RESUMEN

Las redes que integran multimedia añaden una nueva dimensión a la planeación, diseño y administración de las redes. Estas nuevas exigencias y la complejidad de las mismas hace necesario que las organizaciones cuenten con una aproximación sólida, razonada y bien planeada acerca del desarrollo de sus redes para gestionar datos multimedia. El gran volumen de la información, el manejo de nuevas tecnologías, y la relación de la multimedia con todos y cada uno de los componentes de un ambiente de computo hace que dicho desarrollo de redes no sea una tarea trivial. El presente trabajo muestra un marco teórico de las redes multimedia y pretende brindar una aproximación a una guía metodológica para el desarrollo de dicho tipo de redes.
 

Palabras Claves : Redes multimedia, Desarrollo de redes, B-ISDN, ATM, Redes de alta velocidad, Guía metodológica.

Los distintos avances en la tecnología han permitido el desarrollo de aplicaciones multimedia técnica y económicamente realizables. Estos avances incluyen el poder de las estaciones de trabajo, la alta capacidad de los dispositivos de almacenamiento, las altas velocidades de las redes, los avances en tratamiento de imágenes y video, los avances en el manejo del procesamiento del audio, los procesos de reconocimiento de voz, los algoritmos de compresión y el avance mismo del audio y el video.

 Los avances en los sistemas multimedia distribuidos han tenido un significante efecto en el desarrollo de servicios multimedia sobre demanda. El espectro del mundo computacional muestra a la multimedia, las comunicaciones y el broadcasting (envío de transmisiones a todas las direcciones de una red o subred) como áreas emergentes y de gran futuro [BOR94].

 El desarrollo de nuevos tipos de aplicaciones y sistemas multimedia han puesto de manifiesto todo un conjunto de exigencias a varios niveles; la adquisición, representación y presentación de la información multimedia, su almacenamiento y recuperación, y su transmisión han incrementado la complejidad en todas las áreas relacionadas con el diseño de tales aplicaciones y sistemas.

 Una de las áreas que ha tomado gran importancia y que ha generado una nueva dimensión de complejidad en su desarrollo tiene que ver con la comunicación de la información multimedia. La necesidad del uso de las redes se ha incrementado para lograr una comunicación más rápida y efectiva en el mundo de hoy; ejemplo de esta tendencia se puede ver en el constante crecimiento de las aplicaciones de tipo multimedia que hace uso de la WWW (World Wide Web), en donde se hace crítica la transmisión de los datos a través de las distintas redes y pone de manifiesto el gran interés por la mejor utilización de las mismas.

 El presente trabajo se centra en el área relacionada con la transmisión de información multimedia. Sin embargo, de una u otra manera, todos y cada uno de los temas tratados a lo largo del documento están fuertemente ligados a todas las áreas de investigación y desarrollo de la multimedia.

El documento se encuentra dividido en varias secciones que permiten involucrar de manera progresiva los aspectos relacionados con la transmisión de información multimedia, establecer sus exigencias y culminar con los lineamientos generales de una aproximación a una guía metodológica para el desarrollo de una red multimedia.

Las secciones se encuentran distribuidas de la siguiente manera:

• Sección 1: Muestra de manera general las exigencias de los sistemas multimedia.
• Sección 2: Muestra las características generales relacionadas con la transmisión de información multimedia, de acuerdo a cada uno de sus componentes de información (texto, imagen, audio y video) y se resume los requerimientos impuestos por las redes multimedia.
• Sección 3: Presenta un marco teórico acerca de las redes multimedia. Se muestran las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de tecnologías de red de alta velocidad y referencia algunas investigaciones y aproximaciones de protocolos de red multimedia que buscan satisfacer los requerimientos de dichas redes.
• Sección 4: Se muestra de manera general una propuesta de guía metodológica para el desarrollo de redes que involucran multimedia.

La producción, integración, manipulación, presentación, almacenamiento y comunicación de información independiente y de naturaleza distinta (Ej., medios de naturaleza estática o discreta como el texto, las gráficas y las imágenes y medios de naturaleza dinámica o continua como el audio, el sonido, las animaciones y el video) hace que la complejidad de los sistemas multimedia sea mucho mayor a la de aquellos sistemas tradicionales que solamente hacen uso de información alfanumérica. Y es que esa complejidad se denota en las nuevas exigencias a todos los componentes de un sistema de computación:

• La multimedia requiere de un gran poder de procesamiento para implementar nuevos tipos de software, sistemas de archivos de tipo multimedia y sus correspondientes formatos de archivo.
• La arquitectura de estos sistemas debe proveer grandes anchos de banda de bus local y eficiente manejo de sus periféricos.
• Los sistemas operativos deben soportar nuevos tipos de datos, manejo de tiempo real y rápido procesamiento de interrupciones.
• Los requerimientos de memoria y almacenamiento son altos, se exige una gran capacidad de almacenamiento, rápidos tiempos de acceso y altas tazas de transferencia de información.
• Son necesarias nuevas redes y protocolos que provean altos anchos de banda y bajos tiempos de demoras en las transmisiones.
• Se requiere de paradigmas como el de objetos, del desarrollo de herramientas y aplicaciones de software con interfaces amigables.

 Es así como el estudio y las investigaciones en los sistemas multimedia se torna interesante, no sólo porque ofrece un gran panorama y un enorme potencial para el desarrollo de nuevas aplicaciones (Ej., los Sistemas de Información Multimedia, los Sistemas de Colaboración y Conferencia, los Servicios Multimedia sobre Demanda, la Televisión de Alta Resolución, la Enseñanza a Distancia, etc.) sino también por el cuestionamiento de las soluciones tradicionales que dependen fuertemente del uso de datos alfanuméricos.

 Una de esas áreas de investigación es brindar herramientas y guías para el desarrollo de tales sistemas multimedia. La presente guía metodológica pretende brindar un esquema general de los pasos a seguir para el desarrollo de una red que involucra el manejo de información multimedia; la guía será aplicable tanto al desarrollo de todo un sistema de información multimedia como al desarrollo de cualquier aplicación multimedia individual que haga uso de la red.

La naturaleza distinta de los diferentes medios hace que la transmisión de objetos multimedia sea uno de los problemas más complejos a ser tratado; cada uno de esos medios va a exigir técnicas y características de comunicación bien distintas, utilizando un mismo medio físico de transmisión.

Las características de tiempo real asociadas a los sistemas y aplicaciones multimedia incrementan substancialmente la complejidad en el desarrollo y la utilización de las redes de comunicación, más aún cuando se utiliza un medio físico de transmisión común.

 Los requerimientos de los diferentes medios utilizados en un sistema Multimedia se presentan a nivel de la transmisión, del manejo de buffers, del control de flujo, del manejo de conexiones, etc. El desafío está en construir sistemas de comunicación (conjunto de protocolos) y/o fortalecer los mecanismos necesarios para dar soporte a las diversas características de tráfico cuando se utiliza un mismo medio físico de comunicación. Estos mecanismos deben permitir negociar, entre otras cosas:

• Un máximo retardo de transferencia.
• Una variación máxima del retardo para la adecuación de los requisitos de audio y video isocronicos (continuos).
• Los mecanismos para la compensación de la variación estadística del retardo.
• Un valor de variación necesaria para la apertura de una conexión.
• Una taza de error a nivel de bits y de paquetes tolerable (separadamente negociables).
• Para todos los tipos de error, establecer cual estrategia se desea adoptar: detección, detección y corrección o ninguna.
• Los mecanismos para el control de flujo y congestión de la red.
• Las condiciones para el establecimiento de una conexión; negar la conexión en el caso de que no sea posible atender todos sus requisitos.

El tipo de tráfico generado por el texto es en su gran mayoría de ráfagas, es decir, que no existe un tráfico continuo de la información. Luego, la característica principal en la comunicación de este tipo de información es que se alterna periodos de flujo de información con periodos de ausencia de flujo de información en la transmisión de los datos.

