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• Jose Salvador Leon Hidalgo

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DESCRIPCION DE OSI Redes Una red informática puede ser esencialmente un conjunto de equipos conectados entre sí, con el fin de compartir información y recursos. Ahora bien, si se consideran estos equipos desde una perspectiva general, una red pudiese estar compuesta por otras redes.

Definición e historia de OSI Implementar redes funcionales no es una tareas simple, se deben afrontar muchos desafíos, especialmente en temas de conectividad, disponibilidad, administración de la red y flexibilidad. Uno de los conceptos más importantes en los temas de redes es el modelo de referencia de interconexión de sistema abierto (OSI. Open System Interconnection), el cual sirve como el entorno dentro del cual los estándares son desarrollados, más sin embargo, los protocolos normalmente son desarrollados atendiendo al modelo TCP/IP. Alrededor de 1977 la Organización Internacional de Estándares (ISO) comenzó el desarrollo de un ambicioso proyecto para desarrollar un conjunto único de estándares internacionales de protocolos. Para 1984, ISO había definido un modelo general de comunicaciones de computadoras al que se le conoce como modelo OSI. Este modelo, descrito en el estándar internacional ISO 7948, documenta un modelo generalizado para la interconexión de sistemas. ISO además desarrolló un conjunto de estándares para las varias capas que comprenden el modelo OSI. Estos estándares, en realidad no son implementados completamente en los productos comerciales de redes, pero aún así, presentan una gran importancia, en cuanto a sus conceptos, terminología y enfoque sistemático, y son aceptados como fundamento para la discusión y descripción de la arquitectura de redes

ESTUDIO DE REDES EN CAPAS El modelo OSI define un enfoque sistemático para el abordaje del estudio de redes. Dicho estudio, incluye la división de las redes en capas funcionales. Cada una de las capas realiza una serie distinta de funciones, que fueron ideadas para ser lo más independiente posibles entre sí. CAPA NOMBRE 7 Aplicación 6 Presentación 5 Sesión 4 Transporte 3 Red 2 Enlace 1 Física Estas siete capas se pueden dividir en capas superiores e inferiores.

Las capas superiores se encargan de los temas relacionados a las aplicaciones y generalmente son implementadas únicamente a través de software. La capa más cercana al usuario es la más alta, es decir la capa de Aplicación. Las capas inferiores se encargan de asuntos relacionados con el transporte de datos. Por ejemplo, las capas Física y de Enlace son implementadas tanto en hardware como en software. La capa física es la más cercana al hardware y a los medios de transmisión (cables, etc.). En definitiva, la clasificación de las capas del modelo OSI puede visualizarse así: TIPO CAPA NOMBRE Superiores 7 Aplicación 6 Presentación 5 Sesión Inferiores 4 Transporte 3 Red 2 Enlace 1 Física

Protocolos Como se mencionaba, OSI es un modelo conceptual para comunicación entre equipos, pero el modelo en si, no es un método de comunicación. No se debe perder de vista que la comunicación es posible, gracias al uso de protocolos, los cuales son un conjunto de reglas y convenciones formales, basados o no en un modelo, que determinan cómo se comparte la información a través de un medio de red.

GENERALIDADES DEL MODELO OSI Comunicación entre sistemas La información que es transmitida desde un software de aplicación en un sistema computacional hacia otro, debe pasar a través de las capas del modelo OSI. Es decir, si un elemento de capa 7 de un host determinado, quiere comunicarse con otro elemento de capa 7 de otro host, la información deberá atravesar todas las capas OSI de si mismo, y además, todas las capas OSI del segundo host, con la diferencia que en primer lugar lo hará en forma descendente para luego hacerlo de forma ascendente. Es importante aclarar, que las capas de OSI se comunican generalmente con otras tres capas: la capa superior a si misma, la capa inferior a si misma, y la capa que actúa como par en otro host. Para entablar esta comunicación con sus pares, las capas OSI hacen uso de un tipo de control de información. Este control toma una de dos formas: encabezados o colas (headers o trailers), y atienden al lugar donde se coloca la información, al principio o al final respectivamente; aunque esto no es un requisito. A este proceso de modificar la información original se le conoce como encapsulamiento, y se da en todos los niveles del modelo OSI.

Capa Física Esta capa define las especificaciones eléctricas, mecánicas, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas de redes de comunicación. Define características como niveles de voltaje, tasas físicas de datos, distancias máximas de transmisión y conectores físicos. Toda la capa física puede ser categorizada a su vez como LAN (red de área local) o WAN (red de área extendida). Ejemplos de implementaciones LAN     

Ethernet IEEE 802.3 100Base-T Token Ring/IEEE 802.5 FDDI

Ejemplos de implementaciones WAN      

EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.24 V.25 HSSI G.703 EIA-530 X.21bis SIP

Capa de enlace Esta provee tráfico de datos confiable a través de un enlace físico de red. Especificaciones distintas de capa de enlace definen distintas características de red y protocolos, incluyendo direccionamiento físico, topologías de red, notificaciones de errores, secuencias de tramas (frames) y control de flujo. El direccionamiento físico se refiere a cómo los dispositivos son identificados en la capa de Enlace. La topología de red consiste en las especificaciones de la capa física, que a menudo determinan cómo estarán conectados los dispositivos, por ejemplo en una topología de bus o de anillo. La notificación de errores alerta a los protocolos de capa superior que un error en la transmisión ha sucedido, mientras que la secuencia de tramas reordena

precisamente a las tramas que han sido transmitidas en desorden. Finalmente, el control de flujo modera la transmisión de datos para no atascar al receptor con más datos de los que puede manejar al mismo tiempo. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) subdivide a esta capa en dos partes: Control de Enlace lógico (Logical Link Control. LLC) y Control de Acceso al Medio (Media Access Control. MAC). LLC maneja la comunicación entre dispositivos dentro de una misma red, y está definido en el estándar 802.2, soportando tanto servicios conectados como orientados a la conexión usados por protocolos superiores. MAC maneja los protocolos de acceso al medio de red físico.

Capa de Red Define el direccionamiento de red, el cual es distinto del direccionamiento físico. Algunas implementaciones de la capa de red, como el Protocolo de Internet (IP), definen direcciones de red de una manera tal que la elección de las rutas puede ser sistematizada al comparar la dirección de origen con la de destino y aplicar una máscara de subred. Ya que esta capa define la configuración lógica de la red, los enrutadores pueden usar esta capa para determinar cómo enviar los paquetes; por esta razón, la mayoría del diseño y trabajo de configuración de una red toma lugar en esta capa.

Capa de Transporte La capa de Transporte recibe los datos de la capa de sesión y segmenta los datos para ser transportados a través de las redes. Normalmente se encarga de asegurarse de que los datos se entreguen libres de errores y en el orden adecuado, y es por esto que la mayor cantidad de tareas y control de flujo se da en esta capa. La verificación de errores involucra crear varios mecanismos para detectar errores de transmisión, mientras que la recuperación de errores envuelve acciones como pedir que los datos sean transmitidos nuevamente para resolver cualquier error que ocurra. Los protocolos de transporte usados en la pila IP son TCP y UDP.

Capa de Sesión Establece, administra y termina las sesiones de comunicación, las cuales consisten en peticiones de servicios y respuesta de los mismos, que ocurren entre aplicaciones ubicadas en distintos dispositivos de red. Algunos ejemplos de implementación de esta capa son ZIP (Zone Information Protocol), SCP (Session Control Protocol) y DECnet Phase IV.

Capa de Presentación Provee una variedad de funciones de codificación y conversión que son aplicadas a los datos de la capa de Aplicación. Estas funciones garantizan que los datos enviados desde la capa de Aplicación de un sistema, se puedan leer en otro. Algunos de estos esquemas de funciones incluyen formatos de representación de datos, formatos de representación de caracteres, esquemas de compresión comunes, y encriptación. El uso de formatos de imagenes, audio y video estándares permiten el intercambio de información entre distintos sistemas. Los esquemas de conversión se usan para intercambiar información en diferentes formatos de texto y representaciones de datos, como EBCDIC y ASCII. Los estándares de compresión de datos permiten que los datos compresos en la fuente, sean decompresos en el destino, lo mismo sucede con los métodos de encriptación antes mencionados. Normalmente, esta capa no se asocia con algún protocolo, sino con formatos de archivos como MPEG, JPEG, GIF, etc.

Capa de Aplicación Esta capa interactúa con aplicaciones de software que implementan un componente de comunicaciones. Tales programas residen fuera del alcance del modelo OSI, cuya capa superior incluye identificar a los socios de comunicación, determinar la disponibilidad de los recursos, y sincronizar la comunicación. Al decir que identifica a los socios de comunicación, se hace referencia a determinar la identidad y disponibilidad de una aplicación con datos para transmitir. Al determinar la disponibilidad de los recursos, la capa de Aplicación debe decidir si existen suficientes recursos de red para que la comunicación requerida exista. Y en el proceso de sincronizar la comunicación, se refiere a coordinar la cooperación entre las aplicaciones. Algunos ejemplos de implementaciones de esta capa son Telnet, FTP, SMTP y los redirectores.

MUESTREO Y SEÑALIZACION Imagine que usted realiza una serie de mediciones de voltaje usando un voltímetro tradicional. Si usted grafica sus mediciones obtendrá una forma de onda que variará con el tiempo. En realidad la forma de onda no es importante de momento, sino la idea de obtener datos que pueda desear transmitir. Para poder transmitir, se inicia definiendo un rango máximo de señal, que sea lo suficientemente grande para asegurar que los niveles de señal siempre puedan insertarse en el rango seleccionado. Luego se escoge un punto en la forma de onda, y se hace la pregunta: "¿Este punto está en la mitad superior del rango?", si es cierto se escribe un 1, si no se escribe un 0. Luego se define un nuevo rango que solo cubra la mitad del rango seleccionada y se repite la pregunta para obtener un nuevo 1 o 0. Esto genera un número de dos dígitos que indica en qué cuarto del rango original se encuentra un punto. En principio, el método de la bisección puede se repetido tantas veces como se desee, y para la cantidad de puntos que se desee. A este proceso se le conoce como muestreo de una forma de onda. Cuando se obtenga un número binario para describir los puntos de interés de la onda, pueden transmitirse en lugar de transmitir la onda misma, para que el receptor pueda regenerar la onda con los datos transmitidos. El proceso que recién se describió, convierte la información de la forma de onda en una señal codificada en forma binaria digital. El formato binario es simple conveniencia ya que las computadoras hacen uso de él, pero el principio aplica para codificar con cualquier mecanismo. Ahora bien, considere que la cantidad de información recolectada acerca de la forma de la onda depende directamente de la cantidad de puntos de interés y la precisión escogida para el método de bisección. La regla básica de la teoría de información es que el total de información recopilada H es: H=Nn Donde N es el número de muestras y n el número de bits (precisión para método de bisección) por muestra. Si una señal determinada dura un período de tiempo T, que es muestreada t veces de manera constate, se considera entonces que se obtendría un total de información muestreada H = (Tn) / t = (T/t) log2 {M} Donde M = 2n que es la cantidad de símbolos disponibles para cubrir el mensaje. La teoría de la información está fundamentada en conocer la cantidad de información contendia en un mensaje, lo cual se logra mediante el Teorema de Muestreo, y la cantidad máxima de información que un canal es capaz de transportar, lo cual es abordado por el teorema de Shannon.

Si una función contínua solo contiene frecuencias dentro de un ancho de banda, B Hertz, entonces está completamente determinado por sus valores en una serie de puntos separados por menos de 1/2B segundos.

Un período T de transmisión, puede ser descrito por el espectro que solo contiene las frecuencias f0, 2f0, ... Nf0. Si la señal original es restringida a un ancho de banda determinado B = fmax - fmin, solamente esos componentes dentro de la banda tendrán valores distintos de cero. Entonces, el la tasa mínimo de muestreo depende solamente del ancho de banda y no de la frecuencia máxima. El teorema de muestreo es de vital importancia al procesar la información, ya que significa que se puede tomar conjuntos de muestras de una señal contínua variable y usar esos valores para representar la señal total sin ninguna pérdida. Estas muestras pueden ser reconstruidas con los detalles de la señal original.

