Tratamiento de los errores de ráfaga

En un canal de comunicación vía satélite, existen dos índices de medida de prestaciones:

THROUGHPUT: Para obtener un throughput elevado es necesario minimizar el número de retransmisiones. Esto es especialmente importante si se emplea un control de flujo basado en un GO-Bask-N.

COSTE: El coste de una estación terrena es proporcional al nivel de potencia requerido en la transmisión de datos. Por esta razón habría que minimizar este nivel de potencia a la vez que se mantiene la relación señal a ruido en el receptor.

Las ráfagas de errores afectan negativamente a las prestaciones de las capas ATM y AAL, para resolver este problema existen dos soluciones:

1.- Empleo del código Reed-Solomon externo sobre una codificación convolucional y decodificación de Viterbi de tal forma que los códigos externos corrijan los errores producidos en los códigos internos. El principal problema es que los códigos externos consumen ancho de banda (del orden 9 por 100 a 2 Mbps).

2.- Empleo de técnicas de entrelazado, los códigos CRC de las capas ATM y AAL son capaces de corregir errores de un bit. Por tanto si los bits de N cabeceras se entrelazan antes de la codificación, la posible ráfaga de errores se habrá extendido sobre N cabeceras de tal manera que es muy probable que a cada cabecera le afecte solamente un bit. El precio a pagar es un mayor retardo.

De estas dos opciones la que mejor resultados ofrece es la codificación RS, de hecho pruebas realizadas en la banda C a 2,048 Mbps han conseguido tasas de error de 10 a la menos nueve durante el 99,96 por 100 del año incluso en zonas de alto nivel de precipitaciones

Backbones ATM sobre enlaces de satélites

ATM es una de las tecnologías más apropiadas para transportar los nuevos servicios de banda ancha. Las cualidades que favorecen su empleo en redes de satélites son, su carácter asincrónico y su capacidad para soportar tasa de transmisión variable. Sin embargo, las altas tasas de error de los canales de comunicación vía satélite suponen un verdadero problema. Por ejemplo las recomendaciones para los enlaces por satélites establecen un VER de 10 a la menos siete el 95 por ciento del tiempo, mientras que para la fibra óptica es de 10 a la menos nueve el 99,9 por ciento del tiempo.

Otro problema son los errores de ráfaga, especialmente en la banda KA, puesto que las cabeceras ATM sólo dispone de información de comprobación de errores capaz de corregir errores de un único bit, no es posible luchar contra las ráfagas de errores. Este hecho aumenta la cantidad de celdas descartadas y afecta a las prestaciones de las capas de adaptación.

Se han propuestos cuatro especificaciones (SATATM, Satellite ATM) que facilitan el acceso y la interconexión tanto en redes de satélites fijas como móviles. Estos estándares son los siguientes:

SATATM 1: Describe las redes de acceso fijas a través de satélite, estas redes se caracterizan por un número pequeño de terminales de bajo coste y un número reducido de pasarelas terrenas. Proporcionan una interfaz de 64 kbps.

SATATM 2: Se emplean en interconexiones fijas de alta velocidad a través de interfaces PNNI, B-ICI y P-UNI entre las estaciones terrenas y las redes ATM fijas.

SATATM 3: Describe el acceso ATM desde terminales móviles.

SATATM 4: Específica cómo debe realizarse la interconexión a alta velocidad entre redes fijas y móviles o entre dos redes móviles.

Características de la variación del retardo: control de errores

En las implementaciones de TCP/IP más viejas, siempre se consideraba que la pérdida de paquetes era causada por la congestión (en lugar de errores de enlace). Cuando esto sucede TCP adopta una defensiva contra la congestión, requiriendo tres confirmaciones duplicadas (ACK), o ejecutando un inicio lento (slow start) en el caso de que el tiempo de espera haya expirado. 

