TEORÍA DE REDES DE VOZ Y DATOS Y SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ELES0110 - DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y
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TEORÍA DE REDES DE VOZ Y DATOS Y SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
ELES0110 - DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS
ACADEMIA POSTAL PROF. JOSE ANGEL ARAÚJO
VIGO, FEBRERO 2017
TEORÍA DE REDES DE VOZ Y DATOS Y SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
FEBRERO 2017
ÍNDICE 0. UNIDADES BÁSICAS DE MEDIDA ........................................... Página 1 de 30 1. TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES ............................... 2 1.1 Definiciones .................................................................................... 2 1.2 Conversión analógica-digital, digitalización y codificación ....................... 2 1.3 Transmisión: Modulación y multiplexación ........................................... 3 1.4 Compresión de datos ....................................................................... 5 2. REDES DE VOZ Y DATOS ......................................................................... 6 2.1 Definición de red informática, protocolos y tipos de redes ...................... 6 2.1.1
Principio de funcionamiento .................................................... 6
2.1.2
Tipos de redes informáticas .................................................... 9
2.1.2.1 Por alcance o tamaño ................................................... 9 2.1.2.2 Por topología ............................................................... 9 2.1.2.3 Por medio de transmisión ............................................ 10 2.1.2.4 Por necesidad de autenticación ..................................... 10 2.2 Tecnologías de acceso a redes MAN/WAN: Acceso a Internet ................ 11 2.3 Estándares IEEE para redes LAN: El estándar Ethernet ........................ 12 2.4 Otros estándares para redes LAN ..................................................... 13 2.5 Las redes inalámbricas y la red wifi .................................................. 14 2.6 Tipos de servicios de una red informática .......................................... 15 3. SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ............................................... 16 3.1 El cableado estructurado: Definición y características .......................... 16 3.2 Servicios soportados por un SCE ...................................................... 16 3.3 Normativa de las instalaciones de cableado estructurado ..................... 18 3.3.1
Reglamentos que afectan a la instalación de un SCE ................. 18
3.3.2
Organismos normalizadores en materia de telecomunicaciones .. 19
3.3.3
Normas destacadas: ANSI/EIA/TIA 568 y UNE-EN 50173 .......... 20
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3.4 Categorías y Clases ....................................................................... 21 3.5 Topología de un SCE ...................................................................... 22 3.5.1
Elementos funcionales troncales (UNE-EN 50173-1) ................. 22
3.5.2
Elementos funcionales horizontales (UNE-EN 50173-2) ............. 23
3.5.3
Estancias, áreas y espacios de telecomunicaciones ................... 24
3.6 Requisitos de diseño e instalación según UNE-EN 50174 ...................... 26 3.7 Especificaciones del RICT para los cables .......................................... 28 3.8 Fases del diseño de una red de cableado estructurado ......................... 28 4. ELEMENTOS DE LAS REDES ................................................................... 29 4.1. Los hosts ..................................................................................... 29 4.2. Los periféricos .............................................................................. 29 4.3. Los dispositivos de red ................................................................... 29 4.4. Los medios de transmisión .............................................................. 30 4.4.1
Medios de transmisión guiados o cableados ............................. 30
4.4.1.1 Medios de transmisión en cobre .................................... 30 4.4.1.2 Parámetros de los medios de transmisión en cobre ........... 32 4.4.1.3 Transmisión en fibra óptica .......................................... 34 4.4.1.4 Parámetros de los medios de transmisión en fibra óptica .. 34 4.4.2
Medios de transmisión no guiados o inalámbricos ..................... 35
4.5. Los elementos de anclaje y canalización ............................................ 36 4.5.1
Conectores ........................................................................ 36
4.5.2
Conductos: canaletas, bandejas y tubos ................................. 37
4.5.3
Armarios de distribución, bastidores o racks ............................ 38
4.5.4
Regletas de conexión y corte ................................................ 39
4.5.5
Paneles de conexión, de parcheo o patch-panels ...................... 39
4.5.6
Herramientas y equipos de comprobación de redes .................. 40
5. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................... 41
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0.