METODOS DE TRANSMISION DE DATOS La comunicación en los medios informáticos se realiza de dos maneras: 

Paralelo: Todos los bits se transmiten simultáneamente, existiendo luego un tiempo antes de la transmisión del siguiente bloque. Este tipo de transmisión tiene lugar en el interior de una maquina o entre maquinas cuando la distancia es muy corta. La principal ventaja de este modo de transmitir datos es la velocidad de transmisión y la mayor desventaja es el costo. También puede llegar a considerarse una transmisión en paralelo, aunque se realice sobre una sola línea, al caso de multiplexación de datos, donde los diferentes datos se encuentran intercalados durante la transmisión.



Serie: En este caso los n bits que componen un mensaje se transmiten uno detrás de otro por la misma línea.

Transmisión en serie

A la salida de una maquina los datos en paralelo se convierten los datos en serie, los mismos se transmiten y luego en el receptor tiene lugar el proceso inverso, volviéndose a obtener los datos en paralelo. La secuencia de bits transmitidos es por orden de peso creciente y generalmente el último bit es de paridad. Un aspecto fundamental de la transmisión serie es la sincronía, entendiéndose como tal al procedimiento mediante el cual transmisor y receptor reconocen los ceros y unos de los bits de igual forma. La sincronía puede existir a nivel de bit, de byte o de bloque, donde en cada caso se identifica el inicio y finalización de los mismos. Dentro de la transmisión serie existen dos tipos:

o

Transmisión asincrónica:

Es también conocida como Star/stop. Requiere de una señal que identifique el inicio del caracter y a la misma se la denomina bit de arranque. También se requiere de otra señal denominada señal de parada que indica la finalización del caracter o bloque. Formato de un carácter

Generalmente cuando no hay transmisión, una línea se encuentra en un nivel alto. Tanto el transmisor como el receptor, saben cual es la cantidad de bits que componen el carácter. Los bits de parada son una manera de fijar qué delimita la cantidad de bits del caracter y cuando se transmite un conjunto de caracteres, luego de los bits de parada existe un bit de arranque entre los distintos caracteres. A pesar de ser una forma comúnmente utilizada, la desventaja de la transmisión asincrónica es su bajo rendimiento, puesto que como en el caso de la figura anterior, el carácter tiene 7 bits pero para efectuar la transmisión se requieren 10. O sea que del total de bits transmitidos solo el 70% pertenecen a datos. o

Transmisión sincrónica En este tipo de transmisión es necesario que el transmisor y el receptor utilicen la misma frecuencia de clock en ese caso la transmisión se efectúa en bloques, debiéndose definir dos grupos de bits denominados delimitadores, mediante los cuales se indica el inicio y el fin de cada bloque. Este método es más efectivo por que el flujo de información ocurre en forma uniforme, con lo cual es posible lograr velocidades de transmisión más altas. Para lograr la sincronía, el transmisor envía una señal de inicio de transmisión mediante la cual se activa el clock del receptor. A partir de dicho instante transmisor y receptor se encuentran sincronizados. Otra forma de lograr la sincronía es mediante la utilización de códigos auto sincronizantes los cuales permiten identificar el inicio y el fin de cada bit.

Canal de Comunicación Se denomina así al recurso físico que hay que establecer entre varios medios de transmisión para establecer la comunicación. Al canal de comunicación también se lo denomina vínculo o enlace. Los canales pueden clasificarse en dos grandes categorías: 

Alámbricos: Por ejemplo las líneas telefónicas de par trenzado, los cables coaxiales, guías de onda y cables de fibra óptica.



Inalámbricos: Por ejemplo el aire, el vacío y el agua.

Independiente del canal de comunicación, los métodos de modulación analógica o digital que se aplican están regidos por los mismos principios, aun cuando algunas de las propiedades físicas determinan algún mecanismo como el más conveniente para algunos medios. Algunos de los

elementos para decidir sobre una implementación serán abordados cuando se discuta acerca de las perturbaciones en la comunicación.

Tipos de comunicación En los canales de comunicación existen tres tipos de transmisión, los cuales determinan la calidad y la velocidad de las transmisiones de datos en un sistema de comunicación. 

Simplex En este caso el transmisor y el receptor están perfectamente definidos y la comunicación es unidireccional. Este tipo de comunicaciones se emplean usualmente en redes de radiodifusión, donde los receptores no necesitan enviar ningún tipo de dato al transmisor.



Duplex o semi-duplex En este caso ambos extremos del sistema de comunicación cumplen funciones de transmisor y receptor y los datos se desplazan en ambos sentidos pero no simultáneamente. Este tipo de comunicación se utiliza habitualmente en la interacción entre terminales y un computador central.



Full Duplex El sistema es similar al duplex, pero los datos se desplazan en ambos sentidos simultáneamente. Para ello ambos transmisores poseen diferentes frecuencias de transmisión o dos caminos de comunicación separados, mientras que la comunicación semi-duplex necesita normalmente uno solo. Para el intercambio de datos entre computadores este tipo de comunicaciones son más eficientes que las transmisiones semi-duplex.

PERTURBACIONES EN LA TRANSMISION Todos los sistemas de comunicación en su momento presentan ciertos problemas, generalmente ligados al medio físico de transmisión y a la forma como los datos se transmiten en dicho medio. En general el canal de transmisión atenúa la señal de manera tal que las distorsiones del medio o las introducidas por un receptor imperfecto causan deterioro en los mensajes recibidos con respecto a los

emitidos. Las atenuaciones pueden presentarse por causas tan diversas como una tormenta eléctrica, líneas de transmisión de alto voltaje, etc. Además, los canales pueden contener dispositivos amplificadores que además de amplificar una señal, pueden amplificar sus distorsiones. Como última consideración, también debe tomarse en cuenta que el canal puede proveer múltiples trayectorias entre su salida y su destino, lo que puede hacer que la señal rebote a través de varios reflectores. Esta múltiple trayectoria puede ser descrita de forma general por dos parámetros: 



Un despliegue de los tiempos de propagación: Es causado por trayectorias múltiples de varias longitudes, lo que provoca que un pulso corto transmitido se propague en el tiempo en la salida debido a la combinación de los pulsos recibidos con los diferentes retrasos de las múltiples trayectorias. Una dispersión en el espectro Doppler: Los distintos desplazamientos en los varios reflectores con múltiples trayectorias causan que los pulsos recibidos tengan diferentes desplazamientos de su frecuencia Doppler, de manera tal que exista una dispersión de dichos desplazamientos en los distintos componentes de la señal combinada recibida. Si los reflectores con múltiples trayectorias se mueven lentamente o se comportan de forma intermitente, la señal recibida tenderá a desvanecerse ya que las señales individuales recibidas se cancelarán entre sí. Este ejemplo puede demostrarse al escuchar una estación de radio AM distante en horas de la noche.

Deberá entonces aceptarse en cualquier sistema de comunicación que la señal que se recibe difiere en cierto sentido de la señal transmitida, debido a varias adversidades sufridas en la transmisión. En las señales analógicas estas dificultades introducen alteraciones aleatorias que degradan la calidad de la señal. En las señales digitales, se producen bits erróneos: un 1 binario se transformará en un 0 y viceversa. Hay cuatro tipos de perturbaciones    

Ruido Atenuación Distorsión Interferencia

Ruido Son señales no deseadas que ingresan al sistema de comunicaciones y que no pueden evitarse. Generalmente se deben a las características eléctricas del sistema de comunicaciones o del medio a través del cual se transmite. Dichas señales producen variaciones en la amplitud de la señal de datos. Se define como relación señal/ruido y se expresa en decibeles (Unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.)a la relación entre la potencia de la señal y la potencia del ruido. Si la potencia de la señal se representa por S y la del ruido por N, la relación señal/ruido es S/N, pero esta relación no se expresa como tal, sino como 10 log10 S/N. Una relación de S/N de 10 es 10 dB, una de 100 es 20 dB, una de 1000 es 30 dB, etc.

Cuanto más alta sea la relación anterior mejor calidad tendrá la transmisión.

De acuerdo a Shannon (http://web.mit.edu/newsoffice/2010/explained-shannon-0115.html) puede calcularse la tasa de datos máxima (en b/s) a través de un canal ruidoso si su ancho de banda es

definido por H Hz y una relación de ruido S/N (watts a watts yno dB) a la entrada del receptor digital, al usar la siguiente fórmula: número máximo de bits por segundo = H log2 (1+S/N)

Por ejemplo, un canal con ancho de banda de 3000 Hz y una relación de señal ruido de 30 dB (caso típico de un sistema telefónico) no puede transmitir más allá de 30000 bs. Shannon no describe como construir un sistema como el anterior, sin embargo, demuestra que tener un sistema de esta naturaleza es teóricamente posible; por tanto, presenta un límite de rendimiento teórico que puede alcanzarse con sistemas de comunicación prácticos. Los sistemas que se aproximan a este límite a menudo incorporan codificación para la corrección de errores. Las señales de ruido tienen determinadas frecuencias que dependen de los dispositivos eléctricos del sistema. Cuando las señales de ruido abarcan todo el espectro de frecuencias se denomina ruido blanco. Según su origen se puede clasificar al ruido en las siguientes categorías:    

Ruido térmico Ruido de intermodulación Ruido impulsivo Diafonía.

Ruido Térmico

Se debe a la agitación térmica de los electrones dentro del conductor y es función de la temperatura. Este tipo de ruido se encuentra presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión. El ruido térmico es aleatorio y no se puede eliminar por lo que representa un límite superior a las prestaciones que pueden alcanzarse con los sistemas de comunicaciones. Ruido de intermodulación

Cuando señales de diferentes frecuencias comparten un mismo medio de transmisión puede producirse un ruido de intermodulación. Este tipo de ruido genera señales a frecuencias que son suma o diferencia de las dos frecuencias originales, o múltiplos de éstas. Por ejemplo si se tienen dos frecuencias f1 y f2 la mezcla de las mismas puede producir energías a frecuencias f 1 + f2 y éstas frecuencias pueden interferir con una señal de frecuencia f1 + f2. El ruido de intermodulación se produce cuando existe alguna "no linealidad" en el transmisor, receptor o en el sistema de transmisión. Estos sistemas, normalmente, se comportan como sistemas lineales, es decir, la salida es igual a la entrada multiplicada por un valor constante. En cambio en los sistemas no constantes la salida es una función más compleja de la entrada. Estas componentes pueden aparecer a causa de de un funcionamiento incorrecto de los sistemas o por el uso de excesiva energía en la señal. Ruido impulsivo

El ruido impulsivo es no continuo y está constituido por pulsos o picos irregulares de corta duración y amplitud relativamente grande, en contraste con los tipos de ruidos anteriores que son razonablemente predecibles y de magnitud constante. Estos pulsos se generan por diversas causas, por ejemplo son

generados perturbaciones electromagnéticas exteriores producidas por tormentas atmosféricas o fallos y defectos en los sistemas de comunicación. Diafonía

Un ejemplo de diafonía es el que sucede cuando usted habla por teléfono, y se escucha otra conversación o incluso la misma conversación que uno realiza se retroalimenta nuevamente. Técnicamente se trata de un acoplamiento no deseado entre las líneas que transportan las señales. Esto puede ocurrir por el acoplamiento eléctrico ente cables de pares cercanos, o en raras ocasiones, en líneas de cable coaxial que transporten varias señales. La diafonía también puede aparecer cuando señales no deseadas se captan en señales de antenas de microondas, aunque sean caracterizadas por ser altamente direccionales, la energía de la microonda se dispersa durante la transmisión; normalmente la diafonía es del mismo orden de magnitud o inferior que el ruido térmico.

