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Ancho de banda




¿Qué es el ancho de banda en computación?

El ancho de banda se mide como la cantidad de datos que se pueden transferir entre dos puntos de una red en un tiempo específico. Normalmente, el ancho de banda se mide en bits por segundo (bps) y se expresa como una tasa de bits.

El ancho de banda denota la capacidad de transmisión de una conexión y es un factor importante al determinar la calidad y la velocidad de una red. 

Hay varias formas diferentes de medir el ancho de banda. Algunas se utilizan para calcular el flujo de datos en un momento dado, mientras que otras miden el flujo máximo, el flujo típico o lo que se considera un buen flujo.

El ancho de banda también es un concepto clave en muchas otras áreas tecnológicas. Por ejemplo, en el procesamiento de señales se usa para describir la diferencia entre las frecuencias superior e inferior en una transmisión como una señal de radio, y se mide típicamente en hercios (Hz).

Se puede comparar el ancho de banda con el agua que fluye a través de una tubería. El ancho de banda sería la velocidad a la que el agua (los datos) atraviesa la tubería (la conexión) bajo diversas circunstancias. En lugar de bits por segundo, podríamos medirla en litros por minuto. La cantidad de agua que posiblemente pueda fluir a través de la tubería representa el ancho de banda máximo, mientras que la cantidad de agua que fluye en un momento dado a través de la tubería representa el ancho de banda actual.

Cómo expresar el ancho de banda


Originalmente, el ancho de banda se medía en bits por segundo y se expresaba como bps. Sin embargo, hoy en día las redes suelen tener un ancho de banda mucho mayor que el que se puede expresar cómodamente utilizando unidades tan pequeñas. Actualmente, es común ver números mayores que se denotan con prefijos métricos como Mbps (megabits por segundo), Gbps (gigabits por segundo) o Tbps (terabits por segundo).

M = mega = 1,000 bits

G = giga = 1,000 mega = 1,000,000,000 bits

T = tera = 1,000 giga = 1,000,000,000,000 bits

 

Después de terabit existe el petabit, el exabit, el zettabit y el yottabit, y cada uno representa una potencia adicional de 10.

El ancho de banda también se puede expresar en bytes por segundo, lo que generalmente se denota con una B mayúscula. Por ejemplo, 10 megabytes por segundo se expresarían como 10 MB/s o 10 MBps.

Un byte son ocho bits.

De ese modo, 10 MB/s = 80 Mb/s.

Se pueden usar los mismos prefijos tanto con bytes como con bits. Por lo tanto, 1 TB/s es un terabyte por segundo.

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Medición del ancho de banda

 

La medición del ancho de banda se realiza normalmente mediante software o firmware y una interfaz de red. Entre las herramientas de medición de ancho de banda tenemos Test TCP (TTCP) y PRTG Network Monitor, por ejemplo.

TTCP mide el rendimiento en una red IP entre dos hosts. Un host es el receptor y, el otro, el remitente. Cada lado muestra el número de bytes transmitidos y el tiempo que tarda cada paquete en completar el trayecto de ida.

PRTG proporciona una interfaz visual y gráficos para medir las tendencias de ancho de banda durante largos períodos de tiempo, y es capaz de realizar cálculos sobre el tráfico entre diferentes interfaces.

 

Normalmente, para medir el ancho de banda, se calcula la cantidad total de tráfico enviado y recibido en un período de tiempo específico. Los resultados se expresan en forma de una cifra por segundo.

Otro método para medir el ancho de banda consiste en contar el tiempo que se tarda en transferir uno o varios archivos de tamaño conocido. El resultado se convierte a bps al dividir el tamaño de los archivos por la cantidad de tiempo necesario para completar la transferencia. La mayoría de las pruebas de velocidad de internet utilizan este método para calcular la velocidad de conexión del equipo de un usuario a internet.

Aunque no hay ninguna manera de medir el ancho de banda total disponible, hay muchas de definir el ancho de banda medido, según las necesidades.

Máximo teórico: la tasa de transmisión más alta en circunstancias ideales. La tasa de transferencia máxima teórica no se puede lograr en instalaciones físicas reales. Típicamente, el máximo teórico solo se usa a modo de comparación para determinar el rendimiento de una conexión con respecto a su potencial.

