Del 1G al 5G: así funcionan las redes móviles y todo lo que cambia tras cada salto de generación-DominioDigital

¿Qué son las redes definidas por software (SDN)?

¿Cómo funcionan las redes definidas por software (SDN)?

Estos son los fundamentos de las SDN: en una SDN (como en cualquier tecnología virtualizada), el software se encuentra desvinculado del hardware. La SDN separa los dos planos de los dispositivos de red, ya que traslada al software el plano de control que establece dónde enviar el tráfico y deja en el hardware el plano de datos que realmente reenvía el tráfico. Esto significa que los administradores de red que utilizan redes definidas por software pueden programar y controlar toda la red desde un solo panel de control en lugar de hacerlo dispositivo por dispositivo.

La arquitectura típica de SDN se divide en tres partes:

Las aplicaciones , que comunican las solicitudes de recursos o información sobre la red en su conjunto.

, que comunican las solicitudes de recursos o información sobre la red en su conjunto. Los controladores , que utilizan la información de las aplicaciones para decidir cómo enrutar un paquete de datos.

, que utilizan la información de las aplicaciones para decidir cómo enrutar un paquete de datos. Los dispositivos de red, que reciben información del controlador sobre dónde mover los datos.

Estos tres elementos pueden encontrarse en diferentes ubicaciones físicas.

Los dispositivos de redes virtuales o físicas son los que realmente trasladan los datos a través de la red. Los conmutadores virtuales, que pueden estar integrados en el software o en el hardware, en algunos casos asumen las responsabilidades de los conmutadores físicos y consolidan sus funciones en un único conmutador inteligente. El conmutador comprueba la integridad tanto de los paquetes de datos como de los destinos de las máquinas virtuales y traslada los paquetes.

Ventajas de las redes definidas por software (SDN)

Las SDN ofrecen toda una serie de ventajas sobre las redes tradicionales, entre ellas:

Mayor control con una velocidad y flexibilidad superiores : en lugar de programar manualmente varios dispositivos de hardware específicos de un proveedor, los desarrolladores pueden controlar el tráfico que fluye en una red con solo programar un controlador basado en software de estándar abierto. Los administradores de red también tienen más flexibilidad para elegir el equipo de las redes, puesto que pueden optar por un protocolo de código abierto para comunicarse con cualquier cantidad de dispositivos de hardware a través de un controlador central.

: en lugar de programar manualmente varios dispositivos de hardware específicos de un proveedor, los desarrolladores pueden controlar el tráfico que fluye en una red con solo programar un controlador basado en software de estándar abierto. Los administradores de red también tienen más flexibilidad para elegir el equipo de las redes, puesto que pueden optar por un protocolo de código abierto para comunicarse con cualquier cantidad de dispositivos de hardware a través de un controlador central. Infraestructura de red personalizable : al utilizar una red definida por software, los administradores pueden configurar los servicios de red y asignar recursos virtuales para cambiar la infraestructura de la red en tiempo real desde una ubicación centralizada. Esto permite que los administradores de red optimicen el flujo de datos en la red, dando prioridad a las aplicaciones que requieren una mayor disponibilidad.

: al utilizar una red definida por software, los administradores pueden configurar los servicios de red y asignar recursos virtuales para cambiar la infraestructura de la red en tiempo real desde una ubicación centralizada. Esto permite que los administradores de red optimicen el flujo de datos en la red, dando prioridad a las aplicaciones que requieren una mayor disponibilidad. Seguridad sólida: una red definida por software aumenta la visibilidad de toda la red, lo que proporciona una visión integral de las amenazas a la seguridad. Dada la proliferación de dispositivos inteligentes que se conectan a Internet, una SDN ofrece ventajas patentes en comparación con las redes tradicionales. Los desarrolladores pueden crear zonas independientes para los dispositivos que exijan distintos niveles de seguridad o poner en cuarentena al momento cualquier dispositivo con alguna vulnerabilidad para que no pueda infectar el resto de la red.

¿En qué se diferencian las SDN de las redes tradicionales?