Distorsión o Atenuación Es una perturbación que produce la deformación de la señal en un sistema de comunicaciones debido a la perdida de energía durante la propagación de una señal hacia su destino. Dado que por las características físicas el sistema de comunicaciones está restringido a determinadas frecuencias (vea al desarrollo de Fourier) resulta que la distorsión estará dada por la falta de las señales de frecuencias no aceptadas por el sistema de comunicaciones. En otras palabras la distorsión es causada por el hecho de que la velocidad de propagación en el medio varía con la frecuencia. Se mensuar en decibeles por unidad de longitud (Km, mts, etc.) Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de banda. Por lo tanto, las distintas componentes en frecuencia de la señal llegarán al receptor en instantes diferentes de tiempo, dando lugar a desplazamientos en fase entre las diferentes frecuencias. Este efecto se le llama distorsión de retardo, ya que la señal recibida está distorsionada debido al retardo variable que sufren sus componentes. La distorsión de retardo es particularmente crítica en la transmisión de datos digitales. Supóngase que se está transmitiendo una secuencia de bits, utilizando una señal analógica. Debido a la distorsión de retardo, algunas de las componentes de la señal en un bit se desplazarán hacia otras posiciones, provocando interferencias entre símbolos. Este hecho es el factor que limita principalmente la velocidad de transmisión máxima en un canal de transmisión, en la medida que la cantidad de energía perdida es una función de la frecuencia de transmisión

Interferencia Dicha perturbación es debida a señales provenientes de otras transmisiones, las cuales debido a la proximidad de las frecuencias se mezclan con las de la señal que se transmite.

CAPACIDAD DEL CANAL Existe una amplia variedad de efectos nocivos que distorsionan o corrompen una señal. Para los datos digitales, la cuestión a resolver es en qué medida estos defectos limitan la velocidad con la que se

puede transmitir. Se denomina capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal o ruta de comunicación de datos. Hay cuatro aspectos relacionados con la velocidad del canal, los cuales son: 

La velocidad de transmisión de los datos. Es la velocidad expresada en bits por segundo (bps), a la que se pueden transmitir los datos.



El ancho de banda. Es el ancho de banda de la señal transmitida que estará limitada por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión, se mide en ciclos por segundo o hertzios.



El ruido. Es el nivel medio de ruido a través del camino de transmisión.



La tasa de errores. Es la tasa a la que ocurren los errores. Se considera que ha habido un error cuando se recibe un 1 habiendo transmitido un 0 o se recibe un 0 habiendo transmitido un 1.

Antes de la investigación de Shannon, se descubrieron otros límites fundamentales para la señalización digital. Son remarcables los hallazgos de Nyquist en 1924 y Hartley en 1928. Nyquist demostró que si un pulso representa un bit de datos, se puede enviar pulsos no interferentes entre sí a través de un canal, siempre y cuando no se sobrepase la velocidad de 2B pulsos/s, donde B es el ancho de banda del canal en hertz. Hoy en día, a esto se le conoce como el teorema de dimensionalidad. Hartley generalizó el resultado de Nyquist para el caso de una señalización de pulso multinivel. El insistía en que el límite de los distintos pulsos que pueden transmitirse a través de un canal y que pueden recibirse de forma exitosa está limitada por el rango dinámico de la amplitud de la señal y la precisión con la que el receptor puede distinguir entre distintos niveles de amplitud. El número máximo de pulsos distintos M, se puede obtener mediante M = 1 + Amplitud/(Variación de la Amplitud) A partir de esta suposición de pulsos, la tasa de transmisión del medio R, puede obtenerse mediante: R = fp log2 (M) donde fp es la tasa de símbolos (o pulsos) que se mide en símbolos/segundo (baudios). Esta fue su primera aproximación, pero al combinarla con la cuantificación de Nyquist, obtuvo un teorema conocido como la proporcionalidad entre el ancho de banda analógico (B medido en hertz) y lo que se conoce hoy en día como ancho de banda digital (R en bits/segundo). Para obtener la tasa máxima alcanzable de R puede usarse:

R≤ 2B log2(M) Hartley no determinó como el número máximo de pulsos distintos dependía de la cantidad de ruido en el canal, así que en principio, era un juego de adivinar variando los valors de M hasta encontrar un valor adecuado que generara una tasa de errores baja, y no fue hasta la investigación de Shannon, que se pudo predecir el efecto del ruido en la transmisión. Al incluir en el panorama el teorema de Shannon, es posible entonces determinar el número de niveles M: M = √(1+S/N)

MEDIOS FISICOS Los tipos principales de medios físicos son el cableado de cobre, el cableado de fibra óptica y la propia atmósfera, usada en transmisiones sin cable, mediante radiofrecuencias, satélites, etc. Generalmente, en redes LAN se usa cableado de cobre, en sus diferentes modalidades, para interconectar equipos, reservándose el uso de cableado de fibra óptica para la unión de nodos principales (backbone) o para cableados de datacenters y hosts de alto desempeño.

Cable Los conductores pueden ser de dos tipos Sólidos (solid) e Hilados (stranded). Los conductores sólidos están compuestos por un conductor único de un mismo material, mientras que los conductores hilados están compuestos de varios conductores trenzados. El diámetro de un conductor hilado varía al de un conductor sólido si son del mismo AWG y dependerá del número de hilos que tenga. Los parámetros más son los siguientes: 





  

significativos

a

considerar

en

la

selección

del

tipo

de

cable

Ancho de banda. Está definido por el espectro de frecuencias que el medio puede transferir. Lógicamente, cuanto mayor sea el ancho de banda, se puede operar a velocidades de transmisión más elevadas. El ancho de banda es función de las características (material, grosor, etc.) del cable y de su longitud. Longitud. La longitud de un segmento de cable es función del tipo de cable, arquitectura y topología de la red. Normalmente, para cada arquitectura y tipo de cable están definidas las distancias máximas utilizables. Fiabilidad en la transferencia. La fiabilidad en la transferencia es la característica que determina la calidad de la transmisión, normalmente evaluada en porcentaje de errores por número de bits transmitidos. Está relacionada con la atenuación, así como por la sensibilidad a las interferencias externas. Seguridad. Indica el grado de dificultad con que las señales transportadas pueden ser interceptadas. Facilidad de instalación. La facilidad de instalación está relacionada con la ligereza y diámetro del cable, así como con su sensibilidad a las operaciones que sobre él se realicen. Coste. El coste es un criterio determinante en la selección del cable.

Tipos de Cable

Cable Coaxial

Compuesto por un conductor cilíndrico externo hueco que rodea un solo alambre interno compuesto de dos elementos conductores. Uno de estos elementos (ubicado en el centro del cable) es un conductor de cobre. Está rodeado por una capa de aislamiento flexible. Sobre este material aislador hay una malla de cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo alambre del circuito, y como blindaje del conductor interno. Esta segunda capa de blindaje ayuda a reducir la cantidad de interferencia externa, y se encuentra recubierto por la envoltura plástica externa del cable. Los cables coaxiales se identifican mediante la relación de diámetros de sus conductores interior/exterior (en mm.). Así, la UIT normaliza los siguientes tipos:   

1,2 / 4,4 (Pequeño Diámetro o PD) 2,6 / 9,5 (Diámetro Normal o DN) 0,7 / 2,9 (Microcoaxial o MC)

También se utiliza frecuentemente la clasificación US-MIL RG para identificar los cables coaxiales:   

RG-58 (0,9/2,95) para transmisión en banda base RG-59 (0,6/3,7) para transmisiones en banda ancha (TV) RG-213 (2,25/7,25) para transmisión en banda ancha (radio)

Para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Se pueden realizar tendidos entre nodos de red a mayores distancias que con otros tipos de cables (unos 500 metros). Se ha usado durante muchos años para todo tipo de comunicaciones de datos (visible por ejemplo en los tendidos de los ISPs y compañías de televisión por cable). El cable coaxial viene en distintos tamaños. El cable de mayor diámetro se especificó para su uso como cable de backbone de Ethernet porque históricamente siempre poseyó mejores características de longitud de transmisión y limitación del ruido. Este tipo de cable coaxial frecuentemente se denomina thicknet o red gruesa. Como su apodo lo indica, debido a su diámetro este tipo de cable puede ser demasiado rígido como para poder instalarse con facilidad en algunas situaciones. La regla práctica es: cuanto más difícil es instalar los medios de red, más cara resulta la instalación. Hoy en día el cable thicknet no se usa casi nunca, salvo en instalaciones especiales. A pesar de estos problemas, es usado en el estándar internacional 10 Base 5 de la IEEE, que sirvió como origen de Ethernet. Con él se alcanzan hasta 10 Mbps en tramos de 500 metros, por lo que prácticamente existe solo para cableados de backbone. En el pasado, el cable coaxial con un diámetro externo de solamente 0,35 cm (a veces denominado thinnet o red fina) se usaba para las redes Ethernet. Como la instalación era más sencilla, también resultaba más económica. Por este motivo algunas personas lo llamaban cheapernet o red barata. Sin embargo, como el cobre exterior o trenzado metálico del cable coaxial comprende la mitad del circuito eléctrico, se debe tener especial cuidado para garantizar su correcta conexión a tierra. Esto se hace asegurándose de que haya una sólida conexión eléctrica en ambos extremos del cable. Sin embargo, a menudo, los instaladores omitían hacer esto. Como resultado, la mala conexión del blindaje resultaba ser una de las fuentes principales de problemas de conexión en la instalación del cable coaxial.

Par trenzado no blindado (UTP)

Está compuesto por cuatro pares de hilos, trenzados para a par, y revestidos de un aislante plástico de colores para la identificación de los pares dentro de un envoltorio de termoplástico pirorretardante libre de halógenos o con baja emisión de humo. Cada par de hilos se encuentra aislado de los demás.

Este tipo de cable se basa sólo en el efecto de cancelación que producen los pares trenzados de hilos para limitar la degradación de la señal que causan la EMI y la RFI. Para reducir aún más la diafonía entre los pares en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos varía. El cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cuanto trenzado se permite por unidad de longitud del cable. Cuando se usa como medio de networking, el cable UTP tiene cuatro pares de hilos de cobre de calibre 22 ó 24 (1 mm de grueso) y tiene una impedancia de máxima de 100 a 120 ohmios. Esto lo diferencia de los otros tipos de cables de par trenzado, como, por ejemplo, los que se utilizan para los teléfonos. Como el UTP tiene un diámetro externo de aproximadamente 0,43 cm, el hecho de que su tamaño sea pequeño puede ser ventajoso durante la instalación. Como el UTP se puede usar con la mayoría de las arquitecturas de networking principales, su popularidad es amplia. El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas. Es de fácil instalación y es más económico que los demás tipos de medios de networking. De hecho, el cable UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado de LAN, sin embargo, la ventaja real es su tamaño. Como su diámetro externo es tan pequeño, el cable UTP no llena los conductos para el cableado tan rápidamente como sucede con otros tipos de cables. Este puede ser un factor sumamente importante para tener en cuenta, en especial si se está instalando una red en un edificio antiguo. Sin embargo, el cableado de par trenzado también tiene una serie de desventajas. El cable UTP es más sensible al ruido eléctrico y la interferencia que otros tipos de medios de networking. Además, en una época el cable UTP era considerado más lento para transmitir datos que otros tipos de cables. La distancia máxima recomendada entre repetidores es de 100 metros, y su rendimiento es de 10 Mbps hasta 10 Gbps. Para conectar el cable UTP a los distintos dispositivos de red se usan unos conectores especiales, denominados RJ-45 (Registered Jack-45), muy parecidos a los típicos conectores del cableado telefónico casero. Este conector reduce el ruido, la reflexión y los problemas de estabilidad mecánica y se asemeja al enchufe telefónico, con la diferencia de que tiene ocho conductores en lugar de cuatro. Se considera como un componente de networking pasivo ya que sólo sirve como un camino conductor entre los cuatro pares del cable trenzado de Categoría 5 y las patas de la toma RJ-45. Los enchufes o conectores RJ-45 se insertan en jacks o receptáculos RJ-45. Los jacks RJ-45 tienen 8 conductores, que se ajustan a los del conector RJ-45. En el otro lado del jack RJ-45 hay un bloque de inserción donde los hilos individuales se separan y se introducen en ranuras mediante una herramienta similar a un tenedor denominada herramienta de punción (ponchadora). Para centralizar los diferentes conectores RJ-45 se utilizan unos dispositivos especiales, denominados paneles de conexión. Vienen provistos de 12, 24 ó 48 puertos y normalmente están montados en un bastidor. Las partes delanteras son jacks RJ-45, las partes traseras son bloques de punción que proporcionan conectividad o caminos conductores.