Ancho de banda efectivo: la mayor cifra de velocidad de transmisión fiable. Siempre será menor que el máximo teórico. A veces se considera el mejor ancho de banda utilizable, y resulta fundamental para comprender la cantidad de tráfico que puede admitir una conexión.

Rendimiento: la tasa media de transferencia de datos exitosa, un valor útil para comprender la velocidad típica o habitual de una conexión. El rendimiento es el tamaño de la transferencia dividido por el tiempo que tarda la misma en completarse. El rendimiento se mide en bytes por segundo y se puede comparar con el ancho de banda efectivo y el máximo teórico como una forma de determinar lo bien o mal que funciona la conexión.

Goodput: mide la cantidad de datos útiles transferidos, excluyendo aquellos datos no deseados como los que son producto de retransmisiones o sobrecargas de protocolo. El goodput se calcula dividiendo el tamaño del archivo transferido por la cantidad de tiempo que llevó la transferencia.

Método de transferencia total: cuenta todo el tráfico en un período de tiempo dado, generalmente un mes. Resulta útil para los casos en que se factura según la cantidad de ancho de banda que se utiliza.

Método del percentil 95: para evitar que las mediciones del ancho de banda resulten afectadas por los picos de uso, los operadores suelen utilizar el método del percentil 95, que consiste en medir continuamente el uso del ancho de banda a lo largo del tiempo y, luego, eliminar el 5% de los valores de uso superiores. Resulta útil para los casos en que se factura según la cantidad de ancho de banda que se utiliza “normalmente” en un periodo concreto.

En las redes del mundo real, el ancho de banda varía con el tiempo, según el uso y las conexiones de red, por lo que una sola medición nos dice muy poco acerca del uso real del ancho de banda. A la hora de determinar promedios o tendencias, resulta fundamental disponer de una serie de mediciones.

Bandwidth Monitoring

Ancho de banda, velocidad o rendimiento


Hay muchas maneras de pensar acerca del flujo de datos en una red. La velocidad de la red se define como la tasa de bits del circuito, determinada por la velocidad de la señal física del medio.

El ancho de banda es la parte de la capacidad del circuito físico que se puede usar para transmitir datos y viene determinada por la cantidad de capacidad de la red disponible, según la conexión. Aunque una conexión de red Gigabit Ethernet debería permitirnos 1 Gbps, el ancho de banda disponible para un ordenador conectado mediante una tarjeta Fast Ethernet solo sería de 100 Mbps como máximo.

El rendimiento es la tasa de transmisión exitosa, mientras que el ancho de banda es un cálculo de la cantidad de datos que atraviesa la interfaz de red, independientemente de si estos datos producen una transmisión exitosa o no. Por ende, el rendimiento siempre es menor que el ancho de banda.

Por qué medir el ancho de banda


Hay varias razones para medir el ancho de banda. Un ancho de banda utilizable bajo, en comparación con el ancho de banda máximo teórico, puede ser indicativo de problemas de red, especialmente si nos encontramos con acusadas diferencias en los valores del ancho de banda utilizables en distintas partes de una misma red que deberían funcionar de la misma manera.

Además, es necesaria la medición del ancho de banda para garantizar que las conexiones por las que se paga estén a la altura de lo prometido. Los usuarios domésticos pueden realizar una prueba de ancho de banda en línea, como la prueba de velocidad DSLReports, para ver de qué parte disponen realmente en esa conexión de “hasta 40 Mb/s” que les cobra su proveedor de servicios de internet. Se pueden gestionar mejor las conexiones corporativas si se conoce de forma precisa el rendimiento entre las oficinas conectadas a través de las líneas que provee un operador de telecomunicaciones.

Gestión del ancho de banda

Para implementar una gestión adecuada del ancho de banda o controles de calidad de servicio (QoS), primero se debe entender qué ancho de banda se utiliza. Una vez hecho esto, la medición continua garantizará que todos los usuarios obtengan el ancho de banda necesario.

Reducción del ancho de banda

Una vez que se comprenden los patrones de uso del ancho de banda, y si hay usuarios o aplicaciones específicas que degradan el rendimiento de la red para los demás, se pueden usar herramientas que limiten la cantidad de ancho de banda en uso.

Ancho de banda máximo

Algunos tipos de conexiones tienen un ancho de banda máximo definido. El ancho de banda real depende de muchos factores, como el entorno, el cableado y el uso, y suele ser inferior al máximo teórico.

