CL-06 CONMUTACION, DOMINIOS DE COLISION Y BROADCAST

TEMAS:
1. Conmutación
a. Puenteo de capa 2
b. Conmutación de capa 2
c. Operación de switches
d. Latencia
e. Modos de conmutación
2. Dominios de colision
a. Entorno de medios compartidos
b. Dominios de colision
c. Segmentación
3. Dominios de broadcast
a. Broadcast de capa 2
b. Dominios de broadcast

OBJETIVOS:

GENERAL

• Entender el proceso de conmutación en ethernet

ESPECIFICOS.

• Entender el proceso de puenteo en capa 2
• Entender el proceso de conmutación en capa 2
• Entender los diferentes modos de conmutación
• Conocer y entender los dominios de colisión y de broadcast

Puenteo de capa 2

Ethernet es un medio compartido, lo que significa que sólo un nodo puede transmitir datos a la vez. Al agregar más nodos, se aumenta la demanda sobre el ancho de banda disponible y se impone una carga adicional sobre los medios. Cuando aumenta el número de nodos en un solo segmento, aumenta la probabilidad de que haya colisiones, y esto causa más retransmisiones. Una solución al problema es dividir un segmento grande en partes más pequeñas y separarlo en dominios de colisión aislados.

Para lograr esto, un puente guarda una tabla de direcciones MAC y sus puertos asociados. El puente luego envía o descarta tramas basándose en las entradas de su tabla.

Conmutación de capa 2

Un switch es básicamente un puente rápido multipuerto, más de dos puertos. Cada puerto crea su propio dominio de colisión. En una red de veinte hosts, existen veinte dominios de colisión si cada nodo está conectado a su propio puerto de switch.

Cada PC conectado a un puerto del switch es un dominio de colisión único, existen aquí 4 dominios de colisión.

Operación de switches

Un switch es un puente con muchos puertos. Cuando sólo un nodo está conectado a un puerto de switch, el dominio de colisión en el medio compartido contiene sólo dos nodos. Los dos nodos en este segmento pequeño, o dominio de colisión, constan del puerto de switch y el host conectado a él. Otra ventaja surge cuando sólo dos nodos se conectan. En una red que utiliza cableado de par trenzado, un par se usa para llevar la señal transmitida de un nodo al otro. Un par diferente se usa para la señal de retorno. Es posible que las señales pasen a través de ambos pares de forma simultánea. La capacidad de comunicación en ambas direcciones al mismo tiempo se conoce como full duplex. La mayoría de los switch son capaces de admitir full duplex, como también lo son las tarjetas de interfaz de red (NIC) En el modo full duplex, un dominio de colisión ya no existe. En teoría, el ancho de banda se duplica cuando se usa full duplex. Un switch tiene una memoria llamada CAM (Content Addressable Memory), en donde se almacenan los datos de direcciones MAC y los puertos asociados.

Latencia

La latencia es el retardo que se produce entre el tiempo en que una trama comienza a dejar el dispositivo origen y el tiempo en que la primera parte de la trama llega a su destino. Existe una gran variedad de condiciones que pueden causar retardos mientras la trama viaja desde su origen a su destino:

• Retardos de los medios causados por la velocidad limitada a la que las señales pueden viajar por los medios físicos.
• Retardos de circuito causados por los sistemas electrónicos que procesan la señal a lo largo de la ruta.
• Retardos de software causados por las decisiones que el software debe tomar para implementar la conmutación y los protocolos.
• Retardos causados por el contenido de la trama y en qué parte de la trama se pueden tomar las decisiones de conmutación. Por ejemplo, un dispositivo no puede enrutar una trama a su destino hasta que la dirección MAC destino haya sido leída.

Modos de conmutación

Existen 3 métodos de conmutación, es decir 3 formas en las que un puerto de un switch entrega las tramas al puerto destino. Estos son:

Modo de corte: Un switch puede comenzar a transferir la trama tan pronto como recibe la dirección MAC destino. La conmutación en este punto se llama conmutación por el método de corte y da como resultado una latencia más baja en el switch. Sin embargo, no se puede verificar la existencia de errores.

Almacenamiento y envio: el switch puede recibir toda la trama antes de enviarla al puerto destino. Esto le da al software del switch la posibilidad de controlar la secuencia de verificación de trama (Frame Check Sequence, FCS) para asegurar que la trama se haya recibido de modo confiable antes de enviarla al destino. Si se descubre que la trama es inválida, se descarta en este switch en vez de hacerlo en el destino final. Ya que toda la trama se almacena antes de ser enviada.

Libre de fragmentos: en este modo se reciben los primeros 64 bytes, que incluye el encabezado de la trama, y la conmutación comienza antes de que se lea todo el campo de datos y la checksum. Este modo verifica la confiabilidad de direccionamiento y la información del protocolo de control de enlace lógico (Logical Link Control, LLC) para asegurar que el destino y manejo de los datos sean correctos.

Entorno de medios compartidos

Un entorno de medio compartido es donde todos los host comparten el medio en donde están conectados y los dispositivos de capa 1.

Ejemplos de entorno de medios compartidos:

Medios compartidos: Ocurre cuando varios hosts tienen acceso al mismo medio. Por ejemplo, si varios PC se encuentran conectados al mismo cable físico, entonces se dice que comparten el mismo entorno de medios.

