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¿Qué es el ancho de banda de la red y cómo se mide?

¿Qué es el ancho de banda de la red?

El ancho de banda de la red es una medida que indica la capacidad máxima de un enlace de comunicaciones por cable o inalámbrico para transmitir datos a través de una conexión de red en un período de tiempo determinado. Normalmente, el ancho de banda se representa en la cantidad de bits, kilobits, megabits o gigabits que se pueden transmitir en 1 segundo. Sinónimo de capacidad, el ancho de banda describe la tasa de transferencia de datos. El ancho de banda no es una medida de la velocidad de la red, un error común.

¿Cómo funciona el ancho de banda?

Cuanto más ancho de banda tenga una conexión de datos, más datos podrá enviar y recibir al mismo tiempo. En concepto, el ancho de banda se puede comparar con el volumen de agua que puede fluir a través de una tubería. Cuanto más ancho sea el diámetro de la tubería, más agua puede fluir a través de ella al mismo tiempo. El ancho de banda funciona según el mismo principio. Cuanto mayor sea la capacidad del enlace de comunicación, más datos pueden fluir a través de él por segundo.

El costo de una conexión de red aumenta a medida que aumenta el ancho de banda. Por lo tanto, un enlace de acceso a Internet dedicado (DIA) de 1 gigabit por segundo (Gbps) será más caro que uno que pueda manejar 250 megabits por segundo (Mbps) de rendimiento.

Ancho de banda frente a velocidad

Los términos banda ancha y velocidad a menudo se usan indistintamente pero no correctamente. La causa de la confusión puede deberse, en parte, a los anuncios de los proveedores de servicios de Internet (ISP) que combinan los dos haciendo referencia a mayores velocidades cuando realmente quieren decir banda ancha.

Esencialmente, velocidad se refiere a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos, mientras que la definición de banda ancha es la capacidad para esa velocidad. Para usar la metáfora del agua de nuevo, velocidad se refiere a la rapidez con la que se puede empujar el agua a través de una tubería; banda ancha se refiere a la cantidad de agua que se puede mover a través de la tubería durante un período de tiempo establecido.

Por qué el ancho de banda es importante

El ancho de banda no es un recurso ilimitado. En cualquier ubicación de implementación determinada, como un hogar o una empresa, solo hay una cantidad limitada de capacidad disponible. A veces, esto se debe a limitaciones físicas del dispositivo de red, como el enrutador o el módem, el cableado o las frecuencias inalámbricas que se utilizan. Otras veces, el ancho de banda está limitado intencionalmente por un administrador de red o un operador de Internet o de red de área amplia (WAN).

Varios dispositivos que utilizan la misma conexión deben compartir ancho de banda. Algunos dispositivos, como los televisores que transmiten video 4K, acaparan el ancho de banda. En comparación, un seminario web suele utilizar mucho menos ancho de banda. Aunque la velocidad y el ancho de banda no son intercambiables, un mayor ancho de banda es esencial para mantener velocidades tolerables en múltiples dispositivos. Para ayudar a ilustrar esto, aquí está el ancho de banda promedio consumido por varios servicios:

Una lista de servicios y sus requisitos de ancho de banda.
El ancho de banda promedio o la tasa de transferencia de datos requerida por los servicios.

Cómo medir el ancho de banda

Si bien el ancho de banda se expresa tradicionalmente en bits por segundo (bps), los enlaces de red modernos ahora tienen una capacidad mucho mayor, razón por la cual el ancho de banda ahora se expresa con mayor frecuencia como Mbps o Gbps.

Las conexiones de ancho de banda pueden ser simétricas, lo que significa que la capacidad de datos es la misma en ambas direcciones (carga y descarga) o asimétricas, lo que significa que la capacidad de descarga y carga no es igual. En conexiones asimétricas, la capacidad de carga suele ser menor que la capacidad de descarga; esto es común en las conexiones de banda ancha de Internet de nivel de consumidor. Los enlaces WAN y DIA de nivel empresarial suelen tener un ancho de banda simétrico.

Consideraciones para calcular el ancho de banda

Los avances tecnológicos han hecho que algunos cálculos de ancho de banda sean más complejos y pueden depender del tipo de enlace de red que se utilice. Por ejemplo, la fibra óptica que utiliza diferentes tipos de ondas de luz y multiplexación por división de tiempo puede transmitir más datos a través de una conexión a la vez en comparación con las alternativas de Ethernet de cobre, lo que aumenta efectivamente su ancho de banda.