 

Estándares de ancho de banda cableado para conexiones 

Dialup Modem 56 kbps
T1 (Digital leased landline connection) 1.544 Mbps
E1 (Digital leased landline connection European) 2.048 Mbps
Asynchronous DSL 4 Mbps
Ethernet 10 Mbps
T3 (Digital leased landline connection) 44.763 Mbps
VDSL 55 Mbps
VDSL 2 100 Mbps
Fast Ethernet 100 Mbps
OC3 (Ficer optic leased landline connection) 155 Mbps
OC 12 (Ficer optic leased landline connection) 622 Mbps
Gigabit Ethernet 1000 Mbps or 1 Gbps
VSDL 2 Vplus 300 Mbps
10 Gigabit Ethernet 10 Gbps
100 Gigabit Ethernet 100 Gbps

 

 

Velocidades de descarga máximas estándar de una red inalámbrica

Las velocidades de conexión de una red inalámbrica varían ampliamente según las condiciones de la conexión. Las siguientes cifras son las velocidades máximas de ancho de banda según cada norma o especificación.

802.11b 11 Mbps
802.11g 54 Mbps
802.11n 600 Mbps
802.11ac 600 Mbps
3G - HSPA 7.2 Mbps
3G - HSPA+ 21 Mbps
3G - DC-HSPA+ 42 Mbps
4G - LTE 100 Mbps
5G (proposed) 1 Gpbs (or higher)

 

Adquirir ancho de banda


Generalmente, el ancho de banda se compra a las empresas de telecomunicaciones. La mayoría del ancho de banda del consumidor se vende como un valor “hasta” que es el máximo que el cliente puede obtener. Por ejemplo, “hasta 40 MB/s” indica que se puede llegar a esa velocidad, pero no que la conexión funcione siempre así de rápido. Las velocidades pueden ser mayores o menores en distintos momentos del día o en diferentes circunstancias. El ancho de banda corporativo también se suele comprar a las compañías de telecomunicaciones. No obstante, en este caso nos encontramos con contratos que incluyen medidas de rendimiento que deben cumplirse, incluido un ancho de banda mínimo utilizable, un tiempo de actividad mínimo y otras métricas.

Además, se puede usar la medición del ancho de banda para cobrar por el uso específico en lugar de una conexión completa. Por ejemplo, el propietario de un sitio web puede pagar al alojamiento del sitio web solo por la cantidad de ancho de banda utilizado por ese sitio web concreto durante un período de tiempo dado, como un mes.

Problemas de ancho de banda

Muy poco ancho de banda

A pesar de que a los protocolos modernos se les da bastante bien no perder paquetes, disponer de un ancho de banda limitado todavía puede provocar que las operaciones tarden demasiado en completarse, produciendo tiempos de espera u otro tipo de problemas. A causa de ello, se pueden producir fallos en las aplicaciones o errores en las bases de datos. Un ancho de banda demasiado pequeño a la hora de realizar copias de seguridad o transferencias de datos a través de una red puede retrasar demasiado estos procesos, provocando que se ejecuten al mismo tiempo que otros procesos por lotes o, incluso, durante el horario laboral.

Además, los usuarios que trabajan sobre una conexión con un ancho de banda demasiado pequeño pueden notar largos tiempos de retraso entre órdenes, como hacer clic en un botón y recibir la respuesta a dicha acción. Si estamos esperando a que se cargue información u otro tipo de datos, un ancho de banda demasiado pequeño puede hacer que los procesos sean interminables o causar que los usuarios se harten de esperar.

Para aquellos que intenten realizar llamadas telefónicas a través de una red, como cuando se usa el protocolo de voz sobre internet (VoIP), tener un ancho de banda muy pequeño resulta en llamadas de menor calidad. La mayoría de los sistemas de VoIP modifican la fidelidad de una llamada según el ancho de banda disponible. Si no hay suficiente ancho de banda, el sonido de la llamada puede ser muy bajo o con ecos. Si la calidad es lo bastante mala, pueden producirse cortes en la llamada y perderse partes de la conversación.

Las videollamadas requieren todavía más ancho de banda. Las videollamadas realizadas sin el ancho de banda adecuado no solo producirán un sonido de mala calidad, sino también problemas evidentes de imagen en la transmisión de vídeo.