Entorno extendido de medios compartidos: Es un tipo especial de entorno de medios compartidos en el que los dispositivos de networking pueden ampliar el entorno de modo que pueda incluir accesos múltiples o distancias mayores de cableado.

Entorno de red punto a punto: Se usa mucho en las conexiones de red de servicio de acceso telefónico y es la más común para el usuario hogareño. Se trata de un entorno de networking compartido en el que un dispositivo se conecta a un dispositivo solamente, como por ejemplo un computador al proveedor de servicios de Internet por cable módem y línea telefónica.

Dominios de colisión

Los dominios de colisión son los segmentos de red física conectados, donde pueden ocurrir colisiones, normalmente en un entorno de medios compartidos. Las colisiones causan que la red sea ineficiente. Cada vez que ocurre una colisión en la red, se detienen todas las transmisiones por un período de tiempo. La duración de este período sin transmisión varía y depende de un algoritmo de postergación para cada dispositivo de la red. Los tipos de dispositivos que interconectan los segmentos de medios definen los dominios de colisión.

• Dispositivos de Capa 1: no dividen los dominios de colisión.
• Los dispositivos de Capa 2 y 3: dividen dominios de colisión. Esta división o aumento del número de dominios de colisión con los dispositivos de Capa 2 y 3 se conoce también como segmentación

Los dispositivos de Capa 1, tales como los repetidores y hubs, tienen la función primaria de extender los segmentos de cable de Ethernet Al extender la red se pueden agregar más hosts, Sin embargo, cada host que se agrega aumenta la cantidad de tráfico potencial en la red. Como los dispositivos de Capa 1 transmiten todo lo que se envía en los medios, cuanto mayor sea el tráfico transmitido en un dominio de colisión, mayor serán las posibilidades de colisión. El resultado final es el deterioro del rendimiento de la red, que será mayor si todos los computadores en esa red exigen anchos de banda elevados. La regla de los cuatro repetidores en Ethernet establece que no puede haber más de cuatro repetidores o hubs repetidores entre dos computadores en la red. La regla 5-4-3-2-1 requiere que se cumpla con las siguientes pautas:

• Cinco segmentos de medios de red.
• Cuatro repetidores o hubs
• Maximo tres de los segmentos pueden tener host conectados.
• Dos segmentos no deben tener hosts conectados. Estos segmentos deben ser solo de enlace.
• Esto forma un dominio de colisión grande

Segmentación

Conectar varios computadores a un solo medio de acceso compartido que no tiene ningún otro dispositivo de networking conectado, crea un dominio de colisión. Esta situación limita el número de computadores que pueden utilizar el medio, también llamado segmento. Los dispositivos de Capa 1 amplían pero no controlan los dominios de colisión.

Los dispositivos de Capa 2 dividen o segmentan los dominios de colisión. El control de propagación de trama con la dirección MAC asignada a todos los dispositivos de Ethernet ejecuta esta función. Los dispositivos de Capa 2, los puentes y switches, hacen un seguimiento de las direcciones MAC y el segmento en el que se encuentran. Al hacer esto, estos dispositivos pueden controlar el flujo de tráfico en el nivel de Capa 2. Esta función hace que las redes sean más eficientes, al permitir que los datos se transmitan por diferentes segmentos de la LAN al mismo tiempo sin que las tramas colisionen. Al usar puentes y switches, el dominio de colisión se divide efectivamente en partes más pequeñas, que se transforman a su vez en un dominio de colisión.

Un dominio de colisión. Medio compartido

Un dominio de colisión. Medio compartido extendido

4 dominios de colisión




9 dominios de colisión

Los dispositivos de Capa 3, al igual que los de Capa 2, no envían las colisiones. Es por eso que usar dispositivos de Capa 3 en una red produce el efecto de dividir los dominios de colisión en dominios menores.

Broadcast de capa 2

Para comunicarse con todos los dominios de colisión, los protocolos utilizan tramas de broadcast y multicast a nivel de Capa 2 en el modelo OSI. Cuando un nodo necesita comunicarse con todos los hosts de la red, envía una trama de broadcast con una dirección MAC destino FFFFFFFFFFFF. Esta es una dirección a la cual debe responder la tarjeta de interfaz de la red (NIC) de cada host. Los dispositivos de Capa 2 deben transmitir todo el tráfico de broadcast y multicast. La acumulación de tráfico de broadcast y multicast de cada dispositivo de la red se denomina radiación de broadcast.

En algunos casos, la circulación de radiación de broadcast puede saturar la red, entonces no hay ancho de banda disponible para los datos de las aplicaciones. En este caso, no se pueden establecer las conexiones en la red, y las conexiones existentes pueden descartarse, algo que se conoce como tormenta de broadcast. La probabilidad de las tormentas de broadcast aumenta a medida que crece la red conmutada

Dominios de broadcast

Un dominio de broadcast es un grupo de dominios de colisión conectados por dos dispositivos de Capa 2. Dividir una LAN en varios dominios de colisión aumenta la posibilidad de que cada host de la red tenga acceso a los medios. Efectivamente, esto reduce la posibilidad de colisiones y aumenta el ancho de banda disponible para cada host. Pero los dispositivos de Capa 2 envían broadcasts, y si son excesivos, pueden reducir la eficiencia de toda la LAN. Los broadcasts deben controlarse en la Capa 3, ya que los dispositivos de Capa 1 y Capa 2 no pueden hacerlo.