Las características de UTP fueron especificadas por EIA/TIA en el estándar 568-A de cableado para edificios comerciales. Este estándar luego recibió una modificación en el estándar 568-B. Las categorías de características más comunes para UTP son:  

Categoría 1 y 2: Cables de telefonía y datos a baja velocidad (hasta 4 Mbps). Estos cables no son reconocidos en el estándar estadounidense por no alcanzar las velocidades minimas requeridas. Categoría 3: Cables y conectores modulares para transmisión de datos, diseñados para aplicaciones 10 BaseT (Ethernet) y Token Ring a 4 Mbps, cuyas prestaciones se definen hasta 16 Mbps. Como mínimo se requiere 3 vueltas por pie para alcanzar dichas prestaciones.

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Categoría 4: Componentes para transmisión de datos hasta 16 Mbps (Token Ring) cuyos requerimientos no pasan de 20 MHz Categoría 5: Durante muchos años, fue el nivel máximo de prestaciones. Su definición incluye cables y conectores con especificaciones hasta 100 MHz, pensados en soportar aplicaciones de datos hasta 100 Mbps (mediante FDDI sobre UTP). Su uso común es recomendado para redes de 10 Mbps. Categoría 5e: Consigue mejores velocidades de transmisión gracias a un proceso de fabricación más cuidadoso que permite limitar las interferencias externas al aumentar la relación de trenzado y usar cobre de mejor calidad. Se certifican velocidades hasta 155 Mbps para ATM y 622 Mbps para Gigabit Ethernet. Define cables y conectores con especificaciones no superiores a los 100 MHz. Categoría 6: Cables y conectores hasta 250 MHz. Categoría 7: Estándar para cables apantallados y conectores hasta 600 MHz.

Par trenzado apantallado, FTP y STP

Partiendo de la definición de UTP, si se añade una capa conductora bajo la cubierta plástica rodeando a los conductores, se obtiene un cable FTP (Foiled UTP), que se asimila en cuanto a prestaciones al cable UTP. STP (Shielded Twisted Pair) se ha usado para referirse al cable de dos pares que tiene una pantalla para cada par, más una pantalla alrededor de los dos pares, lo que lo convierte en un cable más rígido y que usa más espacio por su diámetro. Fibra Óptica

Un sistema de transmisión óptico posee tres componentes: la luz, el medio de transmisión y el detector. De manera tradicional un pulso de luz significa 1 y la ausencia de este 0. El medio es una fibra de vidrio sumamente delgada, mientras que el detector genera un pulso eléctrico cuando un pulso de luz incide sobre él.

Puede conducir transmisiones de luz moduladas. Si se compara con otros medios de redes, es más caro, sin embargo, no es susceptible a la interferencia electromagnética y ofrece velocidades de datos más altas que cualquiera de los demás tipos de medios. El cable de fibra óptica no transporta impulsos eléctricos, en cambio, las señales que representan a los bits se convierten en haces de luz. Está compuesto por dos fibras envueltas en revestimientos separados. Si se observa una sección transversal de este cable, verá que cada fibra óptica se encuentra rodeada por capas de material amortiguador protector, normalmente un material plástico como Kevlar, y un revestimiento externo. El revestimiento exterior protege a todo el cable. Generalmente es de plástico y cumple con los códigos aplicables de incendio y construcción. El propósito del Kevlar es brindar una mayor amortiguación y protección para las frágiles fibras de vidrio que tienen el diámetro de un cabello. Cuando se requiera que los cables de fibra óptica deban estar bajo tierra, a veces se incluye un alambre de acero inoxidable como refuerzo. Las partes que guían la luz en una fibra óptica se denominan núcleo y revestimiento. El núcleo es generalmente un vidrio de alta pureza con un alto índice de refracción. Cuando el vidrio del núcleo está recubierto por una capa de revestimiento de vidrio o de plástico con un índice de refracción bajo, la luz se captura en el núcleo de la fibra. Este proceso se denomina reflexión interna total y permite que la fibra óptica actúe como un "tubo de luz", guiando la luz a través de enormes distancias, incluso dando vuelta en codos. Uno de los mayores problemas de la fibra está dado por el comportamiento natural de sus componentes: la dispersión modal. La dispersión es un fenómeno que se origina por las diferentes velocidades de propagación de la luz con respecto a los ángulos de ingreso en la fibra, lo que genera que no lleguen sincronizados al otro extremo del medio, lo que causa que los pulsos cuadrados típicos de la comunicación digital se vean suavizados o ensanchados.

La longitud máxima de cable recomendada entre nodos en de 2.000 metros, y su rendimiento es alto, de 1000 o más Mbps. Los dos tipos básicos de fibra óptica son: 

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La fibra a salto de índice 200/380 o simplemente fibra de índice escalonado, constituida de un corazón y de una faja óptica en vidrio de diferentes índices de refracción. Esta fibra provoca de parte de la importante sección del corazón, una dispersión grande de las señales que la atraviesan, lo que genera una deformación de la señal recibida. La fibra a gradiente de indice, o fibra de índice gradual, cuyo corazón está constituido de lechos de vidrio sucesivos teniendo un índice de refracción próximo. Se aproxima así a una igualación de los tiempos de propagación, lo que quiere decir que se ha reducido la dispersion nodal, lo que en otras palabras significa que el índice de refracción del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo a la cubierta, con lo que se logra disminuir la dispersión entre los distintos modos de propagación a través del núcleo. La banda pasante típica 200-1500Mhz por Km.

Los modos a los que se hacía referencia son grupos de rayos de luz que entran a la fibra con un ángulo determinado, según el cual se propagan rebotando dentro del conductor a distintas velocidades relativas. Básicamente existen dos modos: 

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La fibra monomodo cuyo corazón es tan fino que el camino de propagación de los diferentes modos es prácticamente directo, por lo que la dispersión nodal se hace casi nula. El emisor de luz es un láser que tiene suficiente potencia para transmitir un solo frente de onda. La banda pasante transmitida es casi infinita (> 10Ghz/km) y es utilizada esencialmente para los sitios a distancia. La fibra multimodo usa un emisor de luz constituido por leds, y permite enviar varios haces de luz. Ya que posee mayor longitud de sección, ofrece distancias de hasta 2Km y aunque representa menor distancia que la fibra monomodo, lo compensa con un coste más bajo.

Hay diversas maneras de acoplar la fibra óptica: 

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El acoplamiento mecánico de dos conectores puestos punta a punta mediante una pieza de precisión. Existen conectores ST, ST/SC o ST/MIC. Estos conectores pierden entre 10% y 20% de la luz, pero son más fáciles de gestionar y conseguir. El ajuste por empalme mecánico que es utilizado para las reparaciones de rupturas o para ajustar una fibra y un conector ya equipado de algunos centímetros de fibra, que se pueden adquirir de forma comercial (Pig tail). Este mecanismo pierde a lo mucho 10% de la luz La fusión por medio de un dispositivo de arco eléctrico llamado fusionador, lo cual genera un tramo sólido de fibra casi tan bueno como un tramo de una fibra única. Este mecanismo es el que genera menor cantidad de atenuación.

Por lo general se utilizan dos fuentes de luz para las transmisiones de fibra: LED y lásers semiconductores. Los LED transmiten más lento y se usan con fibra multimodo, lo cual implica que pueden transmitir a distancias más cortas y son menos susceptibles a la temperatura. En su contraparte están los láser semiconductores, que transmiten más rápido y se pueden usar tanto en fibra monomodo como multimodo alcanzando mayores distancias, lo que a su vez les vuelve más susceptibles a la temperatura. En cualquiera de las dos fuentes, el mayor impedimento para alcanzar mayores velocidades es la capacidad de los transceptores para transformar voltajes a pulsos de luz y vicecersa.

Sistemas de Cableado Estructurado

Un sistema de cableado estructurado es la infraestructura de cableado de un edificio/campus, incluyendo todos los componentes físicos que lo conforman. Presenta la ventaja de ser universal y estructurado, conformando un sistema y estar normalizado. Las características esenciales de un sistema de cableado estructurado son: 

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Cableado Genérico: El cambio de sistemas propietarios a sistemas abiertos condujo al cambio en las necesidades de la infraestructura de cableado. La solución ideal incluiría la instalación de cableado y conectores estándares en cualquier lugar del edificio, que permita con un mínimo de equipo adicional, ser utilizado para conectar la mayoría de dispositivos en uso para las redes existentes. Cableado Saturado (Flood Wiring): Para aumentar la flexibilidad, es importante tener cableado genérico instalado y preparado de antemano para ser usado en cualquier posible ubicación, lo que permitiría la redistribución de usuarios y servicios, sin las limitaciones de los sistemas propietarios. Armarios Repartidores/Distribuidores: Para facilitar la redistribución de las conexiones en los edificios, se usan Armarios Repartidores y Páneles de Conexión (Patch Panels). Imagine que la infraestructura de cableado requiera de servicios diversos y cambios de ubicación más o menos frecuentes, será importante que sea fácilmente configurable para facilitar la modificación de las conexiones mediante una reconfiguración simple y segura.

Primeros Estándares Cuando se empezó a hablar de sistemas de cableado estructurado, varios fabricantes como AT&T, IBM, etc. se interesaron en el tema. El primer grupo de trabajo que se generó para normalizar los sistemas de cableado contaba con miembros de la EIA (Electronic Industries Association) y la TIA (Telecommunications Industry Association) y dió lugar al estándar ANSI/EIA/TIA 568-A publicado por primera vez en junio de 1995, fecha a partir de la cual fue ampliamente usado en el mundo a pesar de ser un estándar estadounidense. La aportación más importante de este primer estándar fue la clasificación en categorías de los elementos básicos de un sistema de cableado estructurado, atendiendo a las prestaciones que ofrecían, ya que esta clasificación se sigue utilizando hoy en día en gran medida. Además, fue el primer estándar en definir un sistema de cableado como un conjunto de subsistemas separados e interconectados, cada uno con requisitos y funcionalidades diferentes, lo que brinda la ventaja de poder redefinir un subsistema sin afectar a otro. Un poco, en agosto de 1995, después la ISO desarrolló el estándar internacional ISO/IEC IS 11801 (Information Technology: Geenris Cabling for Customer Premises), que usa terminología diferente e incluyó la novedad conceptual de la definición de "enlace" (link). Ese mismo año, durante el mes de octubre, apareció la normativa europea EN 50173, elaborada por CENELEC, la cual presenta diferencias en varios elementos, en particular el apantallamiento de los cables, ya que es norma común europea su uso. El objetivo fundamental de todos los estándares es el de permitir a los usuarios especificar un sistema de cableado estructurado sin necesidad de concer de antemano y de forma detallada los sistemas y cableados que tendrá que soportar. Los estándares fijaron los requerimientos mínimos de prestaciones de un sistema de cableado estructurado genérico, y proponen que la validez operativa de los mismos no debe sobrepasar los 10 a 15 años.

Subsistemas Los subsistemas de caracter general que definían los primeros estándares eran: 

Subsistema de Sala de Equipos: La sala de equipos normalmente alberga la central de conmutación, los dipositivos electrónicos de comunicación y suele acompañar a los enrutadores de frontera, por lo que es consecuentemente

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el punto de presencia de los proveedores de servicios. Este subsistema incluye los elementos que permiten la conexión entre los proveedores y los repartidores de la red local. Subsistema de Campus: Dedicado a la interconexión de otros edificios, mediante el enlace de sus centros de administración principales, con el objetivo de configurar una única entidad a nivel de sistemas de comunicaciones. Para ISO se conoce como "Campus Backbone Cabling System", y para EIA/TIA como "InterBuilding Backbone Wiring" Subsistema de Administración Principal: Centro de la red de cableado estructurado responsable de encaminar los servicios a través del edificio al que pertenece. Físicamente, es similar a los secundarios, e interconecta los sistemas verticales, horizontales, de campus y de Equipos. Se concecta con los secundarios a través del subsistema vertical. Subsistema Vertical: Formado por todo el cableado que interconecta el Subsistema Principal con los secundarios. ISO lo reconoce como "Building BackBone Cabling System", y en EIA/TIA como "IntraBuilding Backbone Wiring". Subsistema de Administración de Planta o Secundarios: Constituido por los repartidores secundarios que enlazan el cableado horizontal con el vertical, y es donde se realiza la última asignación de circuitos o asignaciones de servicios. Subsistema Horizontal: Contiene todos los puntos de conexión (rosetas), así como todo el cableado que accede al puesto de trabajo desde el subsistema de Administración de Planta. Subsistema de Puesto de Trabajo: Último nivel del sistema de cableado estructurado, y está constituido por todos los cables de conexión, conectores, adaptadores y unidades de interfaz para proporcionar física y eléctricamente conectividad entre los terminales de trabajo y las rosetas. No forma parte de la instalación permanente y es específico de cada aplicación.