Para los usuarios de internet, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC, por sus siglas en inglés) recomienda un ancho de banda mínimo de 4 Mbps para disfrutar de un rendimiento adecuado cuando se transmite un vídeo en calidad HD. Muchos reproductores de vídeo podrán funcionar con menos ancho de banda aplicando la técnica del almacenamiento en búfer, que consiste en descargar datos antes de que se muestren. Si la conexión es demasiado lenta, los usuarios tendrán que esperar mucho tiempo antes de que se inicie la reproducción de vídeo mientras el sistema almacena una gran cantidad de datos. Además, cuando el sistema se quede sin vídeo almacenado en búfer, la reproducción se detendrá repentinamente si la conexión no puede con ella.

Un ancho de banda limitado también puede frustrar a los gamers. Al enfrentarse contra otros jugadores en línea, quien disfruta de conexiones más rápidas ve lo que sucede más rápido que los demás, y los datos sobre sus reacciones se transmiten y se reciben con mayor velocidad. La FCC recomienda una velocidad de descarga mínima de 4 Mbps para juegos multijugador online en tiempo real en HD.

 

Correo electrónico

0.5 Mbps

Navegar por internet

0.5 Mbps to 1.0 Mbps

Streaming de música

0.5 Mbps

Llamadas telefónicas (VoIP)

0.5 Mbps

Streaming de vídeo

0.7 Mbps

Streaming de películas (no HD)

1.5 Mbps

Streaming de películas de calidad HD

4 Mbps

Videoconferencia básica

1 Mbps

Videoconferencia en HD

4 Mbps

Videoconsola conectada a internet

1 Mbps

Juegos en tiempo real en HD

4 Mbps


Tabla de velocidad de descarga mínima necesaria de la FCC

Demasiado ancho de banda

Apenas se pueden producir problemas técnicos por disponer de demasiado ancho de banda, pero disfrutar de mayor capacidad suele conllevar un coste económico superior, claro está. Es decir, que tener demasiado ancho de banda podría no ser rentable para todo el mundo.

Latencia

El diseño de la red y la infraestructura también pueden crear problemas al ancho de banda. La latencia mide los retrasos en una red, pues pueden provocar un rendimiento o goodput inferiores a lo normal. Una red de baja latencia tiene retrasos cortos, mientras que una de alta latencia los tiene más largos. Una latencia alta evita que los datos copen por completo las capacidades de la red, por lo que disminuye el ancho de banda.

Solucionar problemas de ancho de banda

 

Encontrar y remediar los problemas de ancho de banda ayuda a mejorar el rendimiento de la red sin recurrir a costosas actualizaciones.

Ping y traceroute

Herramientas como ping y traceroute pueden ayudar a solucionar los problemas más básicos.
Por ejemplo, si hacemos ping a un servidor de prueba obtendremos información sobre la rapidez con la que se pueden enviar y recibir los datos, así como los tiempos promedio de ida y vuelta. Unos tiempos de ping altos se corresponden con una mayor latencia en la red.
La herramienta traceroute puede ayudar a determinar si hay demasiadas conexiones de red individuales, o saltos, a lo largo de la ruta de conexión. Además, traceroute devuelve el tiempo que toma cada salto. Un tiempo más largo en un salto concreto puede señalar la existencia de un problema.

Test Your Ping Speed

TTCP

TTCP mide el tiempo que tarda la información en viajar de una interfaz de red a otra, con un receptor en el otro extremo. Esto elimina del cálculo el viaje de retorno y puede ayudar a detectar problemas rápidamente. Si el ancho de banda medido es menor del esperado, seguir efectuando mediciones en esa dirección puede focalizar el problema. ¿Una medición a otra interfaz de la misma red funciona más rápido? Si es así, ¿dónde está la diferencia entre ambos sistemas? Al medir continuamente el ancho de banda, los administradores pueden atacar a los cuellos de botella de la red.

PRTG Network Monitor

Con su sistema de recopilación de datos y su interfaz gráfica, PRTG también puede ayudar a solucionar problemas de ancho de banda que no están relacionados con la topología de la red. Por ejemplo, si se efectúan mediciones acerca del uso del ancho de banda a lo largo del tiempo, se puede determinar que ciertos usuarios o aplicaciones utilizan una mayor cantidad de ancho de banda, causando una congestión en la red y disminuyendo la capacidad de respuesta de la misma para otros usuarios.

 

 

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