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UNIDADES BÁSICAS DE MEDIDA
Bit (b): Unidad mínima de medida de almacenamiento de información del sistema binario. Posee capacidad para almacenar dos estados: 0 ó 1. Byte (B): Unidad de medida de almacenamiento del sistema binario, equivalente a un conjunto de 8 bits. Da lugar a 256 combinaciones, suficientes para representar el alfabeto, los números, los signos de puntuación, y muchos otros caracteres especiales mediante la conversión utilizando código ASCII. Sus múltiplos más habituales son el kilobyte (KB, 1024 bytes), el megabyte (MB, 1024 KB), el gigabyte (GB, 1024 MB), el terabyte (TB, 1024 GB), y el petabyte (PB, 1024 TB). Tasa de bits: Unidad de medida de velocidad de transferencia de datos. Indica el número de bits que se transmiten por unidad de tiempo. Se expresa habitualmente en kbit/s ó kbps. En ocasiones se utilizan los bytes/s (B/s), y entonces se indica como KBps. Pueden emplearse múltiplos en ambos casos: Mbps, MBps, Gbps, etc. Frecuencia de reloj: Indica la frecuencia a la cual los transistores de un procesador conmutan eléctricamente, es decir, abren y cierran el flujo de corriente. La frecuencia es una magnitud física, de unidad el Hertz (Hz), que representa un ciclo u oscilación por segundo. No se debe confundir con el concepto de número de operaciones de coma flotante por segundo de un procesador, o flops; estas expresan el rendimiento de una computadora en términos de capacidad de cálculo, y pueden ser necesarios varios ciclos de procesador para hacer un cálculo. Ancho de banda o Bandwidth: Para señales analógicas, el ancho de banda (medido en Hz o sus múltiplos: MHz, GHz, etc), es el rango de frecuencias en el que se concentra la potencia de una señal. Por ejemplo, si un canal de TV se sintoniza en los 520 MHz y tiene un ancho de banda de 8 MHz, ese canal se compone en realidad de las señales entre los 516 y los 524 MHz. Para señales digitales, el ancho de banda coincide con la tasa de bits máxima teórica de la red. Throughput: Velocidad real de transporte de datos a través de una red. Siempre será inferior al ancho de banda.
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1
TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES
1.1
DEFINICIONES
Señal analógica: Aquélla cuya amplitud puede ser representada por una función matemática continua, generalmente con forma de onda senoidal. Los valores de tensión/intensidad de una corriente eléctrica alterna, o las ondas electromagnéticas (como las microondas), son señales analógicas. Señal digital: Aquélla que sólo puede tomar ciertos valores discretos o “puntuales” dentro de un rango, como 1 ó 0 en un sistema binario. Se transmite como pulsos de un determinado nivel de tensión de corriente eléctrica continua (como el Morse). Ventajas de la señal digital: -
Una señal digital atenuada o con perturbaciones leves, puede ser fácilmente amplificada, regenerada y replicada hasta el infinito, sin pérdidas de calidad.
-
El sistema cuenta con protocolos de detección y corrección de errores.
-
Permite aplicar técnicas de compresión de manera mucho más eficiente y exige menos capacidad de proceso para el tratamiento de la señal.
Inconvenientes de la señal digital: -
1.2
Según el caso, necesita conversión analógica-digital y/o viceversa.
CONVERSIÓN ANALÓGICA-DIGITAL, DIGITALIZACIÓN Y CODIFICACIÓN
Consiste en convertir señales analógicas en digitales, con el objetivo de facilitar su tratamiento (edición y reproducción de audio/video en ordenadores) o transmisión. El proceso se realiza en tres etapas: -
Muestreo: Se toman puntos discretos de la señal analógica continua.
-
Cuantificación: Se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras.
-
Codificación: Los valores obtenidos durante la cuantificación se traducen al sistema binario mediante algún código (Por ejemplo, a una señal entre +/5V, a los valores positivos le asignamos valor 1, y a los negativos, 0).
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La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos digitales. Los programas o dispositivos utilizados son los códecs (coder-decoder), siendo los más conocidos los de audio y video, que dan lugar a ficheros tipo CDA ó WAV.
1.3
TRANSMISIÓN: MODULACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN
Si un micrófono capta la voz de una persona, estaremos poniendo en un cable una señal de frecuencias comprendidas entre 100 y 3000 Hz, aproximadamente. Esta señal, sin tratar, se denomina señal en banda base. Si al mismo tiempo intentásemos transmitir por el mismo cable otra voz, aparecería un problema de interferencias y mala comunicación. La única manera de conseguirlo en condiciones, es habilitando diferentes canales: una manera de hacerlo, es dividir el medio (multiplexación) por frecuencias, y asignar a cada canal una frecuencia, llamada portadora, sobre la que se “mezcla” la señal de voz. Esta mezcla modifica o modula a la portadora. La señal de voz o de banda base pasa a llamarse moduladora, el proceso, modulación, y el dispositivo, modulador, o modem (modulador-demodulador). En definitiva, la modulación es una técnica que permite adecuar una señal para ser transmitida por un medio. Por ejemplo, dado que el tamaño de una antena de radio es proporcional a la longitud de onda de la señal a emitir, de no existir la modulación, necesitaríamos antenas de cientos de metros. Además, la modulación también permite mejorar la resistencia de la señal contra posibles ruidos e interferencias. Por otra parte, en los ordenadores la información está siempre en forma digital. Dependiendo del medio, podremos enviar esa información como señal digital pura (en banda base, o baseband transmission, como por ejemplo a través del bus serie o paralelo de una impresora, o una LAN cableada). Pero a veces es preferible una transmisión analógica de datos digitales (passband transmission), y ello se consigue modulando la señal digital sobre la señal analógica (considerada también una transmisión digital, aunque en realidad es una forma de conversión digital-analógica, como la usada por un modem sobre la red RTB). DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Así pues, mientras transmisión analógica es una transferencia de señal analógica a lo largo de un canal analógico, transmisión digital es la transferencia de una señal digital a lo largo de canales tanto digitales como analógicos. Las modulaciones más conocidas para señales analógicas son AM (modulación en amplitud), FM (modulación en frecuencia), y PM (modulación en fase). Para señales digitales: FSK (desplazamiento de frecuencia), ASK (desplazamiento de amplitud), PSK (desplazamiento de fase), QPSK (usada en TV satélite), QAM (TV cable y ADSL), OFDM (usada en ADSL, Wifi, WiMAX y LTE), y COFDM (TDT y DAB). Por otra parte, la multiplexación es una técnica que permite enviar varias señales de manera simultánea por un medio, es decir, permite combinar canales para compartir medio de transmisión y así mantener varias comunicaciones simultáneas. También se le denomina control de acceso al medio. Utiliza un multiplexor. Hay varios tipos de multiplexación o de control de acceso al medio: -
División por frecuencia (FDMA), o por longitud de onda, usada en transmisión tanto analógica como digital, principalmente de radiofrecuencia (radio, GSM).