Son los dispositivos de capa 3 como los routers que contienen los broadcast entre los segmentos. Para que un paquete sea enviado a través del router, el dispositivo de Capa 2 debe ya haberlo procesado y la información de la trama debe haber sido eliminada. El envío de Capa 3 se basa en la dirección IP destino y no en la dirección MAC. Para que un paquete pueda enviarse, debe contener una dirección IP que esté por afuera del alcance de las direcciones asignadas a la LAN, y el router debe tener un destino al cual enviar el paquete específico en su tabla de enrutamiento.

10 dominios de colision, 2 dominios de broadcast

CL05 - NOCIONES DE ETHERNET

TEMAS:
1. Fundamentos de Ethernet
a. Ethernet y OSI
b. Direcciones MAC
c. Entramado de Bits
d. Estructura de Trama Ethernet
2. Control de Acceso al medio
a. Proceso CSMA/CD
b. Full y half duplex
3. Tecnologías Ethernet
4. Practicas lectura de tramas.

OBJETIVOS:

GENERAL

Conocer los fundamentos de la tecnología Ethernet para acceso al medio y comunicación.

ESPECIFICOS.

Entender Ethernet dentro del modelo OSI
Conocer el direccionamiento MAC y la forma de comunicación de la tecnología Ethernet.
Entender el entramado de los Bits y su estructura.
Conocer y entender el proceso de acceso al medio de Ethernet.
Conocer las tecnologías ethernet.

DESARROLLO DEL TEMA

FUNDAMENTOS ETHERNET

Las redes LAN se pueden construir con diferentes tecnologías, entre ellas Token Ring, FDDI y la que más conocemos y trabajamos, Ethernet.

Ethernet, una tecnología que empezó en 1970 transportando datos a velocidades de 3Mbps transporta ahora 10Gbps.

El éxito de ethernet se debe a:

• Sencillez y facilidad de mantenimiento.
• Capacidad para incorporar nuevas tecnologías.
• Confiabilidad
• Bajo costo de instalación y de actualización

A pesar de las variaciones de Ethernet, la compatibilidad se ha mantenido a través de los años, haciendo los cambios de tecnología empresarial más económicos y con mayores aumentos de velocidad manteniendo una infraestructura escalable a través de los años.

Ethernet y la capa OSI


Ethernet opera en dos áreas del modelo OSI, la mitad inferior de la capa de enlace de datos, conocida como subcapa MAC y la capa física.

Para mover datos entre una estación Ethernet y otra, a menudo, estos pasan a través de un repetidor. Todas las demás estaciones del mismo dominio de colisión ven el tráfico que pasa a través del repetidor. Un dominio de colisión es entonces un recurso compartido. Los problemas que se originan en una parte del dominio de colisión generalmente tienen impacto en todo el dominio.

Un repetidor es responsable de enviar todo el tráfico al resto de los puertos. El tráfico que el repetidor recibe nunca se envía al puerto por el cual lo recibe. Se enviará toda señal que el repetidor detecte. Si la señal se degrada por atenuación o ruido, el repetidor intenta reconstruirla y regenerarla.

La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones. La Capa 2 se ocupa de estas limitaciones.

Las subcapas de enlace de datos contribuyen significativamente a la compatibilidad de tecnología y comunicación con el computador. La subcapa MAC trata los componentes físicos que se utilizarán para comunicar la información. La subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) sigue siendo relativamente independiente del equipo físico que se utiliza en el proceso de comunicación.

DIRECCIONES MAC

Para permitir el envío local de las tramas en Ethernet, se debe contar con un sistema de direccionamiento, una forma de identificar los computadores y las interfaces de manera exclusiva. Ethernet utiliza direcciones MAC que tienen 48 bits de largo y se expresan como doce dígitos hexadecimales. Los primeros seis dígitos hexadecimales, que IEEE administra, identifican al fabricante o al vendedor. Esta porción de la dirección de MAC se conoce como Identificador Exclusivo Organizacional (OUI). Los seis dígitos hexadecimales restantes representan el número de serie de la interfaz u otro valor administrado por el proveedor mismo del equipo.

ENTRAMADO DE BITS

El entramado es el proceso de encapsulamiento de la Capa 2. Una trama es la unidad de datos del protocolo de la Capa 2.

Una trama genérica tiene secciones denominadas campos, y cada campo está formado por bytes. Los nombres de los campos son los siguientes:

• Campo de inicio de trama
• Campo de dirección
• Campos de longitud/tipo
• Campo de datos
• Campo de secuencia de verificación de trama

ESTRUCTURA DE TRAMA ETHERNET

Existen dos tipos de tramas para la tecnología Ethernet.

1. Trama Ethernet II
2. Trama 802.3

En las redes TCP/IP el entramado es Ethernet II

TRAMA ETHERNET ETHERNET II

La longitud máxima de una trama Ethernet es de 1518 Bytes. La longitud mínima es 64 Bytes.

CONTROL DE ACCESO AL MEDIO (MAC)

MAC se refiere a los protocolos que determinan cuál de los computadores de un entorno de medios compartidos (dominio de colisión) puede transmitir los datos.

El enfoque de la tecnología Ethernet es "el primero que llega, el primero que se sirve". El CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) es un sistema simple. La NIC espera la ausencia de señal en el medio y comienza a transmitir. Si dos nodos transmiten al mismo tiempo, se produce una colisión y ningún nodo podrá transmitir.