Debido al alto valor de RTT, una vez que esta fase de control de la congestión ha comenzado, toma un largo rato para que el enlace satelital TCP/IP vuelva al nivel de rendimiento anterior. Por consiguiente, los errores en un enlace satelital tienen un efecto más serio en las prestaciones de TCP que sobre los enlaces de latencia baja. Para solucionar esta limitación, se han desarrollado mecanismos como la Confirmación Selectiva (SACK por su sigla en inglés). SACK especifica exactamente aquellos paquetes que se han recibido permitiendo que el emisor retransmita solamente aquellos segmentos que se perdieron debido a errores de enlace.

El artículo sobre detalles de implementación de TCP/IP en Windows 2000 afirma:

"Windows 2000 introduce soporte para una importante característica de desempeño conocida como Confirmación Selectiva (SACK). SACK es especialmente importante para conexiones que utilizan ventanas TCP de gran tamaño."

SACK ha sido una característica estándar desde hace algún tiempo en Linux y BSD. Asegúrese de que tanto su enrutador Internet como el ISP del sitio remoto soporten SACK.

Correctores de Error

Es opcional en esta capa, la encargada de realizar esta función es la capa de transporte , en una WAN es muy probable que la verificación, la realiza la capa de enlace

Para la Identificación de tramas puede usar distintas técnicas como:

· Contador de caracteres

· Caracteres de inicio y final con caracteres de relleno

· Secuencia de bits indicadora de inicio y final, con bits de relleno

El control de flujo es necesario para no 'agobiar' al receptor. Se realiza normalmente en la capa de transporte, también a veces en la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentación. Suele ir unido a la corrección de errores y no debe limitar la eficiencia del canal.

Los métodos de control de errores son básicamente 2:

· FEC o corrección de errores por anticipado y no tiene control de flujo.

· ARQ: Posee control de flujo mediante parada y espera, o/y ventana deslizante.

Las posibles implementaciones son:

· Parada y espera simple: Emisor envía trama y espera una señal del receptor para enviar la siguiente o la que acaba de enviar en caso de error.

· Envío continuo y rechazo simple: Emisor envía continuamente tramas y el receptor las va validando. Si encuentra una errónea, elimina todas las posteriores y pide al emisor que envíe a partir de la trama errónea.

· Envío continuo y rechazo selectivo: transmisión continua salvo que sólo retransmite la trama defectuosa.

La detección de errores la realiza mediante diversos tipos de códigos del que hay que resaltar:

· CRC (control de redundancia cíclica)

· Simple paridad

· Paridad cruzada (Paridad horizontal y vertical)

· Suma de verificación

Caracteristicas del retardo satelital

Los enlaces por satélite tienen un promedio de RTT de alrededor de 520ms hasta el primer salto. TCP utiliza el mecanismo de comienzo lento al inicio de la conexión para encontrar los parámetros de TCP/IP apropiados para la misma. El tiempo perdido en la etapa de comienzo lento es proporcional al RTT, y para los enlaces por satélite significa que TCP se encuentra en el modo de comienzo lento por más tiempo de lo que debiera. Esto disminuye drásticamente el rendimiento de las conexiones TCP de corta duración. Esto puede verse cuando al descargar un sitio web pequeño sorprendentemente toma mucho tiempo, mientras que cuando se transfiere un archivo grande se obtienen velocidades de datos aceptables luego de un rato.

Además cuando se pierden paquetes, TCP entra en la fase de control de congestión y, debido al alto RTT permanece en esta fase por largo tiempo, reduciendo así el rendimiento de las conexiones TCP, sean de larga o corta duración.

La cantidad de datos en tránsito en un enlace en un momento dado es el producto del ancho de banda por el RTT. Debido a la gran latencia del enlace satelital, este producto es grande. TCP/IP le permite a los hosts remotos enviar cierta cantidad de datos previamente sin esperar la confirmación (acknowledgment). Normalmente en una conexión TCP/IP se requiere una confirmación (ACK) para cada transmisión. Sin embargo el host remoto siempre puede enviar cierta cantidad de datos sin confirmación, lo que es importante para lograr una buena tasa de transferencia en conexiones con productos anchos de banda-retardo de propagación elevados. Esta cantidad de datos es denominada tamaño de la ventana TCP. En las implementaciones TCP/IP modernas el tamaño de la ventana generalmente es de 64KB.

