiteporelcanaldescendente,ademsdeltrficotildirigidoaloscablemdems,elcorrespondientemapadeasignacindeminislots,queincluyeinformacinsobreelusoqueloscablemodems puedenhacerdelosminislotsdisponibles.Losminislotspuedenperteneceraunodelossiguientestrestipos:Asignados:Estosminislos (representadosconvalosenlafigura)sonlosqueestnasignadosporelCMTSacablemdemsquepreviamentehanrealizadounasolicitud.Cadacablemdemrecibeelnmerodeminislotsrequeridos.Libres:Estosminislots(representadosporrectngulos)puedenserutilizadoslibrementeporloscablemdemsparasolicitaralCMTSasignacionesdeminislots.Enestosintervalospuedenproducirsecolisiones.Mantenimiento:Estosminislots(representadosconrombosenlafigura)estnreservadosparamensajesdecontroldelaredynoestnportantodisponiblesparasuusoporloscablemdems.Unejemplodeestoseraelintercambiodemensajesderegistroyconfiguracinqueseproducecuandouncablemdemseenciendeoseconectaalared.LaduracindeunminislotesconfigurableporelCMTS.Suvalorpordefectoesde64smbolos(16bytesconQPSK,32con16QAMy48con64QAM).Entiempoestoequivaleaentre12,5y400ssegnlaanchuradelcanal(de6400a200KHz,respectivamente).

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ElintercambiodeinformacinentreelcablemdemyelCMTSserealizamediantetramasethernet.Lacomunicacinentreambosobedeceelfuncionamientodelospuentestransparentesdeacuerdoconloestablecidoenelestndar802.1D.PortantolacomunicacinCMCMTSsepuedeasimilaraladedospuentesremotos.Estafiguramuestralosprotocolosqueintervienenendichacomunicacin.PorencimadelacapafsicaylasubcapaMACapareceunprotocolodenominadoLinkSecurityqueseocupadelencriptadodelainformacinparaasegurarlaconfidencialidaddelosdatostransmitidosatravsdelaredCATV.

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EnestafigurasemuestraunaformatpicadeorganizarelserviciodecablemdemsenunazonadeunaredHFC.Enprimerlugarelmediofsicosuministrauncanaldescendente,queenesteejemplosesuponequeesde30Mb/s,yuncanalascendentede2,56Mb/s.CadacablemdemdesempealasfuncionesdepuentetransparenteentrelaLAN10BASETalaqueestconectadoyelcanalderadiofrecuencia,descendenteoascendente,delaredCATV.EstosignificaqueelcablemdemsolorecibirdelcanaldescendenteeltrficodirigidoalosordenadoresqueestnensuLANyeltrficobroadcast/multicast.AsuvezenviarporelcanalascendentesoloeltrficodirigidoaestacionesquenoseencuentrenensuEthernet,ascomoeltrficobroadcast/multicast.ObsrvesequealconectarelcablemdemCM1eltrficobroadcast/multicast generadoporAyByanoquedaconfinadoasuredlocal,sinoqueesescuchadoportodalazonadelaredCATV.PorsuparteelCMTSdesempeaalavezlasfuncionesdepuenteyrouter enunsoloequipo;comopuenteseocupadetransmitirlastramasdentrodelazonaycomorouterdereenviarlasquevayandirigidasaInternet.PorejemploundatagramaemitidoporAydirigidoaCserenviadoporCM1porelcanalascendentehaciaelCMTS,queasuvezloenviarporelcanaldescendentehaciaCM2,conloquelatramaatravesartrespuentesentotal.SieldatagramavadirigidoalexteriorirporelcanalascendentehastaelCMTS,dedondesaldrporelrouter alexterior.

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EstafiguramuestralacorrespondenciaentrelosprotocolosutilizadosenDOCSIS,queeselestndarmsextendidoenredesCATV,yelmodeloOSI.PodemosverquelaspeculiaridadesderedesCATVselimitanalnivelfsicoyalasubcapaMAC(mitadinferiordelacapadeenlace),compartiendoelprotocoloLLC802.2conelrestoderedesIEEE802.EnestesentidopodemosconsiderarlasredesCATVcomounamsdelastecnologasLAN,alladodeEthernet(802.3)oToken Ring(802.5).ParaelnivelderedysuperioresDOCSISsigueplenamenteelmodeloylapiladeprotocolosTCP/IP,sibienaadeunaseriedemensajesdecontrolparamejorarlagestinymantenimientodelared.Porotroladolasaplicacionesdetelevisindigitalempleanunapiladeprotocolospropiaapartirdelniveldeenlace,compartiendosloelnivelfsicoenlaespecificacindecanaldescendente;puestoquenosecontemplalaposibilidaddeinteraccinenestecasonoserequieresentidoascendente.

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Lamayoradeloscablemdemsactualesutilizaunaredethernet de10Mb/sparaconectaralordenador.Estorequierelainstalacindeunatarjetaenelordenadordelusuario,conlaconsiguientecomplejidaddeinstalacin,peroacambiopermiteconectarvariosordenadoresatravsdeuncablemdem,sieloperadorlopermite(normalmenteconuncostoadicionalrespectoalaconexindeunsoloordenador).Ademspermiteestablecerunaseparacinntidaentrelaredyelequipodeusuario.Aunquetericamentelaconexina10Mb/spodrallegarasuponeruncuellodebotellaenlacomunicacin,enlaprcticanoloesyaquelosserviciosqueseofrecensiempretienen(actualmente)caudalesinferioresa10Mb/s.OtraposibilidadeslaconexindeuncablemdematravsdelpuertoUSB;estoevitatenerqueinstalartarjetasinternasenelordenador.Tambinexistencablemdemsinternos,aunquesonmuyraros.