ISO/IEC 11801 2002 2a Edición. Cabling for Customer Premises Lo más importante de las actualizaciones sobre el estándar original es la incorporación de especificaciones de canal y enlace permanente. Las especificaciones de canal se han tomado del estándar EIA/TIA-568-A sin modificación alguna:  

El enlace permanente va desde el repartidor hasta la roseta. No incluye patch cords (latiguillos). El canal abarca todos los elementos extremo a extremo, desde el puerto de la electrónica (un switch por ejemplo) hasta el puerto del equipo terminal del usuario. Se consideran 90 metros de cableado y 10 metros para los distintos elementos flexibles de conexión (patch cords, puentes, etc.)

Arquitectura del Sistema de Cableado Estructurado El estándar define tres subsistemas: campus, backbone y horizontal. Estos se interconectan para formar la estructura genérica de un cableado. Subsistema de Cableado de Campus Se extiende desde el Distribuidor de Campus (CD) hasta el Distribuidor de edificio (BD), que habitualmente se instala en un edificio distinto. Por lo general, este subsistema conectará varios BD, y en muchos casos también se combinan las funciones de los distribuidores y se alojan en el mismo espacio los de campus y edificio. Las implementaciones de este subsistema incluyen:   

Cables de campus Puentes y patch cords Hardware de conexion en los extremos de conexión del cableado

Puede no existir BD y en este caso, el susbsistema enlaza directamente con los distribuidores de planta (FD).

Subsistema de Cableado de Edificio Parte del sistema que va desde el Distribuidor de Edificio (BD) hasta el Distribuidor de Planta (FD). Incluye:   

El cableado del backbone del edificio Puentes y patchcords Hardware de conexión en los extremos de conexión del cableado.

En muchos casos se amplía la implementación del backbone del edificio, cableadno tambipen los Distribuidores de Planta entre ellos. Se trata de tener un cableado redundante que proporcione garantía en caso de avería. Subsistema Horizontal Se extiende desde el Distribuidor de Planta (FD) hasta la toma de usuario (TO). Incluye:      

Cableado horizontal Terminación mecánica en la roseta Terminación mecánica en el Distribuidor de Planta, incluido el hardware de conexión Conexión a equipos para aplicaciones específicas que estén alojados en el FD (electrónica de red). Puntos de consolidación (CP), los cuales son opcionales Y las tomas de usuario (rosetas).

El área de trabajo y los patch cords de conexión en esta área no se consideran parte del subsistema horizontal, ya que son específicos para cada aplicación (no son genéricos). Distribuidores Todos los sistemas de cableado requieren un diseño en función de las especificaciones, pero la recomendación es que exista un Distribuidor de Campus por campus, un Distribuidor de Edificio por edificio y un Distribuidor de Planta por planta. Cuando se diseñe el FD, las longitudes de los patchcords/puentes debe garantizar que se mantienen las longitudes máximas definidas en el estándar para el canal. Para plantas de superficie mayor a 1000 m2 debe haber un FD por cada 1000 m2 destinado al uso de oficinas. Si una planta se usa para área de recepción, ésta puede alimentarse desde el distribuidor de otra planta adyacente. Tomas de Usuario / Rosetas (Telecommunications Outlet TO) Cada área de trabajo contará con al menos dos TO:  

Una de las salidas será para cable de cuatro pares trenzados balanceados y terminará en un conector de 8 pines La segunda salida podrá ser para fibra óptica o idéntica a la anterior. En el caso de ser fibra, terminará en un conector dúplex SC (IEC 6087-4-19-1).

Lo más común es instalar tomas monousuario, sin embargo, el estandar permite instalaciones conjuntas de tomas que den servicio a una o más (hasta 12) estaciones de trabajo. Deben ser accesibles a los usuarios y tener una ubicación fija (por ejemplo, incrustadas en la pared), y se debe garantizar la distancia máxima permitida para el área de trabajo.

Puntos de Consolidación (CP) Se permiten entre los FD y las TO. Solo contienen hardware de conexión pasivo y no se usarán para crear conexiones cruzadas. Se permite que den servicio a no más de 12 estaciones de trabajo. Es posible que un área de trabajo sea servida por más de un CP. Debe haber una distancia mínima de 15 m entre el FD y el CP. Distribuidores de Planta (FD) Proporciona todos los servicios necesarios (espacio, potencia, control, etc.) a los elementos pasivos, a los dispositivos activos y a las interfaces con redes externas alojadas en él

ANSI TIA/EIA-568-B El estándar se divide en tres capítulos detallados a continuación.

ANSI/TIA/EIA-568-B.1: Estandar para telecomunicaciones de edificios comerciales

cableado

de

Cableado Horizontal General Es la porción del sistema de cableado que va desde la roseta del área de trabajo a través de la pared, cielo falso o el piso, y luego hacia el patch panel en la sala de telecomunicaciones. El sistema además incluye los patch cords en el area de trabajo y la sala de telecomunicaciones y las rosetas. Topología El cableado horizontal será instalado en topología de estrella, con cada roseta del área de trabajo conectada directamente al conector horizontal en la sala de telecomunicaciones. Cada piso debe poseer su propio armario de telecomunicaciones con tamaño según ANSI/TIA/EIA 569 Largo del cable

La distancia máxima entre la roseta de telecomunicaciones y los conectores horizontales no debe exceder los 90 metros. El largo máximo de todos los patchcords y puentes en el armario de telecomunicaciones junto con los del área de trabajo no deben exceder los 5 metros. Cables reconocidos 1. Cable UTP o ScTP de 4 pares de 100 ohm 2. Dos o más cables ópticos multimodo, ya sea de calibres 62.5/125 o 50/125

Rosetas de Telecomunicaciones

Cada area de trabajo individual debe ser provista como mínimo de dos rosetas. Una se asociará con voz y otra con datos. Una será un cable UTP de 4 pares de 100 ohm categoría 3 o superior (se recomienda categoría 5e), la otra puede ser o un cable UTP 5e de 4 pares y 100 ohm o dos fibras multimodo de 50/125 o 62.5/125 micrones.

Atterizaje El sistema debe estar aterrizado conforme al estándar ANSI/TIA/EIA 606 Cabelado de Backbone General Provee inteconexiones entre cuartos de telecomunicaciones, cuartos de equipo y entrada de facilidades. Consiste en el cableado de cobre y/o fibra, los terminadores, patch cords, puenteadores, y conexiones intermedias y cruces principales. Se espera que el cableado de Backbone satisfaga las necesidades de los usuarios durante los próximos 3 a 10 años de su instalación. Topología El cableado se dispone en una estrella jerárquica para que cada conexión horizontal se enlace al conector principal, o a otros conectores horizontales hasta conectar con el conector principal. No pueden haber más de dos niveles jerárquicos de interconectores en el backbone. Cables reconocidos 1. Cable UTP de 100 ohm 2. Fibra multimodo de 50/125 o 62.5/125 micrones 3. Fibra monomodo

Distancias máximas de cableado

Conector Horizontal -

Conector Intermedio -

Conector Horizontal -

Conector Principal

Conector Principal

Conector Intermedio

Cobre (voz)

800 m

500 m

300 m

Fibra Multimodo

2000 m

1700 m

300 m

Fibra Monomodo

3000 m

2700 m

300 m

Tipo

Aterrizaje Debe hacerse conforme con el estándar ANSI/TIA/EIA 607

Area de Trabajo General Sus componente son los que van desde la roseta del área de trabajo hasta los dispositivos de telecomunicaciones. Rosetas Se permite el uso de conectores para UTP de 100 ohm. Cada cable de 4 pares debe terminarse con un conector modular de 8 posiciones. Hay dos combinaciones de pines reconocidas: T568A y T568B. La fibra horizontal debe ser terminada en una roseta duplex, conforme a la recomendación 568SC especificada en ANSI/TIA/EAI 568A-A. Sin embargo, también pueden usarse otro tipo de conectores pequeños.

Cables de área de trabajo

No deben exceder los 5 metros, y por lo general poseerán el mismo tipo de conector en ambos extremos. Si se requieren dispositivos adicionales, como adaptadores o convertidores, no formarán parte del sistema horizontal sino que se conectarán mediante un patch cord. Puntos de Consolidación

Son un punto de interconexión con el cableado horizontal mediante hardware compatible. Requiere un punto de conexión adicional (roseta de telecomunicaciones). Las interconexiones no pueden ser usadas en los CP y no se permite el uso de más de un CP para formar cascadas. El CP debe estar ubicado al menos a 15 metros del cuarto de telecomunicaciones para reducir los efectos de NEXT y pérdidas de retorno. Cuartos de Telecomunicaciones General Los requisitos de implementos y diseño están definidos en el estándar ANSI/TIA/EIA 569. Puede contener cableado horizontal, de backbone y su hardware de conexión, conexión intermediaria o conexión principal para porciones del sistema de cableado. Además provee control del ambiente para los equipos de telecomunicaciones y gabinetes en la medida que estén relacionados con el edificio. Conexiones Cruzadas e Interconexiones

Todas las conexiones entre el cableado horizontal y el backbone deben ser conexiones cruzadas. Una interconexión conectará el hardware del cable horizontal (patch panel) con el equipo de telecomunicaciones (concentradores). Una conexión cruzada conecta el hardware del cableado horizontal (patch panel) con el hardware principal (otro patch panel), que a su vez se conecta al equipo común. Cuarto de Equipos

Difieren de los cuartos de telecomunicaciones ya que general generalmente contienen equipo más complejo, sin embargo un mismo espacio puede albergar a ambos. Los cuartos de equipos deben complir con los estándares de ANSI/TIA/EIA 569. Además puede ser usado para albergar conexiónes principales, las conexiones intermedias usadas en la jerarquía del backbone. También puede funcionar como cuarto de telecomunicaciones y hogar de las terminaciones horizontales, de proveedores de teléfonos, terminaciones de redes de cliente, etc.

Facilidade de Ingreso (EF) General Sirven como punto de entrada para los cables externos a la planta provenientes de varias fuentes como compañías telefónicas y otros proveedores de acceso. Además almacena los dispositivos de protección de la red y puede funcionar como frontera para los proveedores de acceso regulatorios.

Protección Eléctrica Los cables que conectan edificios y antenas pueden requerir dispositivos para protegerlos de fuentes de poder. El aterrizaje debe cumplic con el estándar ANSI/TIA/EAI 607 Conexiones Contiene las conexiones y transiciones entre cables diseñados para uso interno e intemperie. Conexiones de terminadores de hardware

Los cables deben ser terminados con conectores de la misma categoría. Esto es una buen práctica, pero conectar cables y conectores de la misma categoría no es suficiente para asegurar buen desempeño. Deben tomarse en cuenta factores como proximidad a los cables de alimentación eléctrica, prácticas de terminadores y manejo del cable, etc. En un sistema con varias categorías de componentes, el sistema de clasificará con la categoría más baja utilizada. Unicamente se debe desforrar lo necesario de los cables para hacer los conectores. Con cable categoría 5e y superiores, los pares individuales no deberían desenrollarse más de media pulgada. Los sistemas categoría 3 deben mantenerse dentro de las tres pulgadas para las terminaciones. Patch Cords Deben ser de la misma categoría que el enlace, y no deben ser hechos a mano. Los cables de interconexión no deberían ser hechos desforrando un cable previamente terminado. Conexiones de hardware y polaridad para fibra

La fibra óptica debe instalarse con fibras impares marcada con la "posición A" en un extremo y la "posición B" en el otro. Las fibras tendrán la posición A y B revertidas de las fibras impares. Cuando se usen conectores 568SC u otros conectores duplex, la polaridad mencionada debe mantenerse. Patch Cords de fibra

Consistirán de dos cables de fibra del mismo tipo que el sistema con conectores a ambos extremos.