En las redes satelitales, el valor del producto ancho de banda-retardo es importante. Para utilizar el enlace en toda su capacidad, el tamaño de la ventana de la conexión debe ser igual al producto del ancho de banda/retardo. Si el tamaño de ventana máximo permitido es de 64KB, teóricamente el máximo rendimiento que se puede conseguir vía satélite es (tamaño de la ventana) / RTT, o 64KB / 520 ms. Esto da una tasa de transferencia de datos máxima de 123kB/s, correspondiente a 984 kbps, aunque la capacidad del enlace sea mucho mayor.

Cada encabezado de segmento TCP contiene un campo llamado ventana anunciada, que especifica cuantos bytes de datos adicionales está preparado para aceptar el receptor. La ventana anunciada es el tamaño actual de la memoria de almacenamiento intermedio del receptor. El emisor no está autorizado a enviar más bytes que la ventana anunciada. Para maximizar el rendimiento, las memorias de almacenamiento intermedio del emisor y el receptor deben ser al menos iguales al producto ancho de banda-retardo. 

El tamaño de la memoria de almacenamiento intermedio en la mayoría de las implementaciones modernas de TCP/IP tiene un valor máximo de 64KB. Para soslayar el problema de versiones de TCP/IP que no exceden el tamaño de la ventana de 64KB, se puede utilizar una técnica conocida como suplantación de confirmación (TCP acknowledgment spoofing).

Servicios Satelitales.

TELEFONIA MÓVIL POR SATÉLITE:

 Establecer un sistema de cobertura global no es, una tarea fácil. Así pues, dependiendo del modo de funcionamiento que elija, el utilizador puede hacer las llamadas por satélite; por GSM (cuando disponible) o dejar el aparato escoger la mejor solución. Cuando hace una llamada con base en la red por satélite, el móvil contacta con el artefacto espacial más próximo que orienta la llamada, en función del caso, directa o indirectamente por intermedio de uno o más satélites de la misma constelación, para un Gateway(estación de rastreo) en el suelo. El Gateway se encarga de inserirla en la red por cables convencionales.

REDES VSAT:

 Vsat “very small aperture terminal” Terminal de apertura muy pequeña que brinda servicios fijos por satélite(geoestacionario), utilizada para la comunicación de datos interactivos y por lotes en diversos protocolos, operación de redes con conmutación de paquetes, servicios de voz, transmisión de datos y videos y operación en red en una vasta área.

ACCESO MULTIPLE:

 Las estaciones VSAT se comunican a través del satélite utilizando portadoras moduladas. Distinguiremos tres protocolos: Acceso múltiple por división en frecuencia (FDMA): El ancho de banda disponible se divide en sub bandas, cada una de las cuales es usada por una portadora. Acceso múltiple por división en tiempo (TDMA): Cada portadora hace uso de todo el ancho de banda del transponedor durante el espacio temporal que le corresponda. Así, fragmentos de las señales correspondientes a las distintas portadoras se van transmitiendo de modo secuencial. Acceso múltiple por división en código (CDMA): Con este método, el ancho de banda asociado a cada portadora puede ser el ancho de banda total ofrecido por el transpondedor.

TV DIGITAL:

 Transmisión de señales satelitales en formato digital. Los principales operadores a nivel mundial son Telmex, Sky, DirecTV, Telefónica y VTR. IRD Elemento necesario para convertir la señal digital procedente del satélite en una de naturaleza compatible con los receptores de TV analógica convencionales. Las funciones: recuperar y corregir los errores procedentes de la antena receptora controlar el acceso del usuario a programas y servicios en función de un sistema de claves que permite la decodificación de la señal realizar inteligible la señal de vídeo y audio mediante el desenmascaramiento

ACCESP A INTERNET VIA SATELITE:

Se denomina así una conexión a Internet utilizando como medio de comunicación un satélite artificial. Los satélites pueden recibir y transmitir señales de radio, de televisión, de telefonía o cualquier otro tipo de datos. En principio, el satélite es un soporte tan válido para conectarse a Internet como cualquier otro ancho de banda: ADSL, cable, la red eléctrica (PLC) o la tecnología UMTS.