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AuncuandoeneldiseodelasredesCATVsehaintentadominimizarlacomplejidaddelcablemdemparareducirsucosto,laverdadesqueapesardeellolacantidaddefuncionesquedesempeaelcablemdemesnotable.

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Esinteresanterealizarunacomparacinentrelasfuncionesdeuncablemdemylasdeunsintonizadorparatelevisindigitalporcable.Enestatablasemuestradichacomparativaacompaadadelospreciosdecosto(orientativos)deloscomponentesutilizadosencadaunadelasfuncionesdeambos.Lasimilitudentreambosdispositivosesevidente.Estopermitequecompartanunagrancantidaddecomponentes,locualredundaenunabaratamientodeloscostosdeambos.

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EnredesCATVlaasignacindedireccionesIPserealizadeformadinmicamedianteelprotocoloDHCP(Dynamic HostControlProtocol).Lainformacinsobreparmetrosdeconfiguracindelared(incluidaladireccinIP)semantieneasdeformacentralizadaenelservidorDHCP,transmitindosealequipocuandoseincorporaalared.Estosimplificalaconfiguracinypermiteunmayorcontrol,yaqueeladministradordelservidorDHCPpuedemodificarcualquieradelosparmetrossinintervencindelusuariodelequipo.Cadaequiponuevoqueseincorporaalaredhaderegistrarse(masconcretamentehaderegistrarsudireccinMAC)enelservidorDHCP.Enelcasodequeseconectenvariosordenadoresatravsdeuncablemdemhabrnderegistrarsetodosellos.Estopermitealoperadorlimitarelnmerodeordenadoresqueelusuarioconectaalaredmedianteuncablemdem,segneltipodecontratoestablecido.LoscablemdemstambinhanderegistrarseenelservidorDHCPyrecibirdireccionesIPpropias(salvoquesetratedecablemdemsUSB).EstopermitelagestinremotavaSNMPdelosequipos.AdemselcablemdemnecesitaunaconfiguracinqueselecargatambindemaneraremotadesdeunservidorTFTPdelareddeloperador.Endichaconfiguracinseespecificandiversosparmetrosdelcablemdem,comoelcaudalmximoautorizadoaeseusuarioparaelsentidoascendenteydescendente.ElservidorDHCPyelTFTPseencuentrannormalmenteenlacabeceradelaredysonunelementoclaveparaelfuncionamientodelamisma.

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LaasignacindedireccionesIPesuntemacrucialeneldesarrollodeunaredCATV.ENcasodequeeloperadornodispongadeunrangosuficientedenmerosasignadosporelNIC(laautoridadcentraldeasignacindedireccionesIP)tendrqueecharmanodelosrangosprivadossegnseespecificaenelRFC1918.EstosignificaquecualquiercomunicacinconelexteriortendrquehacerusodelNAT(normalmenteimplementadoenunrouter)obiendeunservidorproxy,queharaunafuncinequivalente.Algunasaplicacionesavanzadasoquenoutilizanpuertosestndarnopuedenfuncionarenestascondiciones;estoincluyeporejemplolosserviciosdetelefonaporInternetymuchosjuegos.Lasegundaalternativaesasignardireccionespblicasatodoslosordenadoresconectadosalared,deformaesttica;paraestoesprecisodisponerdeunampliorangodenmerosasignadosporelNIC,cosaquenosiempreesposible.Laterceraopcin,intermediaentrelasdosanteriores,consisteenasignardireccionesdeformadinmicaalosordenadoressoloduranteeltiempoquerealmentelonecesitenparasaliraInternet.EstoesposiblegraciasalafacilidadquedaDHCPparaelalquilerdedirecciones.Deestemodosereduceconsiderablementeelrangodedireccionesnecesario,sibientieneelinconvenientedequeelusuarionosabeaprioriquedireccinIPlecorresponder,porloqueimpideutilizarunaredCATVparainstalarservidoresaccesiblesdesdeelexterior.PorltimolasdireccionesIPdeloscablemdems(enelcasodecablemdemsEthernet),quesoloseutilizanparalagestindelared,debensernormalmentedireccionesprivadas.

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EnestafigurasemuestraunaconfiguracinbsicatpicadeunaredCATVconcablemdems.Enelcentrodecontroldelaredtenemos,ademsdelCMTS,elservidorDHCP/TFTP.Dadoqueesteesunelementocrticoparaelfuncionamientodelaredsufuncionalidadestarnormalmentereplicadooserunequipodealtadisponibilidad.Elmantenimientoyactualizacindetodalainformacinrelativaalaconfiguracindelosordenadoresycablemdemsesunatareacomplejaydelicada,quenormalmenteserealizaenotrohostprevistoalefecto.Estafuncin,aunqueimportante,norequiereunniveldedisponibilidadtanelevadocomoelservidorDHCP/TFTP.

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