 La cantidad o monto de los datos para ser transmitidos depende de cada aplicación, variando desde algunos pocos bits por segundo (bps), como sucede con el correo electrónico, hasta varios Mbps como sucede en la transmisión de grandes archivos.

 Exceptuando aquellas aplicaciones que requieran manejo de tiempo real, las aplicaciones que utilizan transferencia de texto requieren un retardo máximo de transferencia y una variación estadística de retardo que no presentan problema alguno para ser satisfechos.

2.2. TRANSMISION DE IMAGENES

El tráfico generado por la aplicaciones de gráficas animadas, en donde se generan varios cuadros de imágenes en intervalos regulares de tiempo tiene características semejantes a la transferencia de video. A excepción de las imágenes animadas, la naturaleza de tráfico de la imágenes estáticas es por ráfagas en donde el monto de los datos están en algunas decenas de Mbps. Como sucede con el texto, el retardo máximo y la variación estadística del retardo no presentan ningún problema. A diferencia del texto, en la transmisión de imágenes se puede tener una tolerancia mayor a la taza de errores a nivel de bits, lo cual se apoya en las características de baja percepción del ojo humano.

2.3. TRANSMISION DE AUDIO Y SONIDO

La transmisión de audio presenta características bien distintas a las de texto e imágenes principalmente en aplicaciones de tiempo real. El tipo de tráfico generado es continuo, puede ser por ráfagas cuando se comprime las señales de voz (con base en comprimir la redundancia de los datos en los silencios) pero de todas maneras para este tipo de tráfico la transmisión debe realizarse a una taza constante, así que cualquier variación estadística de retardo debe ser compensada.

Una de las estrategias utilizadas por los algoritmos de compensación se basa fundamentalmente en asegurar una reserva de paquetes antes de dar inicio al proceso de reproducción, introduciendo un retardo inicial a cada fuente de voz. Aparentemente el problema estaría resuelto si se escoge un retardo inicial bien grande, pero este valor del retardo esta limitado por el máximo retardo de transferencia (desde la generación hasta la reproducción) haciendo que la señal de voz pierda naturalidad en la comunicación.

 El máximo retardo de transferencia es crítico principalmente en el caso de las conversaciones. Uno de los motivos es debido al problema del eco. Aunque en los casos en los cuales el eco no causa problemas o se utilicen supresores de eco, cada uno de los interlocutores de una conversación normalmente espera a que el otro interlocutor termine su intervención para iniciar la suya; si el retardo de transferencia es demasiado alto entonces la conversación comienza a experimentar rupturas llegando a un punto tal que la conversación se hace imposible. Un retardo mayor de 200ms hace que sea incomoda la conversación. Los patrones de telefonía establecen 40ms para distancias continentales y 80ms para distancias intercontinentales. Como es lógico estos tiempos se hacen más críticos en aplicaciones que exigen tiempo real.

2.4. TRANSMISION DE VIDEO

Al igual que el audio, las señales de video se caracterizan por un tráfico continuo. Aquí también, aunque a la señal se le aplique alguna técnica de compresión y el tráfico pase a ser por ráfagas a una taza variable, la señal debe ser reproducida a una taza constante en el sitio de destino. El retardo de transferencia máximo es de gran importancia y la variación estadística del retardo debe ser compensada. Normalmente la señal de video va acompañada de la señal de audio; así, determinando los requisitos de retardo de éste entonces se establecen los de aquella.

 En video, la taza de errores a nivel de bits puede ser mayor que la taza de errores a nivel de paquetes, debido a los mismos motivos de transmisión de imágenes. No obstante, como la imagen no es estática y deben ser generados varios cuadros por segundo, una taza de error de paquetes no es tan crítica. Así que también la taza de error a nivel de bits puede ser mayor que para imágenes estáticas.

 La variación media generada por una fuente de video depende de la calidad de la señal como de los algoritmos de codificación y compresión utilizados.

2.5 REQUERIMIENTOS GENERALES PARA LA TRANSMISION MULTIMEDIA

Los nuevos requerimientos de las redes multimedia hace que se tengan en cuenta varios aspectos adicionales, en comparación con el desarrollo de redes tradicionales; a continuación se resumen los requerimientos de este tipo de redes:

• Grandes anchos de banda.
• Espacios o depósitos de almacenamiento extremadamente grandes.
• Acceso a esos grandes depósitos de recursos multimedia.
• Comunicación full duplex (transferencia simultánea de los datos en ambas direcciones de un enlace de transmisión).
• Comunicación multipunto (la transmisión de datos multimedia a varios o todos los sitios remotos de una red).
• Transmisión de múltiples objetos multimedia de manera simultánea.
• Transferencia de datos continuos sobre periodos de tiempo relativamente altos.
• Garantizar la calidad en los servicios que presta la red.
• Calidad del servicio sobre demanda.
• El mantenimiento de características de isocronismo (en general de características de tiempo real).
• Manejo de tiempo real y técnicas especiales de indexamiento y recuperación de los datos de tipo multimedia
• Sincronización en el despliegue de los diferentes tipos de datos (Ej., voz, sonido e imágenes); sincronización a nivel de las comunicaciones y de los dispositivos de despliegue.
• Control dinámico de las aplicaciones multimedia con respecto a las conexiones, interacciones, calidad sobre demanda e interfaces amigables hombre-máquina.
• Minimizar las demoras en la transmisión de la información multimedia.
• Asegurar rápidas respuestas para aplicaciones que exigen una interacción ininterrumpida.
• Distribución de información rápida y suficiente.
• Tazas de bits sobre demanda: Las redes deben soportar tazas de bits constantes, variables y de ráfagas por cada conexión establecida, para diferentes y cambiantes necesidades.
• Conexiones sobre demanda.
• Estandarización de los servicios y tareas complementarias que soporten las aplicaciones multimedia (por ejemplo la compresión/descompresión de datos, los servicios orientados a conexión, los servicios no orientados a conexión, teleservicios, etc.).

El desarrollo de aplicaciones multimedia ha incrementado la necesidad del uso de las redes para lograr una comunicación más rápida y efectiva. El tipo de aplicaciones que se están desarrollando sobre red van desde la distribución de información (Ej., Kioskos multimedia, las noticias de la CNN, etc.) hasta los sistemas de trabajo colaborativo (Ej., videoconferencia, tele-medicina, etc.) y educación a distancia asistida por computador (Ej., seminarios, programas de estudio, etc.).

En los ambientes tradicionales de redes de área local la información de tipo multimedia se encuentra almacenada en cada uno de los equipos y es manejada de manera independiente por cada uno de ellos. En general no pueden soportar un esquema en el cual cada uno de esos equipos acceda a servidores remotos en los cuales se encuentra toda la información multimedia debido a la complejidad de los requerimientos necesarios para la transmisión de este tipo de información.

El desarrollo de nuevos tipos de redes multimedia se está dando a pasos agigantados para el logro de tal fin; la digitalización de todos los tipos de datos multimedia, el rápido avance de los estándares de compresión, el desarrollo de nuevas arquitecturas de computadores multimedia, el avance de las investigaciones y las nuevas tecnologías de red entre otros avances lo confirman.

3.1. HACIA UNA REPRESENTACIÓN COMUN DE LA INFORMACION

Las redes de comunicación han sido utilizadas para transportar los diferentes tipos de información multimedia de manera separada e independiente como ha sucedido básicamente con las redes telefónicas, las redes para datos y las redes para la presentación de video.

 El hecho de que hoy por hoy los distintos tipos de información como la voz, los datos, el video, etc. puedan ser digitalizados (representados en lenguaje binario de unos y ceros, -datos digitales) hace que esa situación sea replanteada. La transmisión de estos datos binarios es la esencia de las redes multimedia, pues, la red no necesita conocer o distinguir el tipo de información que transporta a través de las cadenas de bits; esta responsabilidad es de los dispositivos para los cuales van dirigidos los datos: un teléfono, un computador o un televisor. Así que la función de las futuras redes será definida más por los tipos de dispositivos para los cuales va dirigida la información que por el tipo de información que transportan.