-
División por tiempo (TDMA), evolución usada en transmisión de señal digital principalmente inalámbrica (GSM). Disminuye el número de frecuencias necesarias. Envía datos por la misma frecuencia alternando cada canal.
-
División por código (CDMA), evolución usada en transmisión de señal digital principalmente inalámbrica (UMTS, Wifi, GPS), aunque también en fibra. Asigna un código a los bits de cada usuario, y de esta forma los identifica.
Figura 1. Multiplexación: Entradas, Multiplexor (Switch), y salida al medio.
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1.4
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COMPRESIÓN DE DATOS
La compresión de datos consigue reducir la cantidad de paquetes a transmitir, y es una parte importante del proceso de transmisión digital. Suele realizarse junto con la codificación, resultando ficheros como MPEG-4 o WMA Lossless (compresión sin pérdidas), y MP3, GIF o JPG (compresión con pérdidas). Existen diferentes tipos de codificación tanto para banda base como modulada, y los que se siguen desarrollando. Los avances permiten que se pueda enviar cada vez más cantidad de información, a frecuencias cada vez más bajas (por ejemplo, antes el 4G utilizaba los 1800 MHz, y ahora utiliza 800 MHz).
(Espacio deliberadamente dejado en blanco)
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2.
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REDES DE VOZ Y DATOS
2.1. DEFINICIÓN DE RED INFORMÁTICA, PROTOCOLOS Y TIPOS DE REDES Una red informática es el conjunto de equipos usuarios y dispositivos de enlace que se conectan y comunican con la finalidad de compartir recursos y ofrecer servicios. Recursos:
impresoras,
escáneres,
teléfonos,
faxes,
cámaras,
sistemas
de
megafonía e hilo musical, de control de accesos, lectores de CD, discos duros, etc. Servicios: internet, intercambio de ficheros, acceso a bases de datos, acceso a aplicaciones, correo electrónico, chat, voz, videoconferencia, compras y pagos, etc.
2.1.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Básicamente, una red funciona si hay comunicación entre los equipos. Y para lograr esa comunicación, que debe ser posible entre distintas aplicaciones de distintos sistemas operativos de distintos equipos de distintos fabricantes, se han definido una serie de modelos, estándares (reglas y procedimientos de hardware) y protocolos (reglas y procedimientos de software). El concepto es muy similar al de cualquier conversación entre humanos: dos personas pueden comunicarse si hablan el mismo idioma (mismas reglas del lenguaje) y utilizan el mismo canal o medio de transmisión del mensaje. Cuando hablamos de comunicación entre ordenadores, las reglas hacen referencia a cosas como por ejemplo: - identificar al emisor, al receptor, y la ruta entre ambos para direccionar datos. - identificar el programa que envía información o realiza una petición. - codificar el mensaje para que pueda ser interpretado por los equipos. - aplicar el formato adecuado al mensaje para que pueda ser transmitido por el canal o medio de enlace (señales eléctricas, señales de radio, etc). - establecer la temporización de la comunicación (por ejemplo, cuándo se da un paquete por perdido, cuándo cancelar la conexión, etc). DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Entre los modelos que explican el funcionamiento general de las redes informáticas, destacan el modelo OSI (más teórico) y el modelo TCP/IP (más práctico y usado). Ambos se articulan en capas o niveles, agrupando protocolos según su función. El objetivo es simplificar el desarrollo de aplicaciones y servicios mediante una jerarquía y dependencia entre capas: cada capa solicita servicios a su nivel inferior, y devuelve resultados a su nivel superior. - El modelo OSI, de Interconexión de Sistemas Abiertos, creado por la Organización Internacional de Normalización (ISO), asigna 7 capas (Tabla 1). - El modelo TCP/IP, desarrollado en los años 70 para la red ARPANET, cuenta con 4 categorías de protocolos o capas (Figura 1). Se llama así en referencia a los dos protocolos principales que lo componen. Es la base de Internet y de la mayoría de redes, y sus ventajas son la capacidad de enlazar computadoras sin importar tamaño o prestaciones, sistema operativo, o tipo de red.
CAPA
1
NIVEL
PROTOCOLOS
Conectores. Enlace físico Cables de cobre o fibra. Microondas.
2
Enlace de datos
3
Red
4
Transporte
5
Sesión
6
Presentación
7
Aplicación
FUNCIONES Define los medios físicos por los que se transmite la señal, y sus características mecánicas y eléctricas.