Proceso CSMA/CD

En el método de acceso CSMA/CD, los dispositivos de networking que tienen datos para transmitir funcionan en el modo "escuchar antes de transmitir". Esto significa que cuando un nodo desea enviar datos, primero debe determinar si los medios de networking están ocupados. Si el nodo determina que la red está ocupada, el nodo esperará un tiempo determinado al azar antes de reintentar. Si el nodo determina que el medio de networking no está ocupado, comenzará a transmitir y a escuchar. El nodo escucha para asegurarse que ninguna otra estación transmita al mismo tiempo. Una vez que ha terminado de transmitir los datos, el dispositivo vuelve al modo de escuchar.

Los dispositivos de networking detectan que se ha producido una colisión cuando aumenta la amplitud de la señal en los medios de networking.

Cuando se produce una colisión, cada nodo que se encuentra en transmisión continúa transmitiendo por poco tiempo a fin de asegurar que todos los dispositivos detecten la colisión. Una vez que todos los dispositivos la han detectado, se invoca el algoritmo de postergación y la transmisión se interrumpe. Los nodos interrumpen la transmisión por un período determinado al azar, que es diferente para cada dispositivo. Cuando caduca el período de retardo cada nodo puede intentar ganar acceso al medio de networking. Los dispositivos involucrados en la colisión no tienen prioridad para transmitir datos

TECNOLOGÍAS DE ETHERNET

10Base5

El producto original para Ethernet del año 1980, 10BASE5 transmitía 10 Mbps a través de un solo cable bus coaxial grueso. 10BASE5 es importante porque fue el primer medio que se utilizó para Ethernet. 10BASE5 formaba parte del estándar original 802.3. El principal beneficio de 10BASE5 era su longitud. En la actualidad, puede hallarse en las instalaciones antiguas, pero no se recomienda para las instalaciones nuevas. Los sistemas 10BASE5 son económicos y no requieren de configuración, pero componentes básicos tales como las NIC son muy difíciles de encontrar así como el hecho de que es sensible a las reflexiones de señal en el cable. Los sistemas 10BASE5 también representan un único punto de falla.

10Base2

La tecnología 10BASE2 se introdujo en 1985. La instalación fue más sencilla debido a su menor tamaño y peso, y por su mayor flexibilidad. Todavía existen en redes de este tipo, como 10BASE5, la cual no es recomendable para la instalación de redes hoy en día. Tiene un costo bajo y carece de la necesidad de hubs. Además, las NIC son difíciles de conseguir para este medio.

10BaseT

10BASE-T fue introducido en 1990. 10BASE-T utilizaba cable de cobre (UTP) de par trenzado, no blindado de Categoría 3 que era más económico y más fácil de usar que el cable coaxial. Este cable se conectaba a un dispositivo de conexión central que contenía el bus compartido. Este dispositivo era un hub. Se encontraba en el centro de un conjunto de cables que partían hacia los PC, como los radios que parten desde el centro de una rueda. Esto se conoce como topología en estrella. Las distancias que los cables podían cubrir desde el hub y la ruta que se seguía al instalar los UTP comenzaron a utilizar, cada vez más, estrellas compuestas por estrellas: estructura que recibió el nombre de topología en estrella extendida. Al principio, 10BASE-T era un protocolo half-duplex pero más tarde se agregaron características de full-duplex. La explosión de popularidad de Ethernet desde mediados hasta fines de los 90 se produjo cuando Ethernet comenzó a dominar la tecnología de LAN.

100BaseT

Ethernet de 100-Mbps también se conoce como Fast Ethernet (Ethernet Rápida). Las dos tecnologías que han adquirido relevancia son 100BASE-TX, que es un medio UTP de cobre y 100BASE-FX, que es un medio multimodo de fibra óptica

1000BaseT

Los estándares para Ethernet de 1000-Mbps o Gigabit Ethernet representan la transmisión a través de medios ópticos y de cobre. El estándar para 1000BASE-X, IEEE 802.3z, especifica una conexión full duplex de 1 Gbps en fibra óptica.. El estándar para 1000BASE-T, IEEE 802.3ab, especifica el uso de cable de cobre balanceado de Categoría 5, o mejor

10-Gigabit Ethernet

Se adaptó el IEEE 802.3ae para incluir la transmisión en full-duplex de 10 Gbps en cable de fibra óptica. Las similitudes básicas entre 802.3ae y 802.3, Ethernet original son notables. Esta Ethernet de 10-Gigabit (10GbE) está evolucionando no sólo para las LAN sino también para las MAN y las WAN.

Con un formato de trama y otras especificaciones de Capa 2 de Ethernet compatibles con estándares anteriores, 10GbE puede proporcionar mayores necesidades de ancho de banda que son interoperables con la infraestructura de red existente.

Un importante cambio conceptual en Ethernet surge con 10GbE. Por tradición, se considera que Ethernet es una tecnología de LAN, pero los estándares de la capa física de 10GbE permiten tanto una extensión de las distancias de hasta 40 km

CL04 - NOCIONES DE CABLEADO 2

OBJETIVOS:

GENERAL

Entender las implicaciones de diseño de cableado en base a normas y procedimientos establecidos en estándares internacionales.

ESPECIFICOS.

• Entender que es un sistema de cableado estructurado.
• Conocer los lineamientos básicos de la normatividad EIA/TIA 568
• Conocer los dispositivos de comunicación y las diferencias entre los mismos
• Por medio de prácticas, conocer y entender el funcionamiento del cableado UTP.