Los efectos de la digitalización de los distintos tipos de información afectan principalmente a los tres segmentos de la industria de la información: la computación, las telecomunicaciones y el broadcasting (televisión).

3.2 TECNOLOGIA DE REDES DE ALTA VELOCIDAD

Entre las muchas tecnologías de red de alta velocidad que se tienen en la actualidad, varias de ellas se han puesto a la vanguardia ([PRO93] y [FLY94]), son ellas:

• Frame Relay
• SMDS
• ATM
• Fast-Ethernet
• 100VG
• FDDI
• Lan Switch

 Para escoger y comparar cual de ellas se ajusta mejor a las necesidades del ambiente de red multimedia que se desea diseñar se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:

3.2.1. FRAME-RELAY

En Frame-Relay se transmiten paquetes de longitud variable a través de la red, lo cual hace poco apta su utilización para la transmisión de tráfico de voz, dado que si se escogen paquetes muy grandes, se introduce un retardo demasiado alto (no permitido para el tráfico de este tipo) o se introduce un retardo variable para cada paquete lo cual no garantiza que la voz fluya de forma natural, degradando la calidad del servicio.

 De acuerdo a lo anterior, Frame-Relay no se constituye como una completa y buena solución a la B-ISDN ya que no se garantiza la transparencia en el tiempo ni retardos aceptables para servicios que exigen manejo de tiempo real. Sin embargo, es una solución a corto plazo que posibilita la transmisión de diversos tipos de tráfico que no requieren exigencias de tiempo real (información multimedia) sobre una sola red de manera más rápida y confiable.

3.2.2. SMDS

SMDS ha sido limitado desde su inicio debido a su complejidad a la hora de ser comparado con Frame-Relay y ATM, además no soporta el tráfico de información con característica isocrónica (como la voz) y no cuenta con mecanismos de control de congestión.

3.2.3. ATM

ATM es el más indicado para manejar el ambiente de tráfico multimedia (por ahora en redes WAN y MAN y en un futuro no muy lejano en redes LAN) porque ofrece una gran flexibilidad de los anchos de banda que requiere este tipo de información, a través de la asignación de marcos de longitud fija para conexiones virtuales (como un requerimiento básico), de la eficiente utilización de los anchos de banda, por el manejo de multiplexamiento estadístico del tráfico de la red (a costa de los retardos o perdidas de las celdas), por la garantía de la calidad del servicio de las transmisiones entre otras ventajas particulares (para mayor información ver [ARM92], [PRO93] y [VAU94]).

 Distinto a lo que sucede con los datos de las redes tradicionales, en el ambiente multimedia es crítico que el transporte ATM garantice los requerimientos adecuados para soportar todo tipo de aplicaciones (esto debido a la perdida de celdas o a las demoras), desde aplicaciones sensibles a los retardos de transmisión, como las aplicaciones que involucran transferencia de voz, hasta las aplicaciones que no son sensibles a este aspecto como las aplicaciones que involucran transferencia de datos e imágenes.

 Para aquellos servicios multimedia que requieren la transmisión continua de los datos lo que se hace, en las redes de conmutación de paquetes, es simular a través de circuitos virtuales lo que se hacia en las antiguas redes de conmutación de circuitos, en donde primero se establecía la conexión entre el punto de origen y el punto de destino para poder iniciar cualquier intercambio de información. Estos circuitos virtuales hacen que se establezca una conexión punto a punto (temporal o permanente) mediante la cual se pueden proveer una debida coordinación y sincronización de este tipo de información multimedia.

 El multiplexamiento de todos los tipos de información multimedia dentro de un solo circuito virtual (o mejor camino virtual) se conoce como "un circuito virtual multimedia", que no es más que un agregado o conjunto de circuitos virtuales. La utilización de este tipo de circuito virtual multimedia ofrece dos facilidades:

• Poder transmitir sobre la red todos los tipos de información a través de un solo camino virtual permite que los distintos paquetes lleguen en el mismo orden en que fueron enviados mientras que si los tipos de información son enviados sobre circuitos virtuales que tomen diferentes rutas en la red, las diferentes características de retardos podrían dificultar el proceso de sincronización.
• Con un simple camino virtual (agregado de circuitos virtuales), los distintos tipos de información, los cuales viajan por cada uno de esos circuitos virtuales, solo necesitan tener cierta información básica para transmitir las cadenas de información sin necesidad de realizar operaciones adicionales de identificación (de que cada circuito virtual esta ligado a otro que hace parte del mismo llamado) mientras que sí se usan múltiples circuitos virtuales independientes se necesitaría manejar señales y algunas otras operaciones para identificar que los distintos circuitos virtuales involucrados hacen parte del mismo llamado.

• La principal desventaja de ATM es que requiere de una infraestructura costosa, dificultando su implementación a corto plazo.
• Aún no se ha defino todo el estándar.
• Por ser una red orientada a conexión se hace demasiado complejo manejar comunicaciones multipunto.
• El tamaño de la celda ATM es demasiado pequeña, lo que hace que los sistemas de comunicación sean más sofisticados y costosos.

Fast Ethernet tiene las mismas limitaciones con respecto a las características de demora y de indeterminismo de Ethernet para el manejo de información Multimedia, pues utiliza el mismo método de acceso al medio. El uso de la red (como en Ethernet) rara vez excede el 50% de utilización del maximo ancho de banda; el ancho de banda efectivo utilizado en Fast Ethernet está más en el rango de los 50 Mbps que en el rango de los 100 Mbps.

Esta tecnología ofrece un mayor ancho de banda para el manejo de las voluminosas cadenas de datos Multimedia pero no garantiza demoras mínimas para aquellas aplicaciones que exigen características de tiempo real.

Su nivel de alcance o escala se limita a redes de área local LAN.

Uno de los problemas de Fast Ethernet es que no se ha definido aún un estándar que impida la incompatibilidad de los productos entre los distintos proveedores. Sin embargo, debido a la relativa simplicidad de esta tecnología se espera que su desarrollo sea rápido.

3.2.5. 100VG

Este esquema de control de acceso (basado en el esquema de round-robin) permite calcular y garantizar limites de demoras para la máxima medida de un paquete de datos como para el número de estaciones en la red LAN, lo que favorece el tráfico regular de las aplicaciones Multimedia.

Su nivel de alcance o escala se limita a redes de área local LAN.

Al igual que con Fast Ethernet, no se ha definido aún un estándar que impida la incompatibilidad entre los productos de los distintos proveedores. Adicionalmente debido al cambio de protocolo de control de acceso al medio se hace indispensable el empleo de un nuevo tipo de hardware (como el de tarjetas adaptadoras de red y el Hub), lo cual ocasionaría costos adicionales.

3.2.6. FDDI y FDDI II

Uno de los problemas de FDDI II es que no es totalmente compatible con FDDI; Por ejemplo, con una sola estación FDDI en la red no se puede explotar las ventajas de soporte a tráfico de tiempo real ofrecido por FDDI II.

FDDI presenta otra desventaja para el manejo de datos multimedia: los nodos que hacen parte de la red deben compartir los 100 Mbps, lo cual hace que la capacidad de la red se decremente en proporción a su medida.

Aunque esta tecnología presenta varias características deseables para el tráfico de información Multimedia sus desventajas en cuanto a costos, complejidad y compatibilidad no la hacen atractiva.

3.2.7. LAN SWITCH

Una gran ventaja de los LAN Switch es que trabajan con las tarjetas de interfaz que ya están instaladas en los distintos servidores y estaciones de una red de área local típica. Este hecho hace que se proteja la inversión de la base instalada y que el camino para migrar a una tecnología de red de alta velocidad sea fácil de conseguir.