En redes de datos móviles, como Long-Term Evolution, o LTE y 5G, banda ancha se define como el espectro de frecuencias que los operadores pueden licenciar de la Comisión Federal de Comunicaciones y la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información para su uso en los EE. UU. Este espectro no puede ser utilizado legalmente por nadie más que la empresa propietaria de la licencia. Luego, el operador puede usar tecnologías inalámbricas para transportar datos a través de ese espectro para lograr el mayor ancho de banda que el hardware puede proporcionar.

El espectro de Wi-Fi, por otro lado, se considera sin licencia. Por lo tanto, cualquier persona con un punto de acceso (AP) Wi-Fi o un enrutador Wi-Fi puede crear una red inalámbrica. La advertencia es que no se garantiza que el espectro esté disponible. Por lo tanto, el ancho de banda de Wi-Fi puede verse afectado cuando hay otros AP de Wi-Fi que intentan usar algunas o todas las mismas frecuencias.

El ancho de banda efectivo, que es la velocidad de transmisión confiable más alta que puede proporcionar un enlace en cualquier tecnología de transporte determinada, se puede medir mediante una prueba de ancho de banda. Durante una prueba de ancho de banda, la capacidad del enlace se determina midiendo repetidamente el tiempo necesario para que un archivo específico deje su punto de origen y se descargue correctamente en su destino.

Después de determinar el consumo de ancho de banda en la red, es necesario ver dónde residen las aplicaciones y los datos y calcular sus necesidades de ancho de banda promedio para cada usuario y sesión.

Para comprender cuánto ancho de banda requiere un enlace ascendente de red o banda ancha de Internet, siga estos cuatro pasos:

  1. Determine qué aplicaciones estarán en uso.
  2. Determine los requisitos de ancho de banda de cada aplicación.
  3. Multiplique los requisitos de aplicación de cada aplicación por el número de usuarios simultáneos esperados.
  4. Suma todos los números de ancho de banda de la aplicación.
Cuadro de requisitos de ancho de banda

Para determinar las necesidades de ancho de banda para nubes públicas o privadas a través de enlaces de Internet o WAN, se aplica el mismo cálculo. Sin embargo, la diferencia es que el ancho de banda disponible en una red de área local o LAN inalámbrica suele ser mucho mayor en comparación con las conexiones WAN o DIA. Por lo tanto, es fundamental evaluar con precisión los requisitos de ancho de banda, al igual que monitorear la utilización del enlace a lo largo del tiempo. Monitorear la cantidad de ancho de banda utilizado durante el día, la semana, el mes o el año puede ayudar a los ingenieros de red a determinar si un enlace WAN / DIA tiene suficiente ancho de banda, o si se necesita una actualización del ancho de banda.

Cuando no hay suficiente ancho de banda en una red, las aplicaciones y los servicios funcionan mal.

Factores que afectan el rendimiento de la red

La capacidad máxima de una conexión de red es solo un factor que afecta el rendimiento de la red. La pérdida de paquetes, la latencia y la fluctuación pueden degradar el rendimiento de la red y hacer que un enlace de alta capacidad funcione como uno con menos ancho de banda disponible.

Una ruta de red de un extremo a otro generalmente consta de varias conexiones, cada una con una capacidad de ancho de banda diferente. Como resultado, el enlace con el ancho de banda más bajo se describe a menudo como el embotellamiento porque puede limitar la capacidad general de todas las conexiones en la ruta.

Muchas redes de nivel empresarial se implementan con múltiples enlaces agregados que actúan como una única conexión lógica. Si, por ejemplo, un enlace ascendente de conmutador utiliza cuatro conexiones agregadas de 1 Gbps, tiene una capacidad de rendimiento efectiva de 4 Gbps. Sin embargo, si dos de esos enlaces fallaran, el límite de ancho de banda se reduciría a 2 Gbps.

Ancho de banda bajo demanda

El ancho de banda para enlaces de Internet o WAN generalmente se vende a un precio fijo por mes. Sin embargo, ancho de banda bajo demanda, también llamado asignación dinámica de ancho de banda o ancho de banda ampliable – es un modelo alternativo que permite a los suscriptores aumentar la cantidad de ancho de banda disponible en momentos específicos o para propósitos específicos. El ancho de banda bajo demanda es una técnica que puede proporcionar capacidad adicional en un enlace de comunicaciones para acomodar ráfagas en el tráfico de datos que requieren temporalmente más ancho de banda.

En lugar de sobreaprovisionar la red con enlaces dedicados costosos durante todo el año, el ancho de banda bajo demanda se usa con frecuencia en las WAN para aumentar la capacidad según sea necesario para un evento especial o un momento del día en el que se espera que aumente el tráfico. Un minorista de flores en línea, por ejemplo, puede que solo necesite aumentar su capacidad en las semanas previas al Día de la Madre. El ancho de banda bajo demanda permite a las empresas pagar solo por el ancho de banda adicional que consumen durante un período de tiempo más corto.