CABLEADO ESTRUCTURADO

Que es un sistema de cableado estructurado

Un sistema de cableado estructurado es la infraestructura de cable destinada a transportar, a lo largo y ancho de un edificio, las señales que emite un emisor hasta el correspondiente receptor.

Un sistema de cableado estructurado es físicamente una red de cable única y completa. Con combinaciones de alambre de cobre UTP, cables de fibra óptica bloques de conexión, cables terminados en diferentes tipos de conectores y adaptadores.

Normas

ANSI/TIA/EIA-568-B: Cableado de Telecomunicaciones en Edificios Comerciales. (Cómo instalar el Cableado)

Esta norma especifica un sistema de cableado de telecomunicaciones genérico para edificios comerciales que soportará un ambiente multiproducto y multifabricante. También proporciona directivas para el diseño de productos de telecomunicaciones para empresas comerciales.
El propósito de esta norma es permitir la planeación e instalación de cableado de edificios comerciales con muy poco conocimiento de los productos de telecomunicaciones que serán instalados con posterioridad. La instalación de sistemas de cableado durante la construcción o renovación de edificios es significativamente menos costosa y desorganizadora que cuando el edificio está ocupado. Esta norma esta dividida como sigue:

–TIA/EIA 568-B1 Requerimientos generales
–TIA/EIA 568-B2 Componentes de cableado mediante par trenzado balanceado
–TIA/EIA 568-B3 Componentes de cableado, Fibra óptica

ANSI/TIA/EIA-569-A: Normas de Recorridos y Espacios de Telecomunicaciones en Edificios Comerciales (Cómo enrutar el cableado)

ANSI/TIA/EIA-570-A: Normas de Infraestructura Residencial de Telecomunicaciones

ANSI/TIA/EIA-606-A: Normas de Administración de Infraestructura de Telecomunicaciones en Edificios Comerciales

ANSI/TIA/EIA-607: Requerimientos para instalaciones de sistemas de puesta a tierra de Telecomunicaciones en Edificios Comerciales.

ANSI/TIA/EIA-758: Norma Cliente-Propietario de cableado de Planta Externa de Telecomunicaciones

ELEMENTOS DE CABLEADO ESTRUCTURADO

Cableado horizontal

El sistema de cableado horizontal es la porción del sistema de cableado de telecomunicaciones que se extiende del área de trabajo al cuarto de telecomunicaciones. El cableado horizontal incluye los cables horizontales, las tomas/conectores de telecomunicaciones en el área de trabajo, la terminación mecánica y las interconexiones horizontales localizadas en el cuarto de telecomunicaciones.

Sin importar el medio físico, la distancia horizontal máxima no debe exceder 90 m. La distancia se mide desde la terminación mecánica del medio en la interconexión horizontal en el cuarto de telecomunicaciones hasta la toma/conector de telecomunicaciones en el área de trabajo.

Además se recomiendan las siguientes distancias:

• Se separan 10 m para los cables del área de trabajo y los cables del cuarto de telecomunicaciones (cordones de parcheo, jumpers y cables de equipo).
• Los cables de interconexión y los cordones de parcheo que conectan el cableado horizontal con los equipos o los cables del vertebral en las instalaciones de interconexión no deben tener más de 6 m de longitud.
• En el área de trabajo, se recomienda una distancia máxima de 3 m desde el equipo hasta la toma/conector de telecomunicaciones.

Cableado vertical

La función del cableado vertical es la de proporcionar interconexiones entre los cuartos de telecomunicaciones, los cuartos de equipos y las instalaciones de entrada en un sistema de cableado estructurado de telecomunicaciones. El cableado vertical consta de los cables vertebrales, las interconexiones principales e intermedias, las terminaciones mecánicas y los cordones de parcheo empleados en la interconexión de verticales. El vertical incluye también el cableado entre edificios.

Las distancias máximas dependen de la aplicación. Las que proporciona la norma están basadas en aplicaciones típicas para cada medio específico.


Área de trabajo

El área de trabajo se extiende de la toma/conector de telecomunicaciones o el final del sistema de cableado horizontal, hasta el equipo de la estación y está fuera del alcance de la norma EIA/TIA 568­A. El equipo de la estación puede incluir, pero no se limita a, teléfonos, terminales de datos y computadoras

Cuarto de telecomunicaciones

Un cuarto de telecomunicaciones es el área en un edificio utilizada para el uso exclusivo de equipo asociado con el sistema de cableado de telecomunicaciones. El espacio del cuarto de comunicaciones no debe ser compartido con instalaciones eléctricas que no sean de telecomunicaciones. El cuarto de telecomunicaciones debe ser capaz de albergar equipo de telecomunicaciones, terminaciones de cable y cableado de interconexión asociado.
El diseño de cuartos de telecomunicaciones debe considerar, además de voz y datos, la incorporación de otros sistemas de información del edificio tales como televisión por cable, alarmas, seguridad, audio y otros sistemas de telecomunicaciones.
No hay un límite máximo en la cantidad de cuartos de telecomunicaciones que puedan haber en un edificio.
El cuarto de equipo es un espacio centralizado de uso especifico para equipo de telecomunicaciones tal como central telefónica, equipo de cómputo y conmutador de video.
Todas las funciones de un cuarto de telecomunicaciones pueden ser proporcionadas por un cuarto de equipo. Los cuartos de equipo se consideran distintos de los cuartos de telecomunicaciones por la naturaleza, costo, tamaño y complejidad del equipo que contiene.