La desventaja de la tecnología LAN Switch es que no corresponde a ningún estándar, aunque se han realizado algunos esfuerzos para tal fin en la IEEE. Para un estudio más profundo de esta tecnología se puede referenciar a [SAU96].

En los siguientes cuadros se hace una breve comparación de este tipo de tecnologías [SAU96]:

 

	Características de  Latencia	Características de  Ancho de Banda	Taza de Datos	Aplicaciones Multimedia Apropiadas	Aplicaciones Multimedia NO Apropiadas
ATM	Variable y baja.  (=< 30 microsegundos en LAN)	Velocidades muy altas.  Conmutado.	25; 51; 155 y 622 Mbps.	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo; voz.	Ninguna.
FDDI	Variable y alta.  (del orden de milisegundos)	Velocidades altas.  Medio compartido.	100 Mbps	Datos.	Multimedia sensitiva al tiempo; voz.
FDDI Sincrónica	Variable y moderada.  (del orden de milisegundos)	Velocidades altas.  Medio compartido.	100 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
FDDI II	Variable y alta para datos.  (del orden de milisegundos)  Fijada para Multimedia.	Velocidades altas.  Medio compartido.	100 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo; voz.	Multimedia de altos anchos de banda.
Fast Ethernet	Variable y alta.  (del orden de milisegundos)	Velocidades altas.  Medio compartido.	100 Mbps	Datos.	Multimedia sensitiva al tiempo; voz.
100 VG	Variable y alta.  (del orden de milisegundos)	Velocidades altas.  Medio compartido.	100 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.
Ethernet Switches  (Cut through)	Variable y baja.  (cercana a 40 microsegundos)	Velocidades bajas.  Conmutado.	10 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
Ethernet Switches  (Store and Forward)	Variable. Baja (microsegundos) con paquetes pequeños; Alta  (milisegundos) con paquetes grandes.	Velocidades bajas.  Conmutado.	10 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.
FDDI Switches  (Cut through)	Variable y baja.  (cerca a 20 microsegundos)	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
FDDI Switches  (Store and Forward)	Variable. Baja (microsegundos) con paquetes pequeños; Alta  (milisegundos) con paquetes grandes.	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.
Fast Ethernet Switches  (Store and Forward)	Variable y baja.  (cerca a 30 microsegundos)	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
Fast Ethernet Switches  (Cut through)	Variable. Baja (microsegundos) con paquetes pequeños; Alta  (milisegundos) con paquetes grandes.	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.
100VG Switches  (Cut through)	Variable y baja.  (Sin una medida exacta; sin medir.)	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
100VG Switches  (Store and Forward)	Variable. Baja (microsegundos) con paquetes pequeños; Alta  (milisegundos) con paquetes grandes.	Velocidades altas.  Conmutado.	100 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.
Token Ring Switches  (Cut through)	Variable y baja.  (cerca a 30 microsegundos)	Velocidades bajas.  Conmutado.	16 Mbps	Datos; Multimedia sensitiva al tiempo.	Voz.
Token Ring Switches  (Store and Forward)	Variable. Baja (microsegundos) con paquetes pequeños; Alta  (milisegundos) con paquetes grandes.	Velocidades bajas.  Conmutado.	16 Mbps	Datos; Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo.	Algunas aplicaciones Multimedia sensitivas al tiempo; voz.

 

3.3. PROTOCOLOS DE COMUNICACION MULTIMEDIA

Los nuevos requerimientos de las comunicaciones multimedia no solo hace necesario un cambio al nivel físico de las redes sino que también hace necesario la evolución del software asociado, dando lugar al surgimiento de un nuevo conjunto de protocolos para tal fin.

Este nuevo conjunto de protocolos se puede clasificar en tres niveles:

• Protocolos de bajo nivel
• Protocolos de nivel de Red y de nivel de transporte
• Protocolos de nivel de aplicación

3.3.1. PROTOCOLOS DE BAJO NIVEL

Los protocolos de bajo nivel deben ofrecer características de calidad de servicio relacionadas con suficientes anchos de banda y aceptables demoras en el tráfico de la información multimedia.

Ethernet, por ejemplo, no garantiza estas características de calidad de servicio debido a su inherente indeterminismo y la rápida degradación para altas tazas de utilización. ATM, por el contrario, es el protocolo de bajo nivel que mejor se adapta a los requerimientos exigidos por las redes multimedia. Un estudio más detallado se puede encontrar [DIA98], [STE95], [ARM92], [BOR95].

3.3.2. PROTOCOLOS DE NIVEL DE RED Y DE NIVEL DE TRANSPORTE

Los requerimientos en la transmisión de datos tradicionales son muy bien satisfechos por los protocolos TCP/IP y de la ISO; pero, son protocolos que no cubren las diferentes necesidades de la transmisión de datos continuos. Han surgido varios proyectos, con aproximaciones distintas, en los que se busca satisfacer las características de calidad de servicio exigidas por la transmisión de información multimedia.

A continuación se presentan algunas aproximaciones que buscan satisfacer dichas características de calidad del servicio. Por el grado de investigación en el cual se encuentran dichas aproximaciones no se pretende realizar una comparación de cada una de ella sino más bien presentarlas para darnos una idea de lo que se está trabajando en esta área.

3.3.2.1. DASH

Esta aproximación se basa en un protocolo de reservación de recursos que garantiza un buen desempeño de las comunicaciones en sistemas distribuidos sobre redes IP. El protocolo se llama SRP.

• SRP (Session Reservation Protocol): Este protocolo permite básicamente reservar recursos como CPU y ancho de banda que le posibilitan satisfacer ciertos parámetros de demora y throughtput.

Esta aproximación provee un conjunto de esquemas y protocolos para la comunicación de información multimedia. Permite soportar características de calidad del servicio como limites de demora y jitter, y probabilidad de violación de los limites de demora y de sobrecarga de buffers. El conjunto de protocolos incluye:

• RCAP (Real-Time Channel Administration Protocol): Este protocolo permite establecer el canal de comunicación y reservar los recursos necesarios para tal fin.
•   RIP (Real-Time Internet Protocol): Este protocolo básicamente planea la forma de los paquetes que se van a transmitir dependiendo de los recursos reservados.
• RMTP (Real-Time Message Transport Protocol): Este protocolo de transporte soporta transporte en tiempo real basado en el envío de mensajes entre los puntos finales de la conexión.
• CMTP (Continuous Media Transport Protocol): Este protocolo de transporte ofrece una interfaz basada en streams para aplicaciones isocronicas.

3.3.2.3. ST- II

ST- II (Experimental Internet Stream Protocol, versión 2) es un protocolo del nivel de red que provee servicios de comunicación punto-multipunto; también da facilidades para negociar y reservar recursos por medida de paquetes y taza de datos. ST- II consta actualmente de dos protocolos:

• SCMP (ST Control Message Protocol): Este protocolo controla el árbol de borradas al adicionar y retirar las direcciones de destino de la comunicación, y permite establecer los parámetros de calidad de servicio.
• ST: Este protocolo permite el transporte propio de los datos. Los paquetes que se transportan viajan solamente a través del árbol de borradas establecido por SCMP.

Esta aproximación de un sistema de transporte (Heidelberg Transport System) pone el protocolo HeiTP sobre una implementación de ST- II. Las características adicionales a las presentadas en ST- II permiten realizar una sincronización entre el punto de envío y el punto de recepción para optimizar el throughput y evitar la sobrecarga de buffers en el receptor.
 

•  HeiTP: (Heidelberg Transport Protocol): Este protocolo permite manejar cuatro clases de acciones sobre los paquetes que presentan errores en la comunicación: ignorar, descartar, indicar y corregir.