ANSI/TIA/EIA-568-B.2 Balanced Twisted-Pair Cabling Components Parámetros de Rendimiento Todos los sistemas de cableado estructurado usan par trenzado (ya sea UTP, STP o FTP), y estos se clasifican de acuerdo a categorías de acuerso a las características electrónicas y de transmisión. Pérdida por inserción (Insertion Loss):

Este término sustityó al término "Atenuación" presentado en estándares previos. Da una medida de la reducción de la señal transmitida. Se expresa habitualmente en dB. Un valor elevado indica una mayor pérdida de la señal, por lo que un valor bajo es deseable. Conforme la pérdida es menor, las distancias alcanzadas son mayores. Este parámetro obviamente variará con la frecuencia, por lo que se especifica para varias frecuencias relevantes. Generalmente está causada por dos factores: la pérdida propia del cobre que es inevitable, y la pérdida del dieléctrico debidas al aislante y recubrimientos empleados en la fabricación del cable.

Diafonía

También es conocido como Near End Crosstalk o NEXT. La mayoría de aplicaciones en cableado usan al menos dos pares, de manera que uno se emplea para transmitir datos y el otro para recibirlos. La diafonía se refiere a la cantidad de señal inducida en e par de recepción cuadno se transmite una señal inducida en el par de transmisión. Los valores de diafonía se miden en dB y representan una medida del aislamiento entre pares. Valores altos de dB para diafonía, indican diafonía baja, lo que significa que la señal inducida es menor, y por tanto representa mejores valores de transmisión.

Si se aumenta el número de vueltas en el trenzado de los pares, se consigue que los conductores de un par no ivadan el cilindro del otro, de forma que se aumenta la separación entre pares y disminuye la distorsión de la forma helicoidal de los pares, mejorando los valores de la diafonía. También en esta medida se dan valores para un conjunto de frecuencias. ACR (Attenuation to Cross Talk Ratio)

Es el margen entre la atenuación y la diafonía, por tanto es una relación señal / ruido, y como tal se calcula en dB, y cuantos más dB mejor será la medida. El valor puede llegar a ser negativo.

Capacitancia Mutua

Es la medida de la capacitancia eléctrica entre los dos hilos de un par. Es una medida de la capacitancia eléctrica entre los dos hilos de un par, lo que significa que es la medida de la capacidad del material para almacenar carga eléctrica. Un valor elevado de capacitancia mutua haría que el par actuase como un condensador o capacitor y produciría interferencias entre los dos hilos, lo cual obviamente no es deseable. Se mide en Faradios y debe mantenerse bajo el límite máximo permitido para cada categoría. Impendencia característica Medida de la resistencia que presenta un circuito al paso de la corriente, es decir, al paso de la señal transmitida. Se mide en ohmios y depende de la frecuencia de la señal y de la temperatura, por lo que suele especificarse para una temperatura fija (20o C) y a varias frecuencias que se consideran relevantes. Los otros dispositivos de transmisión/recepción están diseñados para dar un rendimiento óptimo con estas impendancias características. La variación de los valores especificados afectará a la calidad de la señal. Los cambios repentinos en los valores de la impendancia pueden llegar a causar reflexiones en la señal que introducirán ruido en el cicuito.

Pérdida de retorno estructural (SRL - Structural Return Loss) Es un tipo de impendancia que tiene en cuenta la estructura global del cable. Su propósito es resaltar el efecto de las variaciones estructurales originadas de la fabricación del cabel sobre el rendimiento del mismo. Tanto en un mismo componente como en la combinación entre varios: cable - conector, conector - cable. Se mide en dB y es conveniente tener un valor alto.

Pérdida de conversión longitudinal (LCL - Longitudinal Conversion Loss) Al igual que la SRL, la señal se degrada al avanzar a lo largo de todo el canal, pero típicamente en el cable, especialemente por la falta de simetría en los conductores. También se mide en dB, y un valor más alto significa mejor rendimiento. LCL en conjunto con SRL, afectan la inmunidad frente a interferencias. PSNEXT (Power Sum Near End Cross Talk) Es el efecto combinado del ruido de todos los pares a la vez. Es más restrictivo que NEXT, y si muestra valores altos en dB indican que la señal inducida es menor. Es muy importante para la transmisión en paralelo y full-duplex.

FEXT (Far End Cross Talk) Es la diafonía en el extremo receptor. Se mide en dB y los valores altos indican mayor calidad del cable. El efecto como podrá suponerse aumenta con la frecuencia y la longitud. También se produce en modo Power Sum (PSFEXT)

PSUM ELFEXT (Power Sum Equal Level Far End Cross Talk) Se trata del valor equivalente al ACR, pero en el extremo receptor en una transmisión full-duplex por los cuatro pares. Un mal valor de este parámetro supone dificultades en la recepción en sistemas de transmisión en paralelo. Retardo de Propagación (Propagation Delay) y Sesgo o Retardo Diferencial (Delay Skew) Las señales envaidas llegarán al receptor con retardo, y según el par, con un retardo diferente. Se mide en nanosegundos y la medida es mejor en cuanto sea más pequeña. El retardo de propagación es el tiempo necesario para la transmisión de una señal por un par. El retardo diferencial es una medida de retraso de propagación entre pares del mismo cable. Está causado principalmente porque los pares se diseñan para tener diferentes trenzados unos de otros. Provoca pérdidas de sincronismo.

Estándares/Categorías Teniendo en cuenta estas características, los estándares vigentes han definido distintos valores para cada uno de los parámetros y para cada una de las categorías/clases según corresponda. Remítase al estándar original para revisar las tablas de categorías y sus valores respectivos.

ANSI/TIA/EIA-568-B.3 Optical Fibre Cabling Components Como en el caso del cobre, la fibra óptica se plantea como una de las alternativas para los sistemas de cableado estructurado. De manera muy básica, los parámetros que caracterizan a la fibra óptica son de dos tipos: estructurales y de transmisión. Además hay que especificar si se trata de fibra monomodo o multimodo.

Parámetros Estructurales Perfil de índice de refracción Como se mencionaba previamente, la fibra presenta índices de refracción diferentes entre el núcleo y el recubrimiento, y el comportamiento de la fibra depende de ellos. Cuando el núcleo y el recubrimiento presentan índices de refracción muy diferentes, se habla de índice de refracción escalonado. Por el contrario, cuando el índice de refracción del núcleo no es único y decrece en función del desplazamiento hacia la cubierta se habla de índice de refracción gradual. Este tipo de fibra permite reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo. Depende del proceso empleado en la fabricación de la fibra. Para poder obtener los índices de refracción distintos entre la corteza y el núcleo, de manera que satisfagan las condiciones de guía de luz es necesario agregar impurezas al silicio (como el flúor, óxido de fósforo y óxido de germanio) para aumentar el índice de refracción.

Diámetro del núcleo El núcleo tiene un índice de refracción superior al del revestimiento. Debido a esta diferencia de índices, la luz transmitida se mantiene y propaga a través del núcleo, satisfaciéndose el principio de reflexión total interna Apertura numérica En los conductores de fibra óptica se utiliza el efecto de la reflexión total para conducir el rayo luminoso por su interior. El ángulo necesario para acoplar al núcleo un rayo luminoso desde el exterior recibe el nombre de ángulo de aceptación. El seno de este ángulo se denomina apertura numérica. Longitud de onda de corte (fibras monomodo) El diámetro máximo del núcleo de una fibra monomodo depende de la longitud de onda de transmisión. Para un diámetro específico del núcleo, en una fibra monomodo, la luz se transmitirá en un único modo para longitudes de onda mayores que un valor denominado longitud de onda de corte, lo que significa, que si se desea que un solo modo sea transmitido en un sistema de comunicación, se debe estar seguro que la longitud de la onda de transmisión sea mayor que la longitud de onda de corte.

Parámetros de Transmisión Atenuación y ancho de banda Los valores de atenuación y ancho de banda se dan para varias longitudes de onda predefinidas, que son aquellas para las que la luz se transmite más satisfactoriamente a través de la fibra. Estas longitudes de onda se denominan ventana de trabajo (wavelength window). El uso de una ventana u otra, determinará la atenuación que sufrirá la señal transmitida por kilómetro. Las ventanas de trabajo más corrientes son:   

Primera ventana: a 850 nm Segunda ventana: a 1300 nm Tercera ventana: a 1550 nm

La atenuación es mayor si se trabaja en la primera ventana y menor si se hace en la tercera, aun así es más común usar la primera ventana porque se necesitan fuentes luminosas de menor costo ya que su fabricación es más barata. En las fibras, la atenuación se produce por tres causas: la Dispersión, debida a defectos microscópicos en la fibra; absorción, debida a materiales no deseados en la fibra; y reflexión debida a curvaturas. La atenuación se mide en dB y es directamente proporcional a la longitud de la fibra, por lo que suele expresarse en dB/km. El ancho de banda se mide en MHz, aunque suele expresarse en MHz/km, y es inversamente proporcional a la longitud de la fibra. Inmunidad Electromagnética Este aspecto se constituye de tres elementos:   

Inmunidad total a perturbaciones electromagnéticas, lo que mejora la calidad de la transmisión Gran seguridad, ya que la intrusión se detecta fácilmente por debilitamiento de la señal de recepción. No produce interferencias

TRANSMISIÓN INALÁMBRICA Radiotransmisión Las ondas de radio son fáciles de generar y pueden viajar grandes distancias atravesando obstáculos sin problemas. Las ondas de radio son omnidireccionales lo que significa que se propagan en todas direcciones a partir de su origen, lo cual permite que no tengan que estar alineados el emisor y el receptor. Una gran desventaja de las ondas de radio es que son susceptibles a interferencias y esto tiene una explicación bastante simple; las

ondas de radio dependen de la frecuencia, a baja frecuencia las ondas atraviesan obstáculos sin problemas, pero su potencia disminuye a gran velocidad; si se usan altas frecuencias, las ondas viajan en línea recta y rebotan en los obstáculos, se dispersan con la lluvia, etc. y en cualquier frecuencia, son afectadas por campos magnéticos producidos por motores y otros equipos eléctricos. Por esta causa, en los países el espectro de frecuencias está regulado para evitar interferencias con las comunicaciones.

Transmisión por microondas Sobre los 100 Mhz las ondas viajan en línea recta, por tanto se pueden enfocar en un solo haz de ondas, tradicionalmente mediante algún tipo de antena parabólica permite transmitir a grandes distancias, siempre y cuando las antenas emisora y receptora estén perfectamente alineadas, de lo contrario generan una relación señal ruido demasiado alta. Las microondas son distintas a las ondas de radio, ya que a frecuencias más bajas no pueden atravesar obstáculos y son mucho más susceptibles a condiciones climátológicas por refracciones en la atmósfera (el término técnico es desvanecimiento por múltiples trayectorias)

Ondas Infrarrojas Son usadas frecuentemente para comunicación de corto alcance. Todos los controles remotos de televisores, reproductores, etc. utilizan esta tecnología. Son direccionales, económicos y fáciles de construir, pero por otra parte no atraviesan objetos sólidos, ya que se comportan más como un haz de luz que como una radiofrecuencia.

DISPOSITIVOS FISICOS Repetidores Son usados para interconectar los segmentos de medios de una red geográficamente dispersa. Esencialmente permite que una serie de segmentos de cables sean tratados como un solo cable. Estos repetidores reciben señales de un segmento de la red y las amplifican, vuelven a sincronizar, y las retransmiten a otro segmento de la red. Estas acciones previenen que la señal se deteriore debido a largos tramos de cable y alto número de dispositivos conectados. Son incapaces de realizar filtros complejos y otras tareas de administración de tráfico. Además, todas las señales eléctricas, incluyendo los errores y perturbaciones, son repetidas y amplificadas. El número total de repetidores y segmentos de red que pueden ser conectados es limitado debido a elementos de sincronía.