La diferencia clave entre las SDN y las redes tradicionales es la infraestructura: las SDN están basadas en software, mientras que las redes tradicionales están basadas en hardware. Ya que el plano de control está basado en software, las SDN son mucho más flexibles que las redes tradicionales. Permiten que los administradores controlen la red, cambien los ajustes de configuración, aprovisionen recursos y aumenten la capacidad de la red, todo ello desde una interfaz de usuario centralizada y sin necesidad de añadir más hardware.

También hay diferencias relativas a la seguridad entre las SDN y las redes tradicionales. Gracias a una mayor visibilidad y a la capacidad de definir rutas seguras, las SDN ofrecen una seguridad mejor en muchos aspectos. Sin embargo, puesto que las redes definidas por software hacen uso de un controlador centralizado, protegerlo es crucial para mantener una red segura, puesto que este punto único de fallo representa una posible vulnerabilidad de las SDN.

¿Cuáles son los distintos modelos de SDN?

Aunque la premisa de un software centralizado que controle el flujo de datos en los conmutadores y enrutadores se aplica a todas las redes definidas por software, existen diferentes modelos de SDN.

SDN abierta : los administradores de red utilizan un protocolo como OpenFlow para controlar el comportamiento de los conmutadores virtuales y físicos en el plano de datos.

: los administradores de red utilizan un protocolo como OpenFlow para controlar el comportamiento de los conmutadores virtuales y físicos en el plano de datos. SDN por API : en lugar de utilizar un protocolo abierto, las interfaces de programación de aplicaciones controlan cómo se desplazan los datos a través de la red en cada dispositivo.

: en lugar de utilizar un protocolo abierto, las interfaces de programación de aplicaciones controlan cómo se desplazan los datos a través de la red en cada dispositivo. Modelo de superposición de SDN : otro tipo de red definida por software ejecuta una red virtual sobre una infraestructura de hardware existente, lo que crea túneles dinámicos hasta diferentes centros de datos locales y remotos. La red virtual asigna el ancho de banda en diversos canales y asigna dispositivos a cada canal, de forma que la red física queda intacta.

: otro tipo de red definida por software ejecuta una red virtual sobre una infraestructura de hardware existente, lo que crea túneles dinámicos hasta diferentes centros de datos locales y remotos. La red virtual asigna el ancho de banda en diversos canales y asigna dispositivos a cada canal, de forma que la red física queda intacta. SDN híbrida: este modelo combina la red definida por software con los protocolos de red tradicionales en un solo entorno a fin de respaldar las diferentes funciones de una red. Los protocolos de red estándar siguen dirigiendo parte del tráfico, mientras que la SDN asume la responsabilidad de otra parte, lo que permite a los administradores de red introducir la SDN por etapas en un entorno heredado.

Aplicaciones y servicios que pueden sacar provecho de las redes definidas por software (SDN)

Muchos de los servicios y aplicaciones actuales, en especial cuando involucran a la nube, no podrían funcionar sin las SDN. Las SDN permiten que los datos se desplacen fácilmente entre ubicaciones distribuidas, lo que es fundamental para las aplicaciones en la nube.

Además, las SDN permiten desplazar cargas de trabajo rápidamente dentro de una red. Por ejemplo, dividir una red virtual en secciones, mediante una técnica denominada virtualización de funciones de red (NFV), permite a los proveedores de telecomunicaciones trasladar los servicios del cliente a servidores más económicos o incluso a los propios servidores del cliente. Los proveedores de servicios pueden utilizar una infraestructura de red virtual para trasladar las cargas de trabajo desde las infraestructuras de nube privada hasta las de la pública, según sea necesario, y poner a disposición de los clientes nuevos servicios de forma instantánea. Las SDN también facilitan que cualquier red se flexibilice y crezca a medida que los administradores de red añadan o eliminen máquinas virtuales, ya estén en el entorno local o en la nube.