3.3.2.5. BERKOM

Esta aproximación es muy parecida al sistema de transporte HeiTS. Este sistema de transporte (llamado MMTS: MultiMedia Transport Service) permite establecer varios parámetros relacionados con el manejo de la calidad de servicio, a saber:

- La máxima medida de la unidad de datos del servicio de transporte

- Throughput

- Demora punto a punto

- La clase de acción a tomar cuando se presentan paquetes con datos corruptos (igual a HeiTS)
 

· MMTP (MultiMedia Transport Service Protocol): Es el protocolo base de este sistema de transporte y esta implementado sobre ST- II.

Muchos protocolos del nivel de aplicación asumen un manejo escalable de los medios que intervienen en la comunicación; por ejemplo, separando las cadenas de datos. Un buen ejemplo en este sentido es la forma en la cual funciona MPEG (estándar de codificación y compresión de video) en donde cada cadena puede tener diferentes características de calidad de servicio usando una codificación de intra e intercuadros (algunos de los cuadros que componen cada una de las escenas del video se toman como cuadros básicos -se transmite toda la información que contienen- mientras otros cuadros solamente se codifican a partir de aquellos -se transmite solamente los cambios con respecto al cuadro base-) para optimizar el ancho de banda.

Existe a este nivel de aplicación dos tipos de protocolos complementarios que han ido tomando popularidad por sus características en redes como internet, son ellos RSVP y RTP:
 

• RSVP: (Resource ReserVation Protocol): Este protocolo esta basado en el principio de codificación escalable (por capas). Permite reservar ancho de banda y asignar prioridades a distintos tipos de tráfico.
•  RTP (Real-Time Transport Protocol): Este protocolo se utiliza en conjunto con el protocolo RSVP para poder contar con multimedia sobre redes IP. El protocolo hace uso de información de feedback de la calidad de la señal que se transmite y provee la información de sincronización necesaria para la reconstrucción y despliegue de la información multimedia.

La guía metodológica gira en torno a tres dimensiones o directrices de desarrollo que son la planeación estratégica, la calidad del servicio (QoS) y los costos de la red; el punto de equilibrio que se desea que tenga la red dentro de estas tres dimensiones va a permitir la evaluación de la misma y va a brindar los lineamientos generales para su desarrollo.

A partir de estas dimensiones, de las áreas o frentes involucrados en el proceso de desarrollo de la red y de todos aquellos factores que de una u otra manera afectan tal desarrollo se presenta un esquema general de la guía metodológica [DIA98].

4.1. DIMENSIONES DE DESARROLLO DE LA RED

El desarrollo de una red que involucra multimedia está influenciado por tres directrices mutuamente relacionadas:

• La primera tiene que ver con las metas y los objetivos de la organización,
• La segunda con la calidad de servicio (QoS) que debe ofrecer la red como tal, y
• La tercera con la parte económica del desarrollo de la red.

Se debe tener un manejo adecuado de los costos de desarrollo de la red de tal manera que permita una mejor posición estratégica de la organización y el cumplimiento de los niveles de calidad de servicio que se desean brindar. No es ideal invertir grandes cantidades de dinero adquiriendo equipos sofisticados que no justifican el plan estratégico ni la calidad del servicio requerido.

Tratar de ofrecer la mejor calidad de los servicios sin pensar en los costos que esto acarrea ni balancear si esto es necesario para cumplir el plan estratégico de la organización tampoco es ideal para el desarrollo de una red y en general para cualquier proyecto de desarrollo.

Estas directrices se pueden expresar como las dimensiones de desarrollo de la red multimedia; el punto de equilibrio que se desea que tenga la red dentro de estas tres dimensiones va a permitir la evaluación de la misma y va a brindar los lineamientos generales para su desarrollo. La guía metodológica se fundamenta, entonces, en tres dimensiones que son:

• La planeación estratégica,
• La calidad del servicio (QoS) y
• Los costos del desarrollo de la red.

El plan estratégico de la red multimedia debe estar enmarcado en los nuevos enfoques de diseño de sistemas de información, en las oportunidades brindadas por la multimedia, en medios y métodos pedagógicos, en relaciones de comunicación y de tecnología que permitan tener una base sólida para el diseño de la red. La planeación estratégica como tal esta fuera del alcance de este trabajo; existen nuevas tendencias y conceptos que se pueden encontrar en [MEM96].

Este plan estratégico debe permitir determinar las necesidades de intercambio de información que se tiene dentro de la organización, convirtiendola en un enlace entre la estrategia de la organización y la estrategia de los sistemas de información de la misma.
 

• El desarrollo de una red que involucre el manejo de información multimedia tiene que estar justificada desde el punto de vista organizacional de la empresa. La complejidad y los costos que acarrea el diseño de una red de estas características deben estar plenamente sustentados a través de los objetivos que se persiguen con su construcción.

En conclusión se debe determinar de manera explícita el plan estratégico de la red a través de objetivos claros y precisos a corto, mediano y largo plazo.

4.1.2. CALIDAD DEL SERVICIO

La calidad del servicio es uno de los aspectos de mayor importancia dentro de los componentes de un sistema multimedia. Los parámetros que permiten evaluar la calidad del servicio se encuentran en la comunicación, los sistemas operativos, las bases de datos multimedia y todos aquellos componentes que afectan directamente al usuario.

La definición de la calidad del servicio de la red multimedia permitirá dimensionar la red, tomar las decisiones relacionadas con la tecnología a utilizar y consecuentemente a establecer los costos que se generan.

El objetivo dentro de la guía metodológica es establecer cuales son esos parámetros y el alcance de los mismos a la hora de desarrollar la red multimedia.

4.1.3. COSTOS

No sólo es importante recomendar, evaluar y seleccionar los sistemas y la red que mejor satisface los requerimientos de la organización, su plan estratégico y la mejor calidad de sus servicios sino que también se debe tener en cuenta todos y cada uno de los costos que se generan tanto en el desarrollo mismo de la red como de su sostenimiento posterior.

Como en cualquier desarrollo dentro de una organización, siempre se busca minimizar los costos logrando el mejor rendimiento según los objetivos propuestos. Como se mencionó anteriormente el desarrollo de la red multimedia debe estar plenamente justificada.

Uno de los objetivos a través de la guía metodológica es que se tenga en cuenta que la mayoría de los costos que genera el desarrollo de la red multimedia no está sólo en su desarrollo sino en las etapas posteriores de sostenimiento, mantenimiento, crecimiento y administración.

4.2. AREAS DE DESARROLLO DE LA RED

El hecho de que el desarrollo de una red multimedia este relacionada con todos y cada uno de los componentes de un sistema de computo hace que tal desarrollo este definido en varias áreas relacionadas (Figura 4.2). La guía metodológica tiene en cuenta varias áreas críticas dentro del desarrollo de la red, a saber:

• Las aplicaciones y servicios
• Servidores multimedia
• Estaciones multimedia
• Red
• Seguridad
• Administración
• Mantenimiento

Es importante tener en cuenta que aunque la división en estas áreas tiene como objetivo establecer los frentes de acción para el desarrollo de la red multimedia, ellas no son independientes y que por el contrario están estrechamente relacionadas.

Adicionalmente, la guía pretende que se tenga siempre presente que el desarrollo de la red multimedia está relacionada con todos y cada uno de los componentes de un sistema de computo. Nada se puede lograr, por ejemplo, con una red de excelentes características sino se cuenta con los servidores y las estaciones multimedia adecuadas [DIA98].

4.3. FACTORES O VARIABLES DE DESARROLLO DE LA RED

Existen varios factores o variables a tener en cuenta a la hora de desarrollar la red multimedia, y cada uno de ellos puede afectar el desarrollo particular de una o varias de las áreas establecidas en el numeral anterior. A través de la guía metodológica se busca determinar la cuantificación o establecimiento de estos factores para un buen desarrollo de la red multimedia.

Todos estos factores pueden tener diferentes grados de importancia dependiendo del tipo de desarrollo que se desea realizar; por ello, en algunos de dichos factores o variables no se profundiza demasiado, pero es importante anotar que siempre deben ser tenidos en cuenta.