Concentradores (Hubs) Son dispositivos que conectan múltiples estaciones de trabajo, cada cual a través de un cable dedicado. Las interconexiones eléctricas son establecidas dentro del concentrador. Son usados para crear redes físicas en estrella, al mantener la configuración lógica de bus ó anillo de la red local. En algunos sentidos, un concentrador funciona como un repetidor multipuerto

REDES DE AREA LOCAL Son redes de datos de alta velocidad que abarcan un área geográfica relativamente pequeña. Por lo general interconecta estaciones de trabajo, computadoras personales, impresores, servidores y otros dispositivos.

Los protocolos de LAN, funcionan en las dos capas inferiores del modelo OSI Métodos de Acceso al Medio

La contienda por el medio ocurre cuando dos ó más dispositivos de red tienen datos para transmitir en el mismo momento. Ya que múltiples dispositivos no pueden hablar al mismo tiempo en la misma red, algún tipo de método debe ser utilizado para permitir a un único dispositivo acceder al medio al mismo tiempo. Esto se puede realizar de dos formas: Acceso múltiple con escucha de portadora y detección de colisiones (Carrier Sense Multiple Access Collision Detect. CSMA/CD) y el método de transmisión de Permiso (token). En las redes que usan CSMA/CD, los dispositivos de red pelean por el medio de transmisión. Cuando un dispositivo tiene datos para transmitir, primero escucha para saber si hay otro dispositivo usando actualmente la red, si no es ese el caso, empieza a transmitir los datos. Una vez que ha terminado de transmitir, vuelve a escuchar para saber si no ha ocurrido algún tipo de colisión, lo cual normalmente sucede cuando dos dispositivos envían datos simultáneamente. Cuando ocurre una colisión, cada dispositivo espera una cantidad de tiempo aleatoria antes de volver a transmitir. Debido a este tipo de contienda por el medio, las redes que tienen mayor actividad se vuelven más susceptibles a que ocurran colisiones. Es fácil entonces visualizar, el por qué las redes Ethernet, se degradan de manera proporcional al número de dispositivos que albergan. En las redes de transmisión de permiso o token, tales como Token Ring y FDDI, se transmite una trama o frame especial llamado token, a través de la red, de dispositivo en dispositivo. Cuando un dispositivo posee datos para transmitir, dicho dispositivo debe esperar hasta poseer el token. Cuando la transmisión se ha completado, entonces libera el token y otro dispositivo puede hacer uso del medio para trasmitir. La mayor ventaja de este tipo de redes, es que son deterministas, en otras palabras, es fácil calcular la cantidad máxima de tiempo que va a transcurrir antes que un dispositivo tenga la oportunidad de transmitir. Algunos escenarios populares para este tipo de redes, son las fábricas, donde la maquinaria debe ser capaz de comunicarse entre sí a un ritmo determinado. Para las redes CSMA/CD (como Ethernet), los conmutadores ó switches segmentan la red en múltiples dominios de colisión, lo cual reduce el número de dispositivos por segmento de red que puedan pelear por el medio. Por lo regular, las redes CSMA/CD son Half-Duplex, lo que significa que mientras un dispositivo envía información, no puede recibir. Al introducir switches a los modelos de red, la operación Full-Duplex es posible entre los host y el switch en cuestión, lo cual puede mejorar las prestaciones de la red, permitiendo que los segmentos dupliquen su velocidad (al permitir el mismo tráfico tanto en la transmisión como en la recepción). Las redes basadas en tokens también pueden beneficiarse del uso de switches, al disminuir los retrasos debidos a esperas para transmitir el token en redes más pequeñas.

Métodos de Transmisión de Área Local

Estos métodos pueden clasificarse en cuatro grupos: unicast, multicast, anycast y broadcast. En cada tipo de transmisión, un único paquete es enviado a uno ó más nodos.

En una transmisión unicast, un único paquete es enviado desde el origen hacia un destino en la red. Primero, el nodo de origen, dirige el paquete mediante la dirección del nodo destino. El paquete es enviado a la red, y finalmente, la red pasa el paquete a su destino. La transmisión multicast consiste en que un único paquete de datos es copiado y enviado a un subconjunto específico de nodos en la red. Primero, el nodo de origen dirige el paquete al usar una dirección multicast. El paquete es enviado a la red, la cual hace copias del paquete y envía cada copia a sus respectivos destinatarios en la dirección multicast. La transmisión anycast consiste en que un único paquete es copiado y enviado a un elemento de un subconjunto de específico de nodos en la red. En este tipo de transmisiones, el nodo origen dirige el paquete al usar una dirección anycast. El paquete es enviado a la red, la cual selecciona el nodo más cercano o accesible y le envía una copia del paquete. Si el nodo se encontrase inaccesible genera una segunda copia y lo envía a otro miembro del grupo anycast. La transmisión broadcast, consiste en que un único paquete es copiado y enviado a todos los nodos en la red. En este tipo de transmisión, el nodo origen dirige el paquete a la dirección de broadcast. El paquete es enviado entonces a toda la red, para lo cual hace copias del paquete y las envía a cada nodo de ella.

TOPOLOGIA Las redes Ethernet a menudo están formadas por múltiples segmentos individuales interconectados por repetidores. Los segmentos están interconectados entre si siguiendo lo que se denomina un patrón de árbol sin raíz. Cada segmento Ethernet es una rama individual de la red completa. Se considera sin raíz ya que los segmentos interconectados pueden crecen en cualquier dirección. Los segmentos Ethernet individuales pueden utilizar diferentes medios. Históricamente cada tipo de medio requiere de una disposición de física de cable diferente. Actualmente la topología física recomendada para las instalaciones es la topología estrella como se especifica en ANSI/TIA/EIA-568-A o en ANSI/TIA/EIA-568-B según sea el caso. La utilización de una topología estrella ha permitido limitar las interrupciones en la red causadas por problemas de cableado.

Topología de Bus

Cuando se utiliza cable coaxial delgado, la topología física de la red puede ser únicamente una topología bus. En este diseño, todos los dispositivos son conectados a un único tramo de cable. Este cable provee un camino para las señales eléctricas que es común para todos los dispositivos conectados y transporta todas las transmisiones entre los dispositivos.

Un problema asociado con el diseño bus de cableado es que una falla en cualquier parte del cable coaxial delgado va a interrumpir el camino eléctrico. Como resultado, la operación de todos los dispositivos conectados será interrumpida. Los dispositivos conectados a un segmento de cable coaxial delgado siguen una topología conocida como cadena tipo margarita. En esta topología, un cable coaxial delgado conectado a un conector T BNC en un dispositivo es conectado a otro conector T en el siguiente dispositivo y así sucesivamente. Los conectores T que se encuentran en los extremos opuestos del segmento son terminales. En una topología cadena tipo margarita, si cualquier cable coaxial delgado es removido incorrectamente del conector T, todo el segmento se vuelve no funcional para todos los dispositivos conectados. Si el conector T es removido de la interfaz de red Ethernet, el segmento continúa funcionando, ya que la continuidad del cable coaxial no ha sido interrumpida. También es posible tener segmentos punto a punto en un ambiente de cable coaxial delgado. Utilizando un repetidor multipuerto se puede conectar un segmento en forma directa a un dispositivo. Esto limita el número de dispositivos que pueden ser afectados por el daño a un cable específico.

Topología Estrella Los segmentos de par trenzado y de fibra óptica son dispuestos en una topología física estrella. En esta topología, los dispositivos individuales son conectados a un concentrador o hub central, formando un segmento. Las señales de cada dispositivo conectado son enviadas al hub y luego difundidas a todos los otros dispositivos conectados. Este diseño permite a Ethernet operar lógicamente como un bus, pero físicamente el bus solo existe en el hub. Una topología estrella simplifica la administración de la red y la resolución de problemas ya que cada tramo de cable conecta solo dos dispositivos, una a cada extremo del cable. Si un dispositivo no puede comunicarse exitosamente con en la red, puede ser movido físicamente a otra ubicación para establecer si la falla reside en el cableado o en el dispositivo. Este tipo de aislamiento es mucho más difícil en las topologías bus o cadena tipo margarita.

Topología en Estrella Extendida La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central estaba ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hubs. La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central. La topología en estrella extendida es sumamente jerárquica, y busca que la información se mantenga local. Esta es la forma de conexión utilizada actualmente por el sistema telefónico.

Topología en árbol

La topología en árbol es similar a la topología en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, es un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos.

El enlace troncal es un cable con varias capas de ramificaciones, y el flujo de información es jerárquico. Conectado en el otro extremo al enlace troncal generalmente se encuentra uno o varios host servidores.

Topología en Malla Completada (Full Mesh) En una topología de malla completa, cada nodo se enlaza directamente con los demás nodos. Las ventajas son que, como cada todo se conecta físicamente a los demás, creando una conexión redundante, si algún enlace deja de funcionar la información puede circular a través de cualquier cantidad de enlaces hasta llegar a destino. Además, esta topología permite que la información circule por varias rutas a través de la red.

La desventaja física principal es que sólo funciona con una pequeña cantidad de nodos, ya que de lo contrario la cantidad de medios necesarios para los enlaces, y la cantidad de conexiones con los enlaces se torna abrumadora, sin mencionar la dificultad de configuración que requiere en cada nodo.

Topología de Red Celular La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro. La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; sólo hay ondas electromagnéticas. La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad. Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.

Topología Irregular

En este tipo de topología no existe un patrón obvio de enlaces y nodos. El cableado no sigue un modelo determinado; de los nodos salen cantidades variables de cables. Las redes que se encuentran en las primeras etapas de construcción, o se encuentran mal planificadas, a menudo se conectan de esta manera. En concreto, las topologías para tecnologías LAN más comunes son:   

Ethernet: topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida. Token Ring: topología de anillo lógica y una topología física en estrella. FDDI: topología de anillo lógica y topología física de anillo doble

SISTEMA TELEFONICO TRADICIONAL El sistema telefóncio contemporáneo se compone de circuitos locales, troncales, oficinas locales o interurbanas y oficinas centrales, todo amarrado por equipo que se encarga de conmutar las llamadas. Si es curioso o curiosa habrá notado que en las conexiones telefóncias que llegan a las residencias solo se utilizan dos cables de cobre. Este mismo mecanismo analógico se ha utilizado durante los pasados 100 años, y de hecho, en su mayoría es el último segmento analógico que perdura en el camino de la comunicación. Esto impone un problema, ya que cuando una computadora desea transmitir datos a través de una red telefónica, primero debe convertirlos a formato analógico, y el encargado de realizar esta tarea es lo que comúnmente se conoce como módem. Los datos se reciben en la oficina de la compañía telefónica, se convierten a formato digital y se transmiten a través de las troncales hacia otras centrales o compañías.