Ethernet (Estándar IEEE) Token Ring (Estándar IEEE) Se ocupa del direccionamiento físico, del FDDI (Estándar ANSI) acceso al medio, de la detección de errores, y ATM (Estándar ANSI) del control del flujo. Trabaja a nivel de Switch. ARP (Protocolo) IP, ARP, NetBEUI
Enrutamiento entre redes, para que los datos lleguen del origen al destino. Direccionamiento lógico. Trabaja a nivel de Router y Firewalls.
TCP, UDP
Efectúa el transporte de paquetes, de manera independiente del tipo de red. Trabaja con puertos lógicos: 192.168.0.1:80
NetBIOS, SSL
Mantiene el enlace entre dos equipos. Reanuda la sesión en caso de interrupción. Representa la información de manera reconocible. Funciona como un traductor.
HTTP, FTP, POP IMAP, SMTP, DHCP PING, Telnet
Define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos. Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas.
Tabla 1: Capas del modelo OSI DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Figura 2. Relación entre modelo OSI y modelo TCP/IP.
Podemos sin embargo hacer una distinción básica en dos categorías de capas: la capa física y la capa lógica. La capa física incluye los dispositivos que conectan físicamente a los equipos, como por ejemplo las tarjetas de red o los cables. Se corresponde con la capa 1 del modelo TCP/IP, y las capas 1 y 2 del modelo OSI. Es básicamente hardware, que se rige por los estándares definidos por los organismos de normalización (IEEE, ISO, ANSI, UIT, ETSI, CENELEC, AENOR, etc.), y son el objeto de nuestro estudio. Comentar que el direccionamiento a nivel de capa física se hace con la dirección MAC (Media Access Control), identificador único que cada fabricante asigna a la Tarjeta de interfaz de red o NIC (Network Card Interface). La MAC se entiende como dirección física, pues es independiente al protocolo de conexión utilizado. La capa lógica (de la 3 a la 7 en el modelo OSI, y de la 2 a la 4 en el TCP/IP), incluye los protocolos o normas de codificación, transmisión y enrutamiento, además de las destinadas a proporcionar servicios útiles, como el correo electrónico o el buscador web. Es software, agrupado en protocolos, diseñado por grupos de trabajo de programadores informáticos, y no es objeto de estudio en este curso. Comentar que el direccionamiento a nivel de capa lógica se hace con la dirección IP, que es una dirección lógica asignada y usada por los conmutadores (switches) y los enrutadores (routers) para decidir el tramo de red por el que enviarán los paquetes de datos. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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2.1.2 TIPOS DE REDES INFORMÁTICAS 2.1.2.1
POR ALCANCE O TAMAÑO
LAN o Red de área local (Local Area Network): Conecta un grupo de equipos dentro de un área geográfica relativamente pequeña (un edificio). Generalmente pertenece a la misma organización, y utiliza medios de transmisión propios. MAN o Red de área metropolitana (Metropolitan Area Network): Conecta redes en un área geográfica más extensa, como edificios en un municipio. Está en desuso. WAN o Red de área amplia (Wide Area Network): Conecta redes sobre un área geográfica extensa, como las sedes de un organismo nacional o internacional. Puede usar redes, o medios de transmisión, propios (instalados por el usuario), aunque lo habitual es usar redes públicas (gestionadas por operadores habilitados, que por lo tanto cobrarán por el servicio de acceso, como Movistar, Vodafone, etc). Un tipo particular de red WAN, es la red VPN o Red Privada Virtual, que permite la extensión segura de una red privada LAN, sobre una red pública como Internet (conjunto descentralizado de redes, que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, y que funciona como una red única de alcance mundial).
2.1.2.2
POR TOPOLOGÍA
Tipo BUS: Conecta a los usuarios a través de un único cable troncal. Usado en las primeras redes Ethernet de coaxial, es semejante al sistema RTV de una ICT actual. Tipo ANILLO: Conecta cada usuario al siguiente. Usado en redes Token Ring. Tipo ESTRELLA: Conecta a los usuarios a un punto central. Se usa en redes Ethernet de difusión (mediante hubs) o conmutación (mediante switches). Tipo ÁRBOL: Semejante a una estrella ampliada. Se enlaza con routers, en vez de con hubs o switches, lo que da acceso a elementos externos a la red local. Tipo MALLA: Conexiones redundantes entre los dispositivos y ubicaciones de red. Proporciona máxima protección ante cortes, como en un data center o Internet.
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Figura 3. Tipos de redes según su topología.
Al implantar una red, es conveniente crear un mapa de la topología física, basándose en la ubicación en el plano del edificio, y un mapa de la topología lógica, donde indicar jerarquía de equipos, nombres de usuario, direcciones, etc.
2.1.2.3
POR MEDIO DE TRANSMISIÓN
Redes cableadas o Alámbricas: Utilizan medios de transmisión guiados para la conexión, como el cable de par trenzado o la fibra óptica, aunque también coaxial. En redes LAN dan lugar al cableado estructurado. Redes Inalámbricas: Utilizan medios de transmisión no guiados para la conexión, como las ondas electromagnéticas. Habitualmente, las microondas (rango del GHz).