Norma de ponchado de cable UTP

Esta norma establece dos estandares (A y B) para el cableado Ethernet XBase-T determinando que color corresponde a cada pin del conector RJ-45.

Cable directo

Es un cable que en sus dos extremos tiene la misma configuración de norma (A o B). Se utiliza para:

• Conectar una estación de trabajo a la roseta de una instalación de cableado estructurado.
• Conectar una patchera con un hub o un switch en el armario de cableado.
• Conectar directamente una estación de trabajo a un hub o un switch
• Conectar un hub con el puerto cruzado (crossover) de otro dispositivo.

Cable cruzado

Un cable cruzado, tiene la norma A en un extremo y la norma B en el otro. Se usa para:

• Conectar hubs o switches entre sí
• Conectar dos estaciones de trabajo entre si
• Conectar una estación de trabajo y un servidor.
• Conectar un router a una estación de trabajo.

Cable rollover

Un cable rollover es un cable totalmente cruzado. Su configuración es:

Este tipo de cable se usa como cable de consola.

El cable de consola debe tener en un extremo un conversor de RJ45 a DB9 para que sea conectado al puerto com de comunicaciones de la estación de trabajo.

La estación de trabajo debe tener un programa de Terminal que este configurado así:

• 9600 BPS - 8 BITS DE DATOS - SIN PARIDAD - 1 BIT DE PARADA - SIN CONTROL DE FLUJO

CL03 - NOCIONES DE CABLEADO

OBJETIVOS:

GENERAL:

Entender la teoría y el funcionamiento de los diferentes medios de comunicación.

ESPECÍFICOS

Entender los conceptos de resistencia y atenuación de las señales.
Conocer la teoría sobre medios de cobre – Coaxial, UTP, STP.
Conocer la teoría de rayos de luz
Entender el funcionamiento de la fibra óptica


Resistencia y atenuación

Toda la materia del universo está constituida por átomos. La Tabla Periódica de los Elementos enumera todos los tipos conocidos de átomos y sus propiedades. El átomo está compuesto de tres partículas básicas:

• Electrones: Partículas con carga negativa que giran alrededor del núcleo
• Protones: Partículas con carga positiva.
• Neutrones: Partículas sin carga (neutras).

Los protones y los neutrones se combinan en un pequeño grupo llamado núcleo.

Voltaje: El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

Es posible crear voltaje de tres otras formas: La primera es por fricción o electricidad estática. La segunda es por magnetismo y/o un generador eléctrico.

Los materiales a través de los cuales fluye la corriente presentan distintos grados de oposición, o resistencia, al movimiento de los electrones. Los materiales que presentan muy poca o ninguna resistencia se denominan conductores. Aquellos que no permiten que la corriente fluya, o que restringen severamente el flujo, se denominan aislantes. El grado de resistencia depende de la composición química de los materiales.

El término atenuación es fundamental a la hora de aprender sobre redes. La atenuación se relaciona a la resistencia al flujo de electrones y la razón por la que una señal se degrada a medida que recorre el conducto.

La letra R representa la resistencia. La unidad de medición de la resistencia es el ohmio (Ω). El símbolo proviene de la letra griega "Ω", omega


MEDIOS DE COBRE

Especificaciones de cableado

De acuerdo a las especificaciones se pueden generar diferentes expectativas en el cableado como:

• ¿Qué velocidad de transmisión de datos se puede lograr con un tipo particular de cable?
• ¿Qué tipo de transmisión se planea?
• ¿Qué distancia puede recorrer una señal a través de un tipo de cable en particular antes de que la atenuación de dicha señal se convierta en un problema?

Cable coaxial

El cable coaxial consiste de un conductor de cobre rodeado de una capa de aislante flexible. El conductor central también puede ser hecho de un cable de aluminio cubierto de estaño que permite que el cable sea fabricado de forma económica. Sobre este material aislante existe una malla de cobre tejida u hoja metálica que actúa como el segundo hilo del circuito y como un blindaje para el conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, también reduce la cantidad de interferencia electromagnética externa. Cubriendo la pantalla está la chaqueta del cable.


Existen dos cables de tipo coaxial:

• Ticknet: cable coaxial grueso
• Thinnet: cable coaxial delgado

Cable STP

El cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. Cada par de hilos está envuelto en un papel metálico. Los dos pares de hilos están envueltos juntos en una trenza o papel metálico. El STP reduce el ruido eléctrico dentro del cable como, por ejemplo, la diafonía.

Cable ScTP

Un nuevo híbrido de UTP con STP tradicional se denomina UTP apantallado (ScTP), conocido también como par trenzado de papel metálico (FTP). El ScTP consiste, básicamente, en cable UTP envuelto en un blindaje de papel metálico.

Los materiales metálicos de blindaje utilizados en STP y ScTP deben estar conectados a tierra en ambos extremos. Si no están adecuadamente conectados a tierra o si hubiera discontinuidades en toda la extensión del material del blindaje, el STP y el ScTP se pueden volver susceptibles a graves problemas de ruido.


Cable UTP

El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio de cuatro pares de hilos que se utiliza en diversos tipos de redes. Cada uno de los 8 hilos de cobre individuales del cable UTP está revestido de un material aislante.