Por último, gracias a la velocidad y la flexibilidad que ofrecen las SDN, es posible dar soporte a tendencias y tecnologías emergentes, como la informática perimetral y el Internet de las cosas, que requieren una transferencia de datos rápida y sencilla entre sitios remotos.

Viaje al origen de Internet: la red de computadoras

Tokio School | 01/08/2022

Dominar la instalación y conocer a fondo cuál es la función de una red de computadoras es un objetivo básico si quieres adentrarte en el mundo de la informática. Nuestro curso de Especialización en redes CISCO CCNA V7 puede darte los conocimientos necesarios para que empieces a ejercer profesionalmente.

Mientras tanto, vamos a ver cómo funciona una red de computadoras y como se establece el funcionamiento de la red. ¡Toma nota y aprende a configurar una red desde cero!

¿Qué es una red de computadoras?

¿Qué es una red de computadoras? Una red de computadoras, también conocida como red de ordenadores o red informática es un conjunto de equipos interconectados entre sí, ya sea a través de cables, ondas u otro método de transporte de datos.

Vamos ahora a hacer un repaso por la historia de la red de computadoras para saber qué es una red de computadoras y cómo funcionan las redes de computadoras.

Curso Especialización en redes CISCO CCNA V7

Funcionamiento de la red de computadoras: remontándonos a los inicios

El concepto apareció en 1969, con la creación de la primera red de computadoras de la historia: ARPANET. Esta estaba compuesta por cuatro nodos repartidos por Estados Unidos. De forma sencilla, era una red intrauniversitaria que conectaba la Universidad de California en Santa Bárbara y Los Ángeles, el Stanford Research Institute y la Universidad de UTA.

La función de una red de computadoras era crear un medio de comunicación directo entre los diferentes núcleos académicos del país. De hecho, es como surgiría el concepto y funcionamiento de Internet, a día de hoy la red de computadoras más amplia que existe.

¡Las redes también cumplen con el protocolo!

La creación de la red de computadoras original supuso un antes y un después en la forma de intercambiar información. De repente la distancia física dejó de ser una barrera y los datos consiguieron “volar” de una punta del país a la otra en cuestión de segundos.

El funcionamiento de la red de computadoras es posible gracias a la creación de los protocolos de red, un sistema de reglas que permiten que varias entidades de un sistema de comunicación se comuniquen entre sí para enviar y recibir información. Para Internet se creó el famoso protocolo TCP, que garantiza el envío de datos completo y en el mismo orden que se indique.

¿Cuál es la principal función de una red de computadoras?

Ahora que ya tienes las bases para entender qué es, ha llegado el momento de explicarte cuál es la función de una red de computadoras.

Una información sin fronteras

Como te explicábamos, compartir la información que contengan diferentes paquetes de datos es sin lugar a dudas la principal función de una red de computadoras. Es, además, el motivo y necesidad porque se creó esta tecnología.

Si hacemos un símil con la comunicación humana, podríamos decir que la red de computadoras sería la conversación que mantienen dos o más ordenadores, el protocolo TCP el canal de comunicación y los datos las palabras o idioma.

Si bien al principio la función de una red de computadoras se limitaba exclusivamente a un envío de datos entre ordenadores, hoy día se ha ampliado sobre manera el alcance y dispositivos que se conectan a ella.

Los teléfonos móviles, tablets o incluso smartwatches son algunos ejemplos de redes de computadoras

Puede que el origen tenga ya varias décadas de antigüedad, pero está más vivo que nunca. Por eso se precisan profesionales debidamente formados en la instalación de diferentes redes de computadoras. En Tokio School contamos con el curso de Especialización en redes CISCO CCNA V7, una estupenda oportunidad para impulsar tu carrera en el mundo de las TIC. Conseguirás instalar las redes informáticas que quieras.