2.1.2.4
POR NECESIDAD DE AUTENTICACIÓN
Red abierta: No necesita autenticar al usuario. Cualquiera puede conectarse y acceder (como a la wifi pública de un bar o una biblioteca). Red privada: Se necesita autenticar al usuario y tener permiso de acceso previo.
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2.2
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TECNOLOGÍAS DE ACCESO A REDES MAN/WAN: ACCESO A INTERNET
RTB o Red de Telefonía Básica: Cable de par y señal analógica en banda base (sin modulación: transmite la señal pura del micrófono). Con modulación, modem, pasa señal digital a analógica, ofreciendo Internet a 56 kbps. Estándar V.92 de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones). En desuso. RDSI o Red Digital de Servicios Integrados: Año 1988. Evolución a 2 Mbps. Estándar PRI de la UIT. Usa un equipo de transmisión de red (TR), que se conecta a la línea RTB por un lado, y por otro, a cuatro hilos, a los equipos terminales (ET). Teléfono, fax, video y opciones de llamada: identificación, espera, a tres y desvíos. DSL o Línea de Suscripción Digital: Varias tecnologías: ADSL, HDSL, VDSL, etc. Velocidad hasta 50 Mbps. Estándar G.992.1 de UIT. Utiliza ATM en capa física con DHCP para autenticar al CPE (Equipo del Cliente o router). HFC o Híbrido de Fibra-Coaxial: Año 1999. Conecta al abonado con coaxial a un nodo, y los nodos entre sí con fibra óptica. Estándar DOCSIS de la UIT. 160 Mbps. FTTH o Fibra Hasta el Domicilio: 2004. Telefonía, internet banda ancha y televisión. Velocidad de capacidad Gbps. Tecnología GPON, estándar G.984.1 de la UIT. VSAT: Conexión satélite para zonas aisladas. Tecnología DVB-RCS, estándar ETSI (Instituto Europeo de Telecomunicaciones). 20 Mbps. WIMAX: Servicio de Acceso Inalámbrico, Fijo. 20 Mbps. 2 a 5 GHz (según acceso a frecuencia de operador móvil, o libre). Alcance 50 km. Estándar 802.16 del IEEE. LMDS: Servicio de Acceso Inalámbrico, Fijo. 45 Mbps a 28 GHz. Alcance 35 km. Susceptible a condiciones atmosféricas. Se diseñó para transmisión de señal digital de televisión. Ha sido sobrepasada por Wimax y UMTS. TRAC o Telefonía rural por acceso celular: Basada en GPRS. 48 kbps. En desuso. UMTS o Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles: 3G o Móvil de Tercera Generación. 2 Mbps. Estándar IMT-2000 de la UIT. Evoluciones a HSPA+, 84 Mbps. LTE o Evolución a Largo Plazo: 4G o Móvil de Cuarta Generación. 100 a 1000 Mbps. Según el grupo de trabajo 3GPP, LTE no es 4G, pero la UIT permite la publicidad. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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2.3
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ESTÁNDARES IEEE PARA REDES LAN: EL ESTÁNDAR ETHERNET
En el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), el Comité 802 se encarga de definir estándares para las redes LAN, destacando los siguientes:
Comité / Estándar
Ámbito
Notas
802.1
Definición internacional de redes. Desarrollo de estándares y arquitecturas LAN y MAN e interconexión con WAN.
802.3
Redes LAN (ETHERNET).
802.5
Redes LAN (Token Ring).
Grupo Inactivo.
802.6
Redes MAN.
Grupo Disuelto.
802.7
Grupo asesor en banda ancha.
Grupo Disuelto.
802.8
Grupo asesor en fibra óptica.
Grupo Disuelto.
802.11
Redes inalámbricas WLAN (WIFI).
802.15
Redes inalámbricas WPAN (BLUETOOTH).
802.16
Redes inalámbricas WMAN (WiMAX).
Tabla 2: Grupos de trabajo del Comité IEEE 802 para redes LAN.
El estándar 802.3 ó Ethernet, desarrollado en los años 70, se ha convertido en el más popular para redes LAN, por su versatilidad y buenas prestaciones, por lo que ambos términos se han fusionado y generalizado como redes Ethernet. Se caracteriza por usar el protocolo CSMA/CD (Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones) como técnica de control de acceso al medio. Como estándar, define las características de cableado y de señal de la capa física, así como los formatos de la trama de datos del nivel de enlace del modelo OSI. Las diferentes “evoluciones” del protocolo, se diferencian entre ellas por su velocidad de transmisión, tipo de cable, longitud máxima de cable, y topología. A continuación se muestran datos para las evoluciones más importantes (Tabla 3).
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Estándar
Año
Ethernet experimental
1972
IEEE 802.3
1983
802.3i
Tecnología
Velocidad
Tipo de cable
Alcance máximo
2,85 Mbps
Coaxial
1600 m
10Base-5
10 Mbps
Coaxial
500 m
1990
10Base-T
10 Mbps
Par Trenzado Categoría 3
150 m
802.3j
1993
10Base-F
10 Mbps
Fibra óptica
802.3u Fast Ethernet
1995
100Base-T
100 Mbps
Par Trenzado Categoría 5
802.3u Fast Ethernet
1995
100Base-F
100 Mbps
Fibra óptica Monomodo
802.3ab 1999 Gigabit Ether.