El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas. Es de fácil instalación y es más económico que los demás tipos de medios para networking. De hecho, el UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado para LAN.

El cable UTP es más susceptible al ruido eléctrico y a la interferencia que otros tipos de medios para networking y la distancia que puede abarcar la señal sin el uso de repetidores es menor para UTP que para los cables coaxiales y de fibra óptica.

Un switch de LAN se conecta a un computador. El cable que se conecta desde el puerto del switch al puerto de la NIC del computador recibe el nombre de cable directo.

Switch aparecen conectados entre sí. El cable que conecta un puerto de un Switch al puerto de otro Switch recibe el nombre de cable de conexión cruzada.

El cable que conecta el adaptador de RJ-45 del puerto COM del computador al puerto de la consola del Router o Switch recibe el nombre de cable Rollover o traspuesto.

Dispositivos de igual función se conectan por cable cruzado
Dispositivos de diferente función se conectan por cable directo


La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la asociación Industrias Electrónicas e Indústrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se utilizará en cada situación y construcción. Dependiendo de la velocidad de transmisión ha sido dividida en diferentes categorías:

Categoría 1: Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 1MHz.

Categoría 2: Cable par trenzado sin apantallar. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 4 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre.

Categoría 3: Velocidad de transmisión típica de 10 Mbps para Ethernet. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10BaseT. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 16 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.

Categoría 4: La velocidad de transmisión llega hasta 20 Mbps. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 20 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre.

Categoría 5: Es una mejora de la categoría 4, puede transmitir datos hasta 100Mbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 100 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

Categoría 6: Es una mejora de la categoría anterior, puede transmitir datos hasta 1Gbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 250 MHz.

Categoría 7. Es una mejora de la categoría 6, puede transmitir datos hasta 10 Gbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 600 MHz.


MEDIOS DE FIBRA OPTICA

Espectro Electromagnético

La luz que se utiliza en las redes de fibra óptica es un tipo de energía electromagnética. Cuando una carga eléctrica se mueve hacia adelante y hacia atrás, o se acelera, se produce un tipo de energía denominada energía electromagnética. Esta energía, en forma de ondas, puede viajar a través del vacío, el aire y algunos materiales como el vidrio. Una propiedad importante de toda onda de energía es la longitud de onda.
La longitud de onda es un parámetro físico que indica el tamaño de una onda. Se define como la distancia, medida en la dirección de propagación de la onda, entre dos puntos, por ejemplo crestas.

La radio, las microondas, el radar, la luz visible, los rayos x y los rayos gama parecen ser todos muy diferentes. Sin embargo, todos ellos son tipos de energía electromagnética. Si se ordenan todos los tipos de ondas electromagnéticas desde la mayor longitud de onda hasta la menor, se crea un continuo denominado espectro electromagnético

El ojo humano está diseñado para percibir solamente la energía electromagnética de longitudes de onda de entre 700 y 400 nanómetros (nm). Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (0,000000001 metro) de longitud. La energía electromagnética con longitudes de onda entre 700 y 400 nm recibe el nombre de luz visible. Las longitudes de onda de luz más largas que se encuentran cerca de los 700 nm se perciben como el color rojo. Las longitudes de onda más cortas que se encuentran alrededor de los 400 nm aparecen como el color violeta. Esta parte del espectro magnético se percibe como los colores del arco iris.
Las longitudes de onda que invisibles al ojo humano son utilizadas para transmitir datos a través de una fibra óptica. Estas longitudes de onda son levemente más largas que las de la luz roja y reciben el nombre de luz infrarroja. La luz infrarroja se utiliza en los controles remotos de los televisores. La longitud de onda de la luz en la fibra óptica es de 850 nm, 1310 nm o 1550 nm. Se seleccionaron estas longitudes de onda porque pasan por la fibra óptica más fácilmente que otras

Modelo de rayos de luz

Las ondas electromagnéticas viajan en línea recta denominada rayo. Cuando un rayo cambia de un material a otro (aire-vidrio-agua) cambia de velocidad y se denomina rayo incidente. En los límites de los materiales, parte de la energía del rayo se refleja. Por esta razón podemos vernos en un vidrio. La luz reflejada recibe el nombre de rayo reflejado.

La energía de la luz de un rayo incidente que no se refleja entra en el vidrio. El rayo entrante se dobla en ángulo desviándose de su trayecto original. Este rayo recibe el nombre de rayo refractado. Esta desviación de los rayos de luz en los límites de dos sustancias es la razón por la que los rayos de luz pueden recorrer una fibra óptica aun cuando la fibra tome la forma de un círculo. Un material más denso desacelera más el rayo de luz.

Reflexión

Cuando un rayo de luz (el rayo incidente) llega a la superficie de una pieza plana de vidrio, se refleja parte de la energía de la luz del rayo. El ángulo que se forma entre el rayo incidente y una línea perpendicular a la superficie del vidrio, en el punto donde el rayo incidente toca la superficie del vidrio, recibe el nombre de ángulo de incidencia. Esta línea perpendicular recibe el nombre de normal. No es un rayo de luz sino una herramienta que permite la medición de los ángulos. El ángulo que se forma entre el rayo reflejado y la normal recibe el nombre de ángulo de reflexión. La Ley de la Reflexión establece que el ángulo de reflexión de un rayo de luz es equivalente al ángulo de incidencia. En otras palabras, el ángulo en el que el rayo de luz toca una superficie reflectora determina el ángulo en el que se reflejará el rayo en la superficie.