Tipos de red: de tu habitación al espacio

La clasificación de redes de computadoras se suele hacer en base a su alcance y tamaño geográfico. Así, estas serían las tres principales:

Redes LAN

Las siglas significan Local Area Network (Red de Área Local), por lo que podemos deducir que se trata de una red de menor tamaño y extensión. Las redes LAN son, por ejemplo, la que comunica todos los ordenadores de una oficina, centro comercial, cafetería…

Redes MAN (Metropolitan Area Network)

La cobertura es mucho mayor que la de una red LAN. De hecho, dentro de una Red MAN podemos encontrarnos con varias LAN. Como ejemplo, podríamos decir que es la red que alcanza a un barrio de una ciudad.

Redes WAN (Wide Area Network)

Sin duda es la red con mayor alcance de estas tres. Para que te hagas una idea, una red WAN puede conectarse a un satélite, por ejemplo. Sería el tipo de red escogido para ver televisión por cable.

Elementos de una red de computadoras

Para que la función de una red de computadoras se desarrolle correctamente, ha de estar compuesta por los siguientes elementos:

Servidor: se trata de una unidad informática capaz de dar servicio a todos los integrantes de una red de computadoras. De esta forma, el servidor procesa el flujo de datos de la red.

se trata de una unidad informática capaz de dar servicio a todos los integrantes de una red de computadoras. De esta forma, el servidor procesa el flujo de datos de la red. Clientes: también conocidos como estaciones de trabajo. Se correspondería con los ordenadores que se conectan a la red.

también conocidos como estaciones de trabajo. Se correspondería con los ordenadores que se conectan a la red. Medios de transmisión: todo el cableado u ondas que permitan la transmisión de la información a través de la red.

todo el cableado u ondas que permitan la transmisión de la información a través de la red. Elementos de hardware : serían las diferentes piezas tecnológicas que hacen que la red de computadoras funcione. Hablaríamos aquí de tarjetas de red, módems, repetidores, etc.

: serían las diferentes piezas tecnológicas que hacen que la red de computadoras funcione. Hablaríamos aquí de tarjetas de red, módems, repetidores, etc. Elementos de software: serían aquellos programas que hacen posible el funcionamiento de la red. El protocolo TCP del que hablábamos antes sería un ejemplo. También los famosos antivirus o firewall, para evitar ataques cibernéticos.

Formación: la clave para dominar la red

Vivimos en un mundo completamente interconectado en el que la mayoría de los datos se encuentran ya no viajando por la red, sino que incluso están alojados en ella. En este contexto es necesario contar con expertos informáticos capaces de configurar los accesos de diferentes dispositivos.

Ahora ya conoces cómo funciona una red de computadoras, dominas los conceptos básicos del funcionamiento de una red informática. Ahora es el momento de que te especialices.

Con esta meta nace el curso de Especialista en redes Cisco CCNA de Tokio School. Una formación idónea para que puedas comenzar a ejercer en esta rama de la informática y para que estés listo para el examen oficial de certificación Cisco.

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Del 1G al 5G: así funcionan las redes móviles y todo lo que cambia tras cada salto de generación

Básicamente, cuando realizamos una llamada o navegamos por internet desde el móvil, éste se comunicará inicialmente con la estación base más cercana (comúnmente conocida como antena) y de allí nos remitirá al núcleo de la red, que será el encargado de identificarnos y establecer la llamada o conectarnos a internet.

Para llevar a cabo este proceso, entran en juego diferentes partes de la red que vamos a diseccionar para conocer cómo funcionan las redes móviles en general y qué es lo que ha cambiado tras cada evolución de generación móvil desde el 1G al 5G.

Cómo se crea cobertura a partir de las estaciones base

Para diseñar las zonas en las que ofrecer cobertura, los operadores dividen el territorio en cuadrículas llamadas celdas o células, y sitúan en cada una de ellas una estación base. En estas estaciones base se encuentran las casetas, con los equipos electrónicos necesarios, baterías que garantizan su funcionamiento y sistemas de refrigeración; los postes y en lo alto, las antenas emisoras y receptoras de las señales de radio.

El número de estaciones base necesarias para una zona quedará definido por el número de usuarios que se vayan a conectar simultáneamente. Para irradiar su cobertura, cada celda utiliza unas determinadas frecuencias de radio, con un ancho de banda limitado, que delimita el número de canales disponibles para las comunicaciones, y del que dependerá el número máximo de dispositivos que pueden conectarse sin interferirse.