1GBase-T
1 Gbps
Par Trenzado Cat. 5e ó 6
100 m
802.3ab 1999 Gigabit Ether.
1GBase-FS
1 Gbps
Fibra óptica Multimodo
500 m
802.3ab 1999 Gigabit Ether.
1GBase-FL
1 Gbps
Fibra óptica Monomodo
10000 m
802.3ae 2003 10Gbase-FL 10 Gig. Ether.
10 Gbps
Fibra óptica Monomodo
10000 m
802.3an 2006 10 Gig. Ether.
10 Gbps
Par Trenzado Cat. 6a ó 7
10Gbase-T
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Topología
Bus
Estrella (Hub o Switch)
1000 m
100 m
Estrella Half-Duplex (Hub) Full-Duplex (Switch)
10000 m Estrella Full-Duplex (Switch)
55 m (6a) 100 m (7)
Tabla 3: Evoluciones del protocolo Ethernet.
2.4
OTROS ESTÁNDARES PARA REDES LAN
TOKEN RING: Arquitectura de red desarrollada por IBM en los 70. Topología en anillo (ring), y control de acceso al medio por paso de testigo (token). En desuso. FDDI o Interfaz de Datos Distribuida por Fibra: Conjunto de estándares ANSI para transmisión de datos en redes LAN y WAN mediante fibra óptica. Se basa en la arquitectura Token Ring. Ha sido desplazada por Ethernet. ATM o Modo de Transferencia Asíncrona: Velocidad hasta 600 Mbps, con protocolo SDH/SONET, estándares G.707 de la UIT, y T1.105 de la ANSI (American National Standards Institute). Desarrollado para la red RDSI, fue sobrepasado por IP.
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2.5
FEBRERO 2017
LAS REDES INALÁMBRICAS Y LA RED WIFI
Su principal ventaja es el ahorro en costes de implantación, y su principal desventaja es la seguridad, que debe ser mucho más exigente para evitar intrusos. Según su cobertura, las redes inalámbricas se pueden clasificar en diferentes tipos:
Figura 4. Tipos de redes inalámbricas. WPAN o Wireless Personal Area Network: Comunica cualquier dispositivo personal (computador, móvil, etc) con sus periféricos. Tecnología Bluetooth (IEEE 802.15). WLAN o Wireless Local Area Network: Tecnología Wifi (IEEE 802.11). Utiliza puntos de acceso y tarjetas de red wifi, todos compatibles entre sí y con Ethernet. Esta es su principal ventaja con LTE o Wimax, accesibles sólo mediante operador. Estándar
Año
Tecnología
Velocidad
IEEE 802.11b
1999
2,4 GHz
11 Mbps
IEEE 802.11g
2003
IEEE 802.11n
2009
2,4 y 5 GHz
600 Mbps
IEEE 802.11ac
2014
5 GHz WiFi 5G WiFi Gigabit
1,3 Gbps
54 Mbps
Tabla 4: Evoluciones del estándar wifi. WMAN o Wireless Metropolitan Area Network: Tecnologías WiMAX o LMDS. WWAN o Wireless Wide Area Network: Tecnologías UMTS o LTE.
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2.6
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TIPOS DE SERVICIOS DE UNA RED INFORMÁTICA
Para el usuario medio actual, no son desconocidos los servicios habituales que puede ofrecer una red informática, pero podemos hacernos una idea más detallada atendiendo a los servidores que proveen dichos servicios: Servidor de transferencia de archivos: Como el protocolo FTP. Servidor de impresión: Controla impresoras en red y cola de trabajos de impresión. Servidor de correo: Almacena, envía, recibe y enruta e-mails. Servidor de fax: Almacena, envía, recibe y enruta faxes. Servidor de telefonía: Realiza funciones de centralita electrónica, contestador, etc. Servidor proxy: Aumenta el rendimiento de ciertas operaciones (como priorizar documentos que se soliciten muy frecuentemente). También puede actuar como firewall, administrando el acceso a Internet: negando el acceso a sitios web y a usuarios específicos, por contenido, por horario, etc. Servidor de acceso remoto: Valida un usuario remoto en la red, y gestiona red VPN. Servidor web: Almacena y distribuye documentos HTML. Servidor de streaming: Distribuye multimedia (audio y video) en vivo, permitiendo la reproducción online del fichero sin tener que esperar a su descarga completa. Servidor de autenticación: Verifica permisos de un usuario. Servidor de servicios de red: Como por ejemplo servicio de directorio para gestión de recursos compartidos; servicio DHCP para la asignación de direcciones IP; o el servicio DNS para traducir direcciones IP a direcciones web. Servidor de base de datos: Almacena y relaciona datos indexados para consultas. Servidor de monitorización y gestión: Recibe mensajes de aviso y control de averías. Servidor de almacenamiento de red: Centraliza información, proporciona mejor gestión del espacio, e incluye medios de copia de seguridad.