El ancho de banda bajo demanda está disponible a través de muchos proveedores de servicios de Internet y WAN. Dependiendo del enlace de red que un cliente tenga actualmente en uso, un proveedor puede proporcionar capacidad adicional bajo demanda utilizando la conexión existente. Por ejemplo, un enlace de 100 Mbps podría aumentar hasta 1 Gb porque la conexión del proveedor de servicios tiene capacidad disponible. Si un cliente necesita más que el ancho de banda máximo absoluto disponible en ese enlace, se requeriría otra conexión física.

Ocasionalmente, un proveedor de servicios permitirá a los clientes superar el límite de ancho de banda suscrito sin cobrar tarifas adicionales. Sin embargo, si los clientes mantuvieran regularmente más de 100 Mbps utilizando la función de ráfaga, el proveedor de servicios normalmente les factura utilizando cálculos del percentil 95.

SD-WAN facilita los procesos de planificación de capacidad de ancho de banda dedicado

La tecnología WAN definida por software (SD-WAN) puede proporcionar a los clientes capacidad adicional al equilibrar el tráfico entre múltiples conexiones WAN y DIA en lugar de una sola conexión. Las implementaciones de SD-WAN a menudo utilizan una conexión de conmutación de etiquetas multiprotocolo, o MPLS, u otros tipos de enlaces de transporte dedicados en combinación con una conexión celular o de Internet de banda ancha de menor costo.

¿Cómo optimiza y supervisa el uso del ancho de banda?

Los ingenieros de redes tienen varias opciones disponibles cuando un enlace de red se congestiona. La opción más frecuente es aumentar el ancho de banda. Esto se puede lograr mejorando las capacidades de rendimiento físico del enlace o mediante la agregación de puertos y el equilibrio de carga para dividir lógicamente el tráfico en varios enlaces. Sin embargo, a veces estas técnicas no son posibles.

Los ISP o administradores de red también pueden ajustar intencionalmente la velocidad, hacia arriba o hacia abajo, de los datos que viajan a través de la red, una medida conocida como estrangulamiento del ancho de banda. Existen diferentes razones para la limitación del ancho de banda, incluida la limitación de la congestión de la red, particularmente en las redes de acceso público. Los ISP pueden usar la limitación para reducir el uso de ancho de banda por parte de un usuario o clase de usuarios en particular. Por ejemplo, con precios escalonados, un proveedor de servicios puede ofrecer un menú de ancho de banda de carga y descarga. Los ISP también pueden reducir el ancho de banda para igualar el uso de todos los usuarios de la red.

El uso de la limitación del ancho de banda en Internet ha sido criticado por los defensores de la neutralidad de la red, quienes dicen que la práctica puede ser mal utilizada por razones políticas o económicas y que se dirige injustamente a segmentos de la población.

Se puede ejecutar una prueba de velocidad para ver si un ISP está reduciendo el ancho de banda. Las pruebas de velocidad miden la velocidad entre un dispositivo y un servidor de prueba mediante la conexión a Internet de un dispositivo. Los ISP ofrecen pruebas de velocidad en sus propios sitios web y también están disponibles pruebas independientes en servicios como Speedtest. Debido a que muchos factores pueden afectar los resultados de una prueba de velocidad, generalmente se recomienda realizar varias pruebas en diferentes momentos del día e involucrar diferentes servidores disponibles a través del sitio de prueba de velocidad. También se recomienda realizar una prueba de velocidad a través de una conexión por cable.

La limitación de la transferencia de datos restringe intencionalmente la cantidad de datos enviados o recibidos a través de una red, particularmente con el propósito de prevenir el spam o la transmisión masiva de correo electrónico a través de un servidor. Puede considerarse otra forma de limitación del ancho de banda. Si se implementa a una escala lo suficientemente grande, la limitación de la transferencia de datos puede controlar la propagación de virus informáticos, gusanos u otro malware a través de Internet.

Las herramientas de monitoreo del ancho de banda de la red están disponibles para ayudar a identificar problemas de rendimiento, como un enrutador defectuoso o una computadora infectada con malware que está participando en un ataque distribuido de denegación de servicio. Como se mencionó anteriormente, la supervisión del ancho de banda también puede ayudar a los administradores de red a planificar mejor el crecimiento futuro de la red, viendo en qué parte de la red se necesita más ancho de banda. Las herramientas de monitoreo también pueden ayudar a los administradores a ver si su ISP está cumpliendo con el acuerdo de nivel de servicio en su contrato.

Aprender qué mejores prácticas de planificación de la capacidad de red las organizaciones se están implementando ahora a medida que las preocupaciones por la pandemia comienzan a disminuir y más empleados regresan a la oficina.

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