Refracción

Cuando la luz toca el límite entre dos materiales transparentes, se divide en dos partes. Parte del rayo de luz se refleja a la primera sustancia, con un ángulo de reflexión equivalente al ángulo de incidencia. La energía restante del rayo de luz cruza el límite penetrando a la segunda sustancia.

Si el rayo incidente golpea la superficie del vidrio a un ángulo exacto de 90 grados, el rayo entra directamente al vidrio. El rayo no se desvía. Por otro lado, si el rayo incidente no golpea la superficie con un ángulo exacto de 90 grados respecto de la superficie, entonces, el rayo transmitido que entra al vidrio se desvía. La desviación del rayo entrante recibe el nombre de refracción.

Reflexión interna total

Un rayo de luz que se enciende y apaga para enviar datos (unos y ceros) dentro de una fibra óptica debe permanecer dentro de la fibra hasta que llegue al otro extremo. El rayo no debe refractarse en el material que envuelve el exterior de la fibra. La refracción produciría una pérdida de una parte de la energía de la luz del rayo. Es necesario lograr un diseño de fibra en el que la superficie externa de la fibra actúe como espejo para el rayo de luz que viaja a través de la fibra. Si un rayo de luz que trata de salir por el costado de la fibra se refleja hacia dentro de la fibra a un ángulo tal que lo envíe hacia el otro extremo de la misma, se formaría un buen "conducto" o "guía de ondas" para las ondas de luz.

La apertura numérica de la fibra: La apertura numérica del núcleo es el rango de ángulos de los rayos de luz incidente que ingresan a la fibra y que son reflejados en su totalidad.

Fibra multimodo

La parte de una fibra óptica por la que viajan los rayos de luz recibe el nombre de núcleo de la fibra. Los rayos de luz sólo pueden ingresar al núcleo si el ángulo está comprendido en la apertura numérica de la fibra. Asimismo, una vez que los rayos han ingresado al núcleo de la fibra, hay un número limitado de recorridos ópticos que puede seguir un rayo de luz a través de la fibra. Estos recorridos ópticos reciben el nombre de modos. Si el diámetro del núcleo de la fibra es lo suficientemente grande como para permitir varios trayectos que la luz pueda recorrer a lo largo de la fibra, esta fibra recibe el nombre de fibra "multimodo".


Componentes de la fibra multimodo

• El núcleo es el elemento que transmite la luz y se encuentra en el centro de la fibra óptica.
• Alrededor del núcleo se encuentra el revestimiento. El revestimiento también está fabricado con sílice pero con un índice de refracción menor que el del núcleo.
• Alrededor del revestimiento se encuentra un material amortiguador que es generalmente de plástico
• El material resistente rodea al amortiguador, evitando que el cable de fibra óptica se estire cuando los encargados de la instalación tiran de él. El material utilizado es, en general, Kevlar, el mismo material que se utiliza para fabricar los chalecos a prueba de bala.
• El último elemento es el revestimiento exterior. El revestimiento exterior rodea al cable para así proteger la fibra de abrasión, solventes y demás contaminantes. El color del revestimiento exterior de la fibra multimodo es, en general, anaranjado, pero a veces es de otro color

Medidas de la fibra multimodo:

Un cable de fibra óptica multimodo estándar utiliza una fibra óptica con núcleo de 62,5 ó 50 micrones y un revestimiento de 125 micrones de diámetro. A menudo, recibe el nombre de fibra óptica de 62,5/125 ó 50/125 micrones. Un micrón es la millonésima parte de un metro (1µ).

La fibra multimodo (62,5/125) puede transportar datos a distancias de hasta 2000 metros (6.560 pies).


Fibra monomodo

La fibra monomodo consta de las mismas partes que una multimodo. El revestimiento exterior de la fibra monomodo es, en general, de color amarillo. La mayor diferencia entre la fibra monomodo y la multimodo es que la monomodo permite que un solo modo de luz se propague a través del núcleo de menor diámetro de la fibra óptica. El núcleo de una fibra monomodo tiene de ocho a diez micrones de diámetro. Los más comunes son los núcleos de nueve micrones.

Por su diseño, la fibra monomodo puede transmitir datos a mayores velocidades (ancho de banda) y recorrer mayores distancias de tendido de cable que la fibra multimodo. La fibra monomodo puede transportar datos de LAN a una distancia de hasta 3000 metros.

Las fibras monomodo y el láser son más costosos que los LED y la fibra multimodo. Debido a estas características, la fibra monomodo es la que se usa con mayor frecuencia para la conectividad entre edificios.


Componentes Ópticos

• Un diodo emisor de luz (LED) que produce luz infrarroja con longitudes de onda de 850 nm o 1310 nm. Se utilizan con fibra multimodo en las LAN. Para enfocar la luz infrarroja en el extremo de la fibra, se utilizan lentes.
• Amplificación de la luz por radiación por emisión estimulada (LASER) una fuente de luz que produce un fino haz de intensa luz infrarroja, generalmente, con longitudes de onda de 1310nm o 1550 nm. Los láser se usan con fibra monomodo para las grandes distancias de los backbones de universidades y WAN
• El tipo de conector que se usa con mayor frecuencia con la fibra multimodo es el Conector Suscriptor (conector SC). En una fibra monomodo, el conector de Punta Recta (ST) es el más frecuentemente utilizado.