A continuación se muestran los principales factores que inciden en el desarrollo de la red multimedia; el establecimiento, influencia o cuantificación de dichos factores se lleva a cabo en el esquema general de desarrollo de la red multimedia. Para un mejor detalle de estos factores ver [DIA98]

• Distancia (escala de la red)
• Rango de Servicios
• Grado de Seguridad
• Múltiple Acceso
• Grado de utilización de la red
• Tipo de Comunicación (Unicast, BroadCast, Multicast)
• Tipo de Trafico (Tráfico Elástico, Tráfico de tiempo real)
• Costos
• Conectividad (Modelo OSI, Modelo TCP/IP, Modelo SNA)
• El cambio cultural
• Administración de los datos
• Uso De Estándares
• Formas de transmisión de datos
• Proveedores De Servicios
• Legislación
• Instalación
• Recurso Humano

Este esquema establece las actividades o pasos generales que deben ser llevados a cabo para el desarrollo de la red multimedia según las dimensiones, las áreas y los factores vistos anteriormente. En principio la herramienta de ayuda para quién(es) desarrolla la red es la utilización de matrices y tablas que permitan establecer los lineamientos de desarrollo de la red particular y recopilar la información y las conclusiones en el avance de cada una de las etapas de la guía.

La guía metodológica muestra tres etapas generales bien definidas que pueden ser lo más detalladas posible de acuerdo a las necesidades del gestor de la red multimedia (Ver figura 4.3):

Las actividades generales dentro de estas etapas de la guía son:

• Conocer los planes de la organización a corto, mediano y largo plazo. Se debe establecer cómo el desarrollo de la red multimedia puede contribuir al cumplimiento del plan estratégico de la organización.
• Identificar como las comunicaciones pueden soportar las operaciones diarias de la organización. Identificar áreas críticas en donde la red multimedia puede generar un gran potencial y un buen desempeño de las actividades de la organización.
• Revisar la función de las comunicaciones dentro de la organización. Identificar que capacidades tiene la empresa en el manejo de audio, datos, video, equipos, recursos humanos y mantenimiento. Se debe establecer prioridades en la utilización de ese tipo de datos.
• Llevar a cabo el inventario inicial de la base instalada que posea la organización (existencia de alguna red previa o de equipos de computo y comunicaciones) y establecer los nuevos requerimientos que se exigen para desarrollar la red multimedia.
• Establecer los niveles de calidad de los servicios que va a proveer la red para las aplicaciones y el tipo de usuarios identificados en los primeros pasos.
• Analizar los costos y la factibilidad técnica para el desarrollo de la red multimedia según el plan estratégico de la red y la calidad de los servicios de la misma.
• Establecer las consideraciones finales y las características de la red multimedia.
• Establecer los planes relacionados con la administración, seguridad y mantenimiento de la red.

Esta etapa permite determinar cuales son los objetivos de la organización a corto mediano y largo plazo y con ciertos niveles de importancia para llevar a cabo a través del desarrollo de la red multimedia, con la cual cuenta la organización para cumplirlos y cuales son los requerimientos o exigencias generales de la red (Ver figura 4.4.):

Las principales tareas de esta etapa son:

• Establecer el plan estratégico de la red
• Modelar la organización
• Estudiar la red actual o base instalada de la organización
• Identificar las aplicaciones que harán uso de la red
• Identificar los usuarios de la red
• Establecer los requerimientos generales de la red
• Dimensionar la red a través de niveles de abstracción que permitirán establecer la escala de la red.

Para tal fin se deben tomar los objetivos establecidos con base en el plan estratégico de la organización y evaluar sí la información recaudada sobre la base instalada puede o no contribuir a esos objetivos. De igual manera se debe totalizar el costo invertido en los equipos, el recurso humano, las aplicaciones y los servicios con los que cuenta la organización.

La pregunta central en este punto es constatar si de verdad se hace necesario la utilización de una red multimedia, ó sí simplemente se requiere realizar algunos cambios a la red actual, ó analizar, qué se necesita para manejar información multimedia a partir de esta infraestructura.

4.4.2. ANALISIS DE REQUERIMIENTOS DE LA RED MULTIMEDIA

Para iniciar esta etapa del desarrollo de la red multimedia se debe tener completamente claro los objetivos que se persiguen con su realización, el tipo de aplicaciones que se manejarán, los tipos de usuarios que usarán la red, las relaciones de comunicación entre ellos y las dimensiones generales de la red.

En esta etapa se trabaja en el detalle de las aplicaciones identificadas (las aplicaciones presentes y las planeadas para tiempos posteriores), su relación con el tipo de información que manejan, los niveles de seguridad que deben tener, la calidad que deben presentar esos tipos de información, el monto de los datos a transmitir y la relación entre las aplicaciones y los usuarios entre otros.

Este trabajo debe permitir determinar alternativas de desarrollo de acuerdo a la calidad, cobertura, penetración de los servicios de la red y los costos que ello acarrea; para poder entonces, realizar un análisis de la viabilidad del desarrollo de la red y los costos que genera (Ver figura 4.5):

Las principales tareas de esta etapa son:
 

• Caracterizar las aplicaciones multimedia en cuanto al tipo de información que manejan, el grado de seguridad que requieren, el grado de utilización de la red, el tipo de comunicación y el tipo de tráfico que demandan.
• Definir varias alternativas de calidad de las aplicaciones comenzando por el punto de vista del usuario.
• Detallar esa calidad del servicio con respecto a los datos de tipo multimedia que soportará la red generando la calidad del servicio que debe brindar la red

En esta última etapa se busca definir las características finales de la red, el establecimiento de pautas y principios a tener en cuenta para el diseño, la implantación e instalación de la red multimedia como para el establecimiento de los planes de administración, seguridad y mantenimiento de la misma.

Los principales objetivos de esta etapa son (figura 4.6):

• Hacer una consolidación de las características posibles de la red por cada tipo de dato multimedia según los niveles de abstracción, la caracterización de las aplicaciones y las exigencias del usuario en general:
• Texto: red tradicional
• Imágenes estáticas
• Voz y sonido
• Video.
• Establecer cuatitativamente el ancho de banda, los tiempos de respuesta exigidos, las demoras máximas de transmisión permitidas y los modos de transmisión requeridos.
• Evaluar esas distintas alternativas de calidad establecidas y estudiar su impacto sobre las áreas de desarrollo de la red.
• Establecer los principales principios o criterios de desarrollo de la red con el objetivo de brindar las pautas necesarias para el diseño e implementación de la red.
• La guía finaliza con los aspectos a tener en cuenta para la elaboración de planes de administración, seguridad y mantenimiento de la red.

4.4.3.1. ESTABLECIMIENTO DE ALTERNATIVAS

De acuerdo a las exigencias del usuario, plasmadas a través de los distintos formatos de archivos y estándares de compresión y la caracterización de las aplicaciones según los distintos niveles de abstracción se debe hacer un consolidado o establecimiento de las posibles alternativas de las características finales de la red.

Cada alternativa debe contener una clasificación por nivel de abstracción y dentro de cada uno de esos niveles una clasificación por tipo de dato multimedia en donde, con base en la caracterización de las aplicaciones, se establece cuantitativamente las exigencias de ancho de banda, tiempos de respuesta exigidos, demoras máximas de transmisión permitidas y los modos de transmisión requeridos.

Se debe establecer la forma en que se van a llevar a cabo los cálculos del ancho de banda, tráfico de la red (pico y promedio) y tiempos de respuesta; se pueden llevar a cabo a través de medidas de aplicaciones o situaciones semejantes, a través de la simulación o a través de modelos matemáticos.

La recopilación de la información necesaria para cada una de las alternativas no es trivial y requiere de grandes esfuerzos. Existen estudios, investigaciones y propuestas de arquitectura que establecen modelos para las distintas clases de tráfico [LAZ96], [WOO90]; de igual manera existen varios modelos para los tipos de datos tradicionales (alfanuméricos) basados en la teoría de colas [ETH92] que están fuera del alcance del presente trabajo.