Las frecuencias de radio son subastadas por los Gobiernos de cada país y en función del ancho de banda disponible también podrán alcanzarse mayores velocidades de navegación. Además, estas frecuencias están disponibles en diferentes bandas, siendo mayor el alcance y la penetración de cobertura en interiores cuanto más baja es la banda. También será más cara al ser más preciada y por disponer de menor ancho de banda disponible.

Mientras la conexión entre nuestro smartphone y la estación base se establece de manera inalámbrica, la estación base se comunicará con el núcleo de red a través de conexiones de fibra o radioenlaces, para así poder seguir estableciendo con la comunicación, que hasta aquí, sólo ha recorrido sólo una parte del trayecto.

España cuenta con cerca de 40.000 emplazamientos, algunos de ellos compartidos por equipos RAN de varios operadores.

En España, lo habitual ha sido habitual utilizar 900 MHz y 1,8 GHz para 2G, 900 MHz y 2,1 GHz para 3G, y 800 MHz, 1,8, 2,1 y 2,6 GHz para 4G. Para el 5G de momento sólo está en uso en la banda media de 3,5 GHz, y está a la espera de poder disponer de los 700 MHz que serán subastados antes de verano tras haberse pospuesto más de un año debido a la crisis del coronavirus. Para el 5G con velocidades de vértigo, por encima de 20 Gbps, habrá que esperar a la licitación de la banda milimétrica o mmWave, prevista para antes de que finalice 2021.

De los operadores que despliegan red en España, MásMóvil es el único que por el momento no cuenta con espectro radioeléctrico en la banda baja por debajo de los 900 MHz mientras que Movistar, Vodafone y Orange cuentan prácticamente con la misma cantidad de espectro en las bandas bajas y medias.

Los principales suministradores de equipos RAN para el despliegue de los operadores en España son los siguientes:

Movistar Vodafone Orange MásMóvil/Yoigo Antenas y equipos de radio Ericsson y Nokia

20.000 emplazamientos Huawei y Ericsson

16.000 emplazamientos Ericsson, Huawei, Alcatel y (ZTE en el país Vasco para 5G)

18.000 emplazamientos Ericsson, ZTE y Huawei

5.000 emplazamientos

El núcleo de red es el verdadero protagonista

Sirviendo las estaciones base prácticamente como intermediarios, la información sensible se ha venido almacenando y gestionando tradicionalmente en el núcleo de red. Este core es el encargado de la autenticación de clientes, del control de las llamadas, la tarificación, contiene las bases de datos de suscriptores y sirve de sistema de soporte a las operaciones (OSS) para la configuración de los elementos de red, su mantenimiento y la gestión de fallas.

Pero dependiendo de la arquitectura de red, que ha comenzado a soportar determinados casos de uso como el Edge computing, la información sensible también la encontraremos en las estaciones base por lo que vetos como el de Huawei han empezado a extenderse a la parte de radio y no sólo al núcleo.

Por ejemplo, en Reino Unido se han limitado la áreas del país donde se puede desplegar equipos radio de Huawei, catalogado como suministrador de alto riesgo, y también se ha restringido el porcentaje máximo de emplazamientos y de tráfico que puede encontrarse bajo un único suministrador de equipos. Y desde EEUU se ha pedido a los gobiernos de la UE que sean ellos quienes extiendan la prohibición a fabricantes chinos para impedir su presencia en todas las partes de la red.

Los equipos y antenas de las estaciones base de momento no han sido objeto de ningún veto por parte de la Unión Europea y la restricción a Huawei se había limitado únicamente al núcleo de red, aunque recientemente,

Aunque llegue a ser excluido totalmente del núcleo de la red, Huawei podrá seguir instalando equipos RAN 5G en una parte de la red,

Cuando realizamos una llamada, el teléfono se conectará a la estación base más cercana, que a su vez se comunicará con el centro de control o MTSO. Después, el núcleo informará a todas estaciones base hasta encontrar al usuario destino y establecerá la conexión. Algo similar ocurrirá a la hora de enrutar el tráfico hacia internet.