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3.
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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
3.1. EL CABLEADO ESTRUCTURADO: DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS. Un Sistema de Cableado Estructurado (SCE) es aquella instalación o infraestructura utilizada como soporte físico de las redes LAN de cualquier empresa o edificio, y cuyo objetivo es ofrecer un medio de transmisión independiente del tipo de red o protocolo de comunicación que se utilice, y basado en la estandarización. Antes de que los SCE estuvieran concebidos como norma, existían muchos equipos específicos, conectores e incluso tipos de cable distintos para cada tipo de red. Los SCE eliminan este inconveniente y establecen estándares de conexión genéricos para todos los servicios que utilizan la red, dando un soporte común para la transmisión de señales tanto de sistemas de voz, como telemáticos y de control. Así, un SCE puede definirse como el conjunto de cables, canalizaciones, conectores, etiquetas, espacios (como salas o armarios) y demás elementos, que, cumpliendo determinados estándares, sean instalados para establecer una infraestructura de telecomunicaciones genérica en un edificio. Las ventajas que ofrece un SCE, por las que se caracteriza, son la independencia de proveedor, de protocolo y de tipo de red; la topología física, tipo estrella, que permite la implantación de cualquier topología lógica (bus o anillo); la flexibilidad de la instalación, la capacidad de crecimiento, el ahorro de costes, y la facilidad de administración y mantenimiento (resolución de averías). Las desventajas son inversión inicial elevada, amortización a medio-largo plazo, y necesidad de un estudio previo de diseño.
3.2
SERVICIOS SOPORTADOS POR UN SCE
Sistemas de voz: Centralita automática (PABX), telefonía analógica y digital (VoIP). Sistemas telemáticos o de datos: Redes LAN, acceso de banda ancha al exterior. Sistemas de control: Climatización, iluminación, control de accesos, alarmas. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Figura 5. Cableado no estructurado. Dificultad de mantenimiento.
Figura 6. Cableado estructurado. Facilidad de resolución de averías.
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3.3
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NORMATIVA DE LAS INSTALACIONES DE CABLEADO ESTRUCTURADO
Las normas hacen referencia tanto a los materiales a emplear (cables, conectores y equipos), como a su modo de instalación (topología, calidad de enlace y distancias). Al hablar de normativa debemos distinguir entre las normas de carácter obligatorio, y las de carácter recomendatorio. Las primeras se dictan por orden del Gobierno de España (o de la Xunta de Galicia), y dan lugar a Reglamentos publicados en Reales Decretos u Órdenes Ministeriales. Las segundas aparecen como resultado de acuerdos entre agentes del sector (fabricantes, usuarios, consultorías, etc), y son publicadas por organismos de normalización y estandarización con el objetivo de fomentar la interoperabilidad. Dejan de ser recomendaciones y pasan a obligaciones si lo dicta un Reglamento.
3.3.1 REGLAMENTOS QUE AFECTAN A LA INSTALACIÓN DE UN SCE - Reglamento de Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones, RD 346/2011. El RICT aplica en edificios comunitarios (acogidos a la Ley de Propiedad Horizontal), sean de uso residencial o no, y en particular (Anexo II del RICT) cuando se pretenda acceder a
servicios
de telefonía disponible al público
(STDP)
o
telecomunicaciones de banda ancha (TBA) a través de redes públicas gestionadas por operadores habilitados (Movistar, Vodafone, etc). Con carácter general, las redes de distribución, dispersión e interior de usuario (ésta realizada con cable de par trenzado), deberán cumplir la UNE-EN 50174. Además, los elementos cumplirán requisitos de características de la UNE-EN 50173. El RICT indica las comprobaciones y medidas que hacer al cableado estructurado para añadir a un análisis documentado: Diafonía, Pérdida de retorno, Atenuación, ACR (Attenuation-to-Crosstalk ratio), y ELFEXT (Equal Level Far End Crosstalk). - Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, RD 842/2002. El RICT nos recuerda guardar distancias de seguridad entre conducciones, realizar las conexiones equipotenciales y a tierra, y montar protección de sobretensiones.
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- Código Técnico de la Edificación, Seguridad en caso de incendio, RD 314/2006. El RICT nos recuerda que es obligatorio proteger los pasos de conductos a través de paredes y forjados que formen parte de un perímetro de contención del fuego. - Reglamento de compatibilidad electromagnética de equipos, RD 186/2016. El RICT nos recuerda guardar distancias con fuentes de interferencias como motores eléctricos, y recomienda usar siempre equipos homologados.
3.3.2 ORGANISMOS NORMALIZADORES EN MATERIA DE TELECOMUNICACIONES A nivel nacional: En España AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación). Publica normas españolas (UNE). En Alemania DIN, por ejemplo. A nivel europeo: El Comité Europeo de Normalización Electrotécnica, CENELEC. Sus miembros son los organismos de nivel nacional. Publica normas europeas (EN), de obligado cumplimiento para sus países miembros, que las suscribirán (UNE-EN). A nivel internacional: La Organización Internacional de Estandarización (ISO), Comité Electrotécnico Internacional (IEC) y Unión Internacional de Teleco (UIT). A nivel americano: El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), el Instituto de Estándares Nacionales de América (ANSI), la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA), y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA).