MODEMS Como ya sabe, los medios de transmisión no son perfectos y son afectados por distintas perturbaciones. Si se detiene a pensar en cómo la distorsión y la velocidad de propagación son funciones de la frecuencia, concluirá que no conviene tener demasiada amplitud de frecuencia en la señal, y como un ironía en la vida, las ondas cuadradas que se utilizan para transportar datos digitales, utilizan un espectro amplio y por tanto pueden distorsionarse de manera fácil debido a retardos. Esta susceptibilidad hace sumamente difícil utilizar señalización mediante corriente continua (banda base) para altas velocidades y largas distancias de transmisión, y en contraparte se recurre al uso de corriente alterna, especialmente en el sistema telefónico. El principio es bastante simple, ya que se introduce un tono continuo entre 1000 y 2000 Hz, que se conoce como portadora de onda senoidal, que permite manipular o "modular" ya sea su amplitud, frecuencia o fase para transmitir información. La modulación de amplitud se usan dos niveles distintos para representar el 0 y el 1. La modulación de frecuencia (conocida también como de desplazamiento) usa dos o más tonos diferentes para representar los símbolos. La modulación de fase, desplaza la onda portadora de modo sistemático. ¿Qué tiene que ver todo esto con los modem? Pues un modem (modulador - demodulador) es un aparato que toma como entrada un flujo de bits en serie, y produce como salida una portadora modulada mediante uno (o varios) de los métodos mencionados, o realiza el proceso inverso en caso de demodular. Por tanto, un lugar común para encontrar un modem es entre una computadora y un sistema telefónico, sirviendo como traductor entre la señal digital y la analógica. La mayoría de modems simples muestrea 2400 veces por segundo, y el objetivo para transmitir más rápido es obtener más bits por muestra. El número de muestras por segundo se mide en baudios. Un símbolo se envía durante cada baudio, por lo que una línea de n baudios, transmite n símbolos por segundo. Por ejemplo, una línea de 2400 baudios envía un símbolo más o menos cada 416.667 milisegundos. Si el símbolo constase de 0 y 1 voltios para representar los estados

lógicos, la tasa de bits sería de 2400 bps. Pero si se usan voltajes de 0, 1, 2 y 3, cada símbolo consta de 2 bits, por tanto una línea de 2400 baudios puede transmitir 2400 símbolos por segundo a una tasa de 4800 bps. Los modems avanzados, utilizan múltiples técnicas de modulación para transmitir más bits por baudio, combinando múltiples amplitudes y desplazamientos de fase.

ADSL Luego de la aparición de los modem y la llegada del internet a los hogares y oficinas, se inició una carrera por aumentar la velocidad de navegación. Los modems, encontraron un límite físico en 56 Kbps y en su momento fue una gran novedad (vea el teorema de Nyquist http://www.10stripe.com/articles/why-is-56k-the-fastest-dialupmodem-speed.php) esta velocidad era ridícula con la tasa de transferencia de otros medios de comunicación como la televisión (10 Mbps), esto obligó a buscar un mecanismo que pudiese competir en el emergente mercado de la comunicación de red. De hecho, esta revolución dió lugar a un nuevo término conocido como "banda ancha" el cual suele referirse a cualquier medio que transmita más rápido que el sistema telefónico tradicional. Aparecieron varios mecanismos con especificaciones distinatas, pero con principios comunes, los cuales se conocía como xDSL, pero de todas ellas la que se popularizó en nuestro medio es ADSL (Línea Digital de Suscriptor Asimétrica). La razón básica de la lentitud de los modems es que hacen lo que fueron diseñados para hacer: transportar la voz humana. Todo el sistema telefónico gira en torno a este principio. De hecho, en cada terminador de un circuito telefónico se suele instalar un filtro para atenuar las frecuencias debajo de los 300 Hz y arriba de los 3400 Hz. El principio básico de ADSL es sobrepasar este filtro, ya que la línea de entrada se conecta a un tipo distinto de conmutador lo que permite que toda la capacidad del circuito local esté disponible. Aun así, la capacidad del circuito local depende de varias cosas, por ejemplo la longitud, el espesor y la calidad general del medio. Suponiendo, que se transmitiera en condiciones óptimas y la única variable fuese la longitud desde la central de la compañía telefónica hasta la conexión de usuario final, la velocidad de transmisión se verá limitada por el radio de cobertura. Esto quiere decir que cuando la residencia de un cliente está demasiado distante de la central telefónica, el proveedor de servicio simplemente no podrá brindar el servicio. Entre más baja sea la velocidad ofertada, mayor amplitud tendrá el radio de cobertura, pero entre más baja sea la velocidad, menos clientes querrán el servicio. Históricamente, el primer proveedor en ofrecer ADSL fue AT&T, mediante un principio de división del espectro disponible en el medio local cerca de 1.1 MHz entre tres bandas de frecuencia: el servicio de voz (Servicio Telefónico Convencional, POTS por las siglas en inglés), el canal ascendente (el que transporta datos desde el usuario final hasta la central telefónica) y el canal descendente (desde la central hasta el usuario final). A esta técnica de utilizar varias bandas de frecuencia se le conoce como multiplexación por división de frecuencia. Esta primera aproximación se mejoró, y actualmente es mucho más popular utilizar DMT (Multitono Discreto), que divide el espectro disponible de 1.1 MHz en el circuito local en 256 canales independientes de 4312.5 Hz cada uno. El canal 0 se utilizar para el servicio de voz (POTS). Los canales 1-5 no se usan, para dejar una separación entre los datos y la voz y evitar interferencias. De los 250 canales que faltan, uno se usa como controlador de flujo ascendente y otro para el descendente, y el resto queda libre para transportar datos de usuario. Aunque teóricamente quedan 250 canales libres, no todos se utilizan por efectos como la diafonía, etc. Independiente de cuántos canales se utilicen, teóricamente podría brindarse igual velocidad de carga como de descarga, pero en la realidad se privilegia la velocidad de descarga de información bajo el principio de que los usuarios descargan más datos que los que envían (Por ejemplo, la información necesaria para ver una página web, es mucho menor que el tamaño de la página web misma). Justamente de este privilegio de tráfico es lo que dió lugar al término "asimétrico" de ADSL.

El estándar ADSL (ANSI T1.413 e ITU G.992.1) permite velocidades de hasta 8 Mbps de descarga y 1 Mbps de carga. Si usted tiene una instación de red residencial, notará qeu la compañía telefónica instala un conector RJ11 hembra, donde conecta un pequeño filtro que luego se conecta a un modem que funciona como 250 modems en paralelo. Del lado del ISP, se instala un divisor de señal que filtra la voz y la envía al conmutadro de voz, mientras que las señales que sobrepasen los 26 KHz son llevados hacia un dispositivo conocido como Multiplexor de Acceso de Línea Digital de Suscriptor (DSLAM), que funciona bajo el mismo principio de un modem ADSL. Es justamente esta sencillez la que hace que ADSL sea atractiva para los ISP ya que su tasa de retorno es alcanzada a corto plazo por no tener que implementar grandes modificaciones a la estructura ya existente. La gran desventaja es tener que hacer la instalación del conector RJ11 y el filtro, ya que solo pueden ser realizados por un técnico de instalación, y esto implica tiempo y dinero para los ISP.

MULTIPLEXACION Aunque el coste de los medios de transmisión varía según el tipo, uno de los mayores costes es el de instalación, y en la práctica tiene un coste similar instalar un cable de cobre que uno de fibra cuando se habla de tendidos públicos. Por tanto, todas las empresas buscan reducir la cantidad de medios necesarios para transmitir, y se han ideado mecanismos para multiplexar varias conversaciones en un solo medio físico, al cuál se le conoce como troncal física. Atendiendo al principio utilizado, los grandes rubros de multiplexación física son la Multiplexación por División de Frecuencia (FDM) y la Multiplexación por División de Tiempo (TDM). De manera simple, FDM separa el espectro de frecuencia en bandas y a cada usuario o canal de comunicación se le asigna un banda; TDM utiliza turnos para transmitir, y cada usuario o canal espera se le asigne durante algún lapso toda la banda para enviar y recibir datos.

Multiplexación por División de Frecuencia Una aplicación común para FDM es multiplexar canales telefónicos de calidad de voz. Los filtros limitan el ancho de banda utilizable alrededor de los 3000 Hz para cada canal, pero cuando se multiplexan muchos canales juntos, en realidad se les asigna 4000 Hz a cada canal para que puedan estar separados entre sí. Esto se logra elevando la frecuencia de los canales de voz, cada uno en una cantidad diferente antes de combinarlos, así se puede estar seguro que ningún canal utiliza la misma porción del espectro. En este mecanismo, aun cuando existen separaciones entre los canales, existe algún grado de traslape entre los canales adyacentes ya que los filtros no poseen bordes bien definidos, lo que puede permitir que picos de transmisión en el borde de un canal invadan el canal adyacente genrando ruido. Hay varios estándares FDM, uno de los más comunes es el de 12 canales de voz a 4000 Hz multiplexados dentro de la banda de los 60 a 108 KHz, a lo cual se le conoce como grupo.

Multiplexación por división de longitud de onda (WDM) Los medios de fibra, al trabajar con luz y no con voltaje (aunque la luz se comporta como una onda de voltaje a grandes frecuencias) utiliza una variante de la división de frecuencia. Un grupo de fibras, que pueden provenir de distintos equipos, se juntan en un concentrador óptico, utilizando energía a diferentes longitudes de onda, y cada haz se combina en una sola fibra compartida. En extremo distante el haz se divide en tantas fibras como hayan entrado, y esto es posible ya que cada fibra saliente posee un núcleo corto que filtra todas las longitudes de onda, excepto una que corresponde a una de las fibras entrantes. Las señales entonces pueden ser transportadas por separado o volverse a multiplexar.

Los primeros canales comerciales, alrededor de 1990, podían transmitir hasta ocho canales con 2.5 Gbps cada uno. Para 1998, existían sistemas de 40 canales a 2.5 Gbps. En 2001 se popularizó el uso de 96 canales a 10 Gbps. En la actualidad, para uso comercial existen sistemas de 200 canales a 10 Gbps. La barrera es de 10 Gbps por razones físicas

Multiplexación por división de tiempo FDM y WDM son soluciones bastante ingeniosas, pero están limitadas a medios analógicos. Ante esto aparece TDM, cuyo uso exclusivo es para datos digitales. En el caso de la conversión analógica - digital, las señales analógicas se digitalizan en el ISP (por ejemplo cuando se utiliza un modem residencial) mediante un codec (codificador - decodificador), lo que genera una serie de números de 8 bits. El codec suele tomar 8000 muestras por segundo (125 milisegundos/muestra) ya que el teorema de Nyquest dice que es suficiente para capturar toda la información del ancho de banda de 4 KHz de la línea telefónica (http://www.cis.temple.edu/~giorgio/cis307/readings/datatrans.html) porque a una velocidad de muestreo menor se perdería información y a una mayor velocidad no se ganaría información extra. Justamente a esta técnica se le conoce como PCM (Modulación por Codificación de Impulos) y es la escencia de los sistemas telefónicos modernos. Esto conlleva a que todos los intervalos de tiempo dentro del sistema telefónico son múltiplos de 125 milisegundos. Al inicio de la implementación de PCM no se estableció un estándar único, y se usan distintas implementaciones dependiendo de la región donde se encuentre en el mundo. Por ejemplo, en Estados Unidos y Japón se utiliza la portadora T1 (En realidad se llama DS1 y la portadora se llama T1), la cual consiste de 24 canales de voz multiplexados, los cuales generalmente son multiplexados y luego pasados al codec para no tener que codificar / decodificar 24 veces. Cada uno de los 24 canales inserta 8 bits en el flujo de salida a la vez, de los cuales 7 bits son de datos y uno es de control, lo que permite 7x8000=56000 bps de datos y 8000 bps de información de señalización por canal. Entonces una trama o frame son 24 x 8 (canales por bits) = 192 bits además de un bit para entramado, lo que genera 193 bits cada 125 milisegundos, lo que genera una trama de transmisión de 1.544 Mbps. El bit extra en el 193 se usa para sincronización y sigue el patrón de ceros y unos alternantes, para que el receptor asegure que no ha perdido la sincronización, en cuyo caso podría esperar hasta detectar otra vez el patrón y volver a sincronizar. Cuando un T1 se usa solamente para datos, solo 23 canales transportan a los mismos, ya que el canal extra transporta un patrón especial de sincronización que permite la recuperación rápida en caso de pérdida en la sincronía. Con el pasar del tiempo, se logró un acuerdo con respecto a PCM, pero para entonces, 8000 bps para señalización se consideró demasiado desperdicio, así que para su estandarización de 1.544 Mbps se usó un elemento de datos de 8 bits en lugar de 7, con lo que la señal analógica transporta 256 niveles discretos en lugar de 128. Luego se recomendó el uso de una portadora PCM a 2.048 Mbps llamada E1, la cual empaqueta 32 muestras de datos de 8 bits en una trama o frame básico de 125 milisegundos. Treinta de los canales son utilizados para transportar datos y los otros dos para señalización. Esta portadora es común fuera de Estados Unidos y Japón, principalmente en Europa, y ya que los mayores socios en telecomunicaciones de los proveedores latinoamericanos son europeos, este es el mecanimos más popular en la región.