4.4.3.2. FACTIBILIDAD Y COSTOS

Se debe establecer la factibilidad del desarrollo de la red según la evaluación de cada una de las distintas alternativas propuestas en el paso anterior. De acuerdo con esas distintas alternativas de calidad y sus consecuencias en cuanto a las características generales de los equipos de comunicaciones, de las estaciones, de los servidores y de las dimensiones de la red se busca establecer una aproximación a las exigencias tecnológicas y los costos de tal desarrollo.

La información recopilada, las conclusiones y las consecuencias sobre las distintas áreas de desarrollo de la alternativa escogida serán la documentación final necesaria para el diseño e implementación final de la red. La decisión de escoger cualquiera de las alternativas o la combinación de cuales quiera de ellas depende tanto de la calidad del servicio, de los costos asociados y de la factibilidad técnica del desarrollo de la red. Este es un proceso iterativo como se muestra en la figura 4.8:

El estudio de factibilidad se debe realizar a varios niveles:

• A nivel de la calidad de las aplicaciones.
• A nivel de las distintas alternativas ofrecidas por las tecnologías emergentes de red.
• A nivel de los componentes de la infraestructura para la red (alternativas de hardware).
• A nivel financiero de acuerdo a los costos que acarrea la red.
• A nivel de la capacidad de crecimiento y mantenimiento.

• Establecer los costos fijos del desarrollo de la red.
• Los costos variables.
• Costos de los servicios de terceros.

• Preparar un estimado inicial de los costos del proyecto durante el estudio de factibilidad, cuando se tiene perfectamente establecido los requerimientos del usuario y las características de la red.
• Contar con personas diferentes para diseñar la red y para generar los estimados de los costos del proyecto por lo general conllevan a sobrecostos.
• Se debe demorar la finalización del estimado inicial hasta el final del estudio completo de cada alternativa. Presentar estimados prematuros de los posibles costos de un proyecto generan siempre la idea o por lo menos siempre se recuerdan como los costos base que hacen perder la perspectiva de los verdaderos costos del proyecto.
• Anticipar y controlar siempre los cambios de los usuarios acerca de las características de la red; se deben planificar los costos.
• Monitorear en cada momento el progreso de desarrollo de la red. Esta actividad puede ser realizada por una persona distinta a los diseñadores de la red.

4.4.3.3. PRINCIPIOS DE DESARROLLO DE LA RED

La buena planeación de la red multimedia permitirá ahorrar esfuerzos en el desarrollo de las aplicaciones que harán uso de la misma; el uso de técnicas de manejo de buffers, de sincronización y la calidad de los servicios se verán afectados.

En esta sección se presentan varios principios, criterios y aspectos a tener en cuenta como referencia para el desarrollo de la red. Con base en estos principios el gestor de la red multimedia podrá:

• Proponer un modelo de la red en la cual se incorpore los distintos requerimientos establecidos por la alternativa escogida; dicho modelo deberá tener en cuenta toda la información hasta ahora recopilada a través de esa alternativa escogida.
• Evaluar el modelo(s) producido para varias combinaciones de subredes de comunicación y tecnologías a utilizar.
• Seleccionar el modelo que se acoja a las consideraciones de calidad del servicio, de costos y a los objetivos del plan estratégico de la red.
• Obtener la aprobación por parte de la organización y del usuario de la red.

Los usuarios y el tipo de aplicaciones

Establecer claramente que usuarios dentro de la organización van a utilizar la información multimedia permitirá, por ejemplo, tener esquemas en los cuales se puede segmentar la red de tal manera que el tráfico de las aplicaciones multimedia se mantenga separado del tráfico generado por otro tipo de aplicaciones.

Esta diferenciación debe tomar más fuerza cuando el tipo de tráfico de la aplicación multimedia es isocronico y de tiempo real. Las aplicaciones multimedia no isocronicas (como páginas web con imágenes) solamente tienen impacto en la red desde el punto de vista que se requiere un ancho de banda un poco mayor.

Es importante tener en cuenta sí los tipos de datos sensibles a la varianza en el tiempo de entrega de la señal, como el sonido y el video se van a transmitir por lotes o en tiempo real.

Cuando esos tipos de datos se transmiten por lotes, por ejemplo como un adjunto a un mensaje de correo electrónico, se ven como datos tradicionales; es decir que aparte del ancho de banda que requieran, no implican ningún reto adicional para el desarrollo de la red.

El problema se vuelve complejo cuando se transmite sonido o video en tiempo real; es decir, cuando se intenta hacer telefonía o videoconferencia a través de la red (más aún cuando se trata de una red conmutada por paquetes como la Internet). En ese caso, se debe asegurar que la demora en la entrega de la señal (latencia) y la varianza de esa demora (jitter) sean muy bajos.

Sincronización, Heterogeneidad y Demoras en la transmisión

Es importante tener en cuenta la sincronización y la heterogeneidad a la cual se enfrentan las distintas cadenas de datos para efectos de los cálculos de tráfico y en general para el espectro de aplicaciones que utilicen la red. Se debe entonces contar con un control y sincronización de las diversas cadenas de datos como de sistemas abiertos que permitan manejar eficientemente la heterogeneidad.

Se debe evitar demoras innecesarias en las comunicaciones, existen demoras en el proceso de ensamble de paquetes de datos, en la transmisión misma de los datos y en su presentación; entonces, tenga en cuenta las características de los distintos protocolos que utilizará la red.

De igual manera, a nivel de las aplicaciones, se debe tener muy presente la utilización efectiva de esquemas de manejo de buffers en los sumideros y fuentes de la información multimedia. Este punto es importante para la definición de las características de los servidores y las estaciones multimedia.

Servicios de Terceras partes

Cuando se utilicen servicios de terceros (Ej: proveedor de la portadora de larga distancia) se debe tener en cuenta el efecto que esto tiene sobre la calidad de las aplicaciones, se de revisar los aspectos de fiabilidad, tipos de servicio que se ofrecen, localización, cobertura y costos, así como su influencia en el desarrollo de las aplicaciones multimedia identificadas anteriormente. Este estudio permitirá dimensionar mejor la red y sus posibilidades.

Se debe Evaluar la necesidad de la participación de terceras partes en el desarrollo y puesta en funcionamiento de la red. Evalue las respuestas a las siguientes preguntas:

• ¿Se requiere el uso de carrier’s?
• ¿Cual será el efecto en la calidad y el costo de las aplicaciones al usar servicios de terceros?
• ¿La tecnología utilizada por las terceras partes permite la utilización de información de tipo multimedia?
• ¿Qué tipos de canales ofrecen esas terceras partes, están de acuerdo a las exigencias de la alternativa en cuestión?
• ¿Cuál es el costo de utilizar los servicios de esas terceras partes?
• ¿Cuál es la disponibilidad de esos servicios?
• ¿Se puede garantizar la calidad de los servicios que proveen esas terceras partes?
• ¿Qué alternativas se tienen?

En cuanto a la selección de las terceras partes (Ej., Proveedores de equipos y de servicios) es importante tener en cuenta y evaluar:

• Información técnica y financiera de dicha empresa.
• Capacidades en el aspecto de ingeniería e integración de los distintos elementos que intervienen en la topología de la red.
• Programas de aseguramiento de calidad.
• Seguimiento y respaldo de los productos que ofrecen.
• Manejo de estándares.
• Capacidad de servicio al cliente.
• Documentación técnica.
• Referencias.

Se puede utilizar diferentes tecnologías de red para distintos segmentos de la red (los segmentos necesitarían conectarse a través de enrutadores o concentradores) Esto permite conservar y aprovechar la actual base instalada.

Se debe llevar a cabo un análisis de las distintas alternativas de red de alta velocidad como de las tecnologías de red tradicional, más aún cuando ya hay una base instalada, para establecer la que mejor se adapte a los resultados obtenidos a través de la alternativa en cuestión.