El principio de funcionamiento es muy parecido a la emisión y recepción de las plataformas de televisión digitales: ambos utilizan el mismo estándar, el DVB (Digital Video Broadcasting), un protocolo que se usa para la transmisión desde satélites. El usuario que quiera tener una conexión a Internet por satélite deberá disponer de una antena parabólica, un descodificador, un módem para satélite y, por supuesto, darse de alta en un proveedor. La señal del satélite es captada por la antena, que la lleva hasta el descodificador y de éste pasa a través de un cable al módem del ordenador.

Sin embargo, hay una diferencia con respecto a la televisión por satélite: Internet es interactivo y no se trata sólo de recibir datos, sino también de que el usuario los envíe. Por eso, hay dos formas de tener conexión a Internet a través de un satélite:

Acceso unidireccional: En este caso sólo se pueden recibir datos. El canal de entrega de contenidos (lo que se baja de la Red) se realiza vía satélite y el retorno (lo que subimos a la Red) a través de redes terrestres. Así, para enviar y recibir datos desde Internet se necesita además una conexión terrestre (telefónica, por cable.).

Acceso bidireccional: El usuario deberá disponer de un módem capaz de recibir y enviar datos. El canal de entrega de contenidos y el canal de retorno se transmiten vía satélite.

Ventajas del Acceso a Internet vía Satélite

Amplia cobertura y ubicuidad. Además de llegar a todas partes, la conexión por satélite permite tener acceso a Internet incluso cuando se está viajando, puede ser desde un vehículo, un tren o incluso un avión.

Alta velocidad. La conexión satelital ofrece un ancho de banda mucho mayor que el ADSL o el cable, por lo que la velocidad de recepción de datos también es mayor.

Fiabilidad y seguridad. No son pocos los defensores de este tipo de conexión que dicen que los riesgos de interrupción del servicio o de fallos en el sistema son sensiblemente menores que con otras conexiones de banda ancha.

Servicio de televisión añadido. Al disfrutar de esta conexión, el usuario no sólo tendrá acceso a la Red, sino que además dispondrá de una amplia oferta de televisión por satélite.

ALGUNAS DESVENTAJAS DEL ACCESO A INTERNET VÍA SATÉLITE

Vulnerabilidad. La conexión por satélite utiliza el espacio radioeléctrico, por lo que algunos expertos aseguran que este tipo de conexión es vulnerable a las escuchas y que no es recomendable para aplicaciones de voz. Para evitar que eso suceda, es necesario cifrar todos los datos enviados a la red.

Retardo. Debido a conexiones largas por satélite, el retraso en la transmisión puede ser mayor que con otras alternativas, si bien se trata sólo de medio segundo, algo casi inapreciable para los sentidos humanos.

Incidencias atmosféricas. Aunque no suele ocurrir con frecuencia, en condiciones de climatología adversa (tormentas, huracanes, etc) existe grave riesgo de interrupción del servicio.

Que es un enlace satelital

Es el canal por el cuál serán enviadas y recibidas las señales transmitidas de la estación terrestre al satélite y de este a la estación terrestre. Las señales llegan al satélite desde la estación en tierra por el "haz ascendente" y se envían a la tierra desde el satélite por el "haz descendente". Para evitar interferencias entre los dos haces, las frecuencias de ambos son distintas. Las frecuencias del haz ascendente son mayores que las del haz descendente, debido a que cuanto mayor sea la frecuencia se produce mayor atenuación en el recorrido de la señal, y por tanto es preferible transmitir con más potencia desde la tierra, donde la disponibilidad energética es mayor.

Para evitar que los canales próximos del haz descendente interfieran entre sí, se utilizan polarizaciones distintas. En el interior del satélite existen unos bloques denominados transpondedores, que tienen como misión recibir, cambiar y transmitir las frecuencias del satélite, a fin de que la información que se envía desde la base llegue a las antenas receptoras