En todo momento, las estaciones base implicadas en la comunicación estarán coordinadas a través del MTSO para cambiar de estación base si nos encontramos en movimiento. De manera transparente y sin corte en la comunicación siempre que no se pierda cobertura, el teléfono cambiará la frecuencia para establecer conexión con la estación base más cercana.

Los principales fabricantes involucrados en el desarrollo de los núcleos de red de los operadores que despliegan redes en España son los siguientes:

Movistar Vodafone Orange MásMóvil/Yoigo Núcleo de red Ericsson y Huawei Ericsson y Huawei Ericsson y Nokia Ericsson

Elementos que han cambiado del 1G al 5G

Cada generación de telefonía móvil ha traído consigo avances de diferente calado en las diferentes capas de la red de comunicaciones. Veamos cómo han sido algunos de los principales.

La primera generación o 1G utilizaba canales de comunicación analógicos y servía exclusivamente para transmitir voz, con escasa seguridad en las comunicaciones. La arquitectura CS del núcleo de red se basaba en la conmutación de circuitos.

En España, fue Moviline el único operador que trajo el servicio de telefonía móvil 1G en los años 90 hasta que fue sustituido por Movistar en 2003. Ambas, marcas de Telefónica.

La segunda generación o 2G mejoró la seguridad de las comunicaciones al utilizar protocolos digitales cifrados, siendo el GSM (Sistema Global de comunicaciones móbiles) el más extendido. La arquitectura CS + PS del núcleo de red se basa en la conmutación de circuitos y conmutación de paquetes , capaces de transportar voz, SMS y datos .

La tercera generación o 3G llegó en 2004 para aumentar la velocidad de internet como principal ventaja, ayudando a popularizar los primeros pinchos USB. El protocolo elegido por Europa fue el UMTS/HSPA y mantuvo la base del núcleo de red CS + PS que en la generación anterior.

La cuarta generación o 4G se hizo realidad en 2013 para aportar una mayor seguridad a las comunicaciones y una mayor capacidad de las redes, que fuera capaz de asimilar el aumento exponencial del consumo de datos en movilidad. El protocolo utilizado se denominó LTE y el núcleo de red evolucionó a EPC, con una arquitectura basada en la conmutación de paquetes, capaz de transportar voz IP, SMS y datos, por lo que las llamadas de voz tradicionales han seguido funcionando a través de redes 3G en la mayoría de casos, debido a que pocos operadores han implementado la voz sobre LTE.

Para la quinta generación o 5G, el nuevo protocolo se ha denominado New Radio, y el núcleo de red NGCN (Next Generation Core Network) que estará basado en software de red y la nube, y tendrá capacidad de operar sobre hardware de diferentes fabricantes. De momento, el 5G desplegado en varios países de todo el mundo como el de España en 2019, es 5G NSA, es decir, sigue operando sobre el núcleo EPC del LTE. El 5G completo, el 5G SA será el que accederá al núcleo NGCN y por tanto será el que ofrezca todas las garantías de latencias mínimas y máxima velocidad como detallamos en este otro artículo.

Recopilando toda la información anterior, podría resumirse en la siguiente tabla:

GSM/GPRS 3G

UMTS/HSPA 4G

LTE 5G

New Radio Espectro: Banda baja: 900 MHz Banda baja: 900 MHz

Banda media: 1,8 GHz Banda baja: 900 MHz

Banda media: 2,1 GHz Banda baja: 800 MHz

Banda media: 1,8 y 2,1 y 2,6 GHz Banda baja: 700 MHz

Banda media: 3,5 GHz

mmWave: 26 GHz

Con el paso del tiempo, 5G también se usará en todas las frecuencias del 2G, 3G y 4G. Estación base: BTS Nodo B eNodo B gNodo B Núcleo de red: CS

La arquitectura se basa en la conmutación de circuitos.