Se debe hacer un balance entre las ventajas y las desventajas que ofrece cada una de las alternativas de red de alta velocidad [DIA98].

De acuerdo a la tecnología de red que se haya escogido se deben evaluar los distintos tipos de protocolos a emplear según los requerimientos finales de la red y las diversas alternativas de red que se pueden emplear.

Alternativas de Hardware

En este punto se debe tener un conjunto de características mínimas de los distintos equipos de comunicaciones que permitan contar con una base para la evaluación de distintas alternativas de los proveedores.

• Establezca la topología de la red según sus diferentes escalas
• Establezca los medios de transmisión (cableado)
• Determinar las características generales de los equipos de comunicaciones a adquirir y evaluar aquellos con los cuales cuenta ya la organización.
• Concentradores
• Repetidores
• Bridges
• Routers
• Gateways

Establecer el plan a seguir para la implantación de la red según las evaluaciones y las decisiones finales de diseño. Se debe realizar un estudio y análisis de los proveedores potenciales, forma y revisión de la instalación y puesta en operación de la red. Se debe establecer criterios de aceptación, pruebas y confiabilidad de la red.

En general el plan de adquisición, instalación y operación de la red es un ejercicio de administración. El plan junto con su acción involucra aspectos de tipo financiero y tecnológico como de retos en el aspecto humano por la implantación de nuevas tecnologías.

Los planeadores de la red no deben centrarse en el aspecto puramente técnico sin tener en cuenta al usuario de la red y el plan estratégico de la misma.

Se debe tener en cuenta el nivel de conectividad que se requiera en la organización y la base instalada en la misma; en este momento se debe conocer el tipo de modelo con el cual cuenta (o contará) la empresa, si es SNA, OSI, y/o TCP/IP.

Es importante en esta etapa revisar aspectos relacionados con la legislación presente en los sitios de desarrollo de la red sobretodo en cuanto a telecomunicaciones se refiere.

4.4.3.5. ADMINISTRACION, SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO

Se debe desarrollar todo un plan de administración, seguridad, mantenimiento y desarrollo de la red acorde con los objetivos, la calidad del servicio y los costos establecidos.

Aunque las tareas de administración, soporte y mantenimiento van a ser similares a las de una red tradicional, se debe tener en cuenta que el personal tendrá que tener nuevas habilidades relacionadas con el nuevo tipo de información que se maneja y la combinación de tecnologías que se puede llegar a tener.

Los aspectos mínimos a tener en cuenta son los siguientes:

• Establecer funciones y procedimientos administrativos, de seguridad y de mantenimiento así como el manejo de herramientas.
• Establecer como se van a asistir las posibles necesidades del usuario.
• Estar en constante seguimiento del funcionamiento de la red para estar siempre atentos a los nuevos cambios que se requieran.
• Se debe llevar estadísticas y logs del funcionamiento de la red para el soporte de nuevos desarrollos y la toma de decisiones.
• Se debe establecer niveles de acceso y definición de funciones de los usuarios de la red (depende del tipo de aplicaciones que se quieran manejar).
• Establecer reglas de acceso.
• Crear grupos de trabajo que cumplan con ciertos requerimientos de reglas de acceso.
• Guías para la apertura y control de cuentas.
• Realizar auditorias periódicas, actualización de software y controles de instalación.
• Establecer pautas para negociar, contratar o instalar nuevos equipos y cableado.
• Analizar los costos que genera la red.
• Organizar un grupo encargado de las labores de administración, seguridad y mantenimiento; no es trabajo de una sola persona.
• Establecer los puntos de congestión de la red y evaluar posibles cambios en la topología de la red. Se puede hacer necesario la adquisición de herramientas de control y monitoreo del flujo de la red.

Los avances en los sistemas multimedia distribuidos han tenido un significante efecto en el desarrollo de servicios multimedia sobre demanda. El espectro del mundo computacional muestra a la multimedia, las comunicaciones y el broadcasting (envío de transmisiones a todas las direcciones de una red o subred) como áreas emergentes y de gran futuro.

La mayoría de los nuevos computadores son capaces de presentar y aceptar múltiples medios tales como imágenes, sonido, vídeo, audio, texto y elementos gráficos. Esas nuevas potencialidades de las estaciones finales están cada vez más en un excelente nivel costo-beneficio, lo cual anticipa el incremento de su interconexión como estaciones de trabajo multimedia. Muchos negocios y aplicaciones comerciales están siendo previstas para adoptar tales capacidades.

 El desarrollo de una red multimedia no es una tarea trivial y por el contrario exige el cubrimiento de muchos campos tecnológicos, de estudio y de investigación. Existen exigencias a nivel de la adquisición, representación, presentación, almacenamiento, recuperación y transmisión de información multimedia.

 No solo escoger una red multimedia es suficiente para cumplir con los diversos requerimientos de transmisión de datos multimedia, pues se deben tener en cuenta otras áreas mutuamente dependientes como los servidores, las estaciones, las aplicaciones mismas y los estándares en general.

 Las interfaces y protocolos de las aplicaciones multimedia son actualmente propietarias ya que los estándares para manejar ciertos problemas y características no han sido aun realizados en muchos de los casos. Adicionalmente los primeros usuarios de aplicaciones multimedia tendrían que ensamblar redes, sistemas finales, adaptadores y software para reunir y cumplir con sus necesidades. Sin embargo con la experiencia ganada a través de la competición, los estándares en multimedia podrían emerger bien sea por medio de foros en la industria o por estandarización de facto.

 Las múltiples clases de calidad de servicio y la capacidad para reservar amplios anchos de banda y conjuntos de llamadas dinámicas hacen de ATM la base ideal para soportar estas aplicaciones multimedia. Una de las principales funciones adicionales que podría ser necesitada por ATM es un medio para asociar múltiples conexiones dentro de una simple llamada de una manera útil. Esto esta planeado para la estandarización de la ITU (International Telecommunications Union, antes conocida como CCITT) periodo de 1995-1996.

 Es importante tener en cuenta que aunque ATM brinda las mejores características para el manejo de los sistemas de redes multimedia existe una gran variedad de tecnologías alternativas que de una manera u otra se pueden adecuar a las características y necesidades particulares de cada usuario potencial.

 A la hora de escoger cualquiera de las tecnologías de red de alta velocidad se debe tener en cuenta varias consideraciones como el estado actual de dichas tecnologías, la facilidad de encontrar productos en el mercado, como la compatibilidad de los mismos (estándares), las necesidades especificas del usuario, lo que se espera en el futuro y la relación costo-beneficio que se puede obtener.

 Son muchos los retos y problemas que se deben manejar para mantener el creciente desarrollo de los sistemas multimedia y ATM puede ser el punto central de sus expectativas y soluciones.

 El ancho de banda no es la única ni la más importante característica de una red para el transmisión de información Multimedia. El isocronismo, por ejemplo, es una de las características de vital importancia para la transmisión de información multimedia (Características de tiempo real).

 La compresión de información multimedia y el seguimiento de estándares son dos de los más importantes puntos a tener en cuenta para el buen desarrollo de las comunicaciones, el avance de las redes y el almacenamiento de información multimedia.

 El desarrollo de redes Multimedia debe estar fuertemente relacionado con el plan estratégico de la organización, las necesidades particulares del nivel de calidad exigido por los usuarios y los costos que genera tal desarrollo.

Falta mucho camino por recorrer en el campo de la multimedia y las redes para establecer metodologías que cubran todos y cada uno de los complejos aspectos que demanda el desarrollo de una red multimedia. El presente trabajo muestra a través de una guía los pasos generales y las consideraciones a tener en cuenta para dicho desarrollo pero se requiere aún más detalle en cada uno de ellos.
 

    Luis Carlos Diaz.
          luis-dia@uniandes.edu.co
          lcdiaz@sanmartin.edu.co

           Universidad de los Andes
           Santafe de Bogota - Colombia
           1998.