(Espacio deliberadamente dejado en blanco)
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3.3.3 NORMAS DESTACADAS: ANSI/EIA/TIA 568 y UNE-EN 50173 Norma UNE-EN
Descripción
Norma ANSI
50173-1
Requisitos generales de elementos de sistemas de cableado vertical-troncal.
568-0.D
Requisitos generales de sistemas de cableado.
50173-2 50173-3
Otros sistemas: cableado horizontal. En edificios de oficinas. En instalaciones industriales.
568-1.D 568-2.C 568-3.D 568-4.C
Edificios comerciales. Cableado de par trenzado. Cableado de fibra óptica. Cableado de coaxial.
50173-4
En hogares.
570
Residencial.
50173-5
En centros de datos.
942
Data centers.
50173-6
En grupos de edificios.
758
Cableado de planta externa.
50174-1
Requisitos para la especificación, instalación, documentación y mantenimiento.
569
Espacios y canalizaciones para los sistemas de cableado.
50174-2
Planificación de instalación en interior.
606
Etiquetado y documentación.
50174-3
Planificación de la instalación exterior. 607
Puestas a tierra para telecomunicaciones.
50310
Redes equipotenciales y puestas a tierra para telecomunicaciones.
50346
Certificación ensayo de SCE.
TSB-67
Descripción
Pruebas y certificaciones.
Tabla 5: Comparación de normas UNE-EN y ANSI sobre cableado estructurado. Las normas ANSI fueron las primeras, ceñidas al ámbito americano. Basándose en ellas, la ISO emitió el Estándar ISO 11801, y después CENELEC emitió la 50173. CONTEXTO PARA EL USO DE LAS NORMAS UNE-EN DE TELECOMUNICACIONES: Fase de diseño del edificio:
50310
Fase de diseño del cableado: 50173 (topología, prestaciones, requisitos) Fase de especificación:
50174-1 (requisitos para instalador y propietario)
Fase de planificación:
50174-2, 50174-3, y 50310
Fase de implementación:
50174-2, 50174-3, 50310, y 50346
Fase de operación:
50174-1 (requisitos para el propietario del edificio)
La UNE-EN 50173-1, especifica la estructura y configuración de los subsistemas de cableado vertical, y los requisitos de prestaciones de enlace y de componentes. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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3.4
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CATEGORÍAS Y CLASES
Las categorías hacen referencia a la calidad del material y resto de componentes (conectores, latiguillos, patch panels, etc), utilizados para implementar el sistema. Vienen fijadas por el fabricante del material en laboratorio, e indican sus prestaciones en función de características mecánicas y eléctricas. Esta clasificación se utiliza en todas las normas: EIA/TIA 568, ISO/IEC 11801 y UNE-EN 50173. Las clases hacen referencia a las prestaciones del sistema ya instalado. Dependen de la categoría del material, pero también de la habilidad con que ha sido instalado. La clasificación por clases sólo la usan las normas ISO/IEC 11801 y UNE-EN 50173. Digamos que se compra el material por categorías, pero el enlace/canal o instalación, se certifica por clases. Así, una instalación dada nunca tendrá una clase superior a la categoría del material utilizado, por los defectos en el montaje. Categoría
Clase
Frecuencia
Aplicaciones
En desuso En desuso
1
A
100 kHz
Líneas telefónicas Módem de banda ancha
2
B
1 MHz
RDSI TokenRing 4 Mbps
3
C
16 MHz
10BASE-T Ethernet (10 Mbps)
20 MHz
TokenRing 16 Mbps
4
Alcance
150 m
Notas
ISO 11801 En desuso
5
D
100 MHz
100BASE-T Fast Ethernet (100 Mbps)
100 m
En desuso
5e
D
100 MHz
100BASE-T Fast Ethernet 1GBASE-T Gigabit Ethernet
100 m
ISO 11801
6
E
250 MHz
1GBASE-T Gigabit Ethernet (1 Gbps)
100 m
ISO 11801
6a
E
500 MHz
10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps)
55 m
ISO 11801
7
F
600 MHz
10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps)
100 m
ISO 11801
7a
F
1000 MHz
10 Gigabit Ethernet (10 Gbps) 40 Gigabit Ethernet (40 Gbps)
En desarrollo
BCT-C
3000 MHz
Coaxial
ISO/CENELEC
OF-300
Fibra óptica
300 m
ISO/CENELEC
OF-500
Fibra óptica
500 m
ISO/CENELEC
2000 m
ISO/CENELEC
0F-2000 Fibra óptica OM1
Fibra óptica
Fast, Gigabit, 10G Ethernet
2000, 300, 30 m
ISO/CENELEC
OM2
Fibra óptica
Fast, Gigabit, 10G Ethernet
2000, 600, 90 m
ISO/CENELEC
OM3
Fibra óptica
40 Gigabit Ethernet (40 Gbps)
300 m
ISO/CENELEC
Tabla 6: Categorías y clases. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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3.5
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TOPOLOGÍA DE UN SCE
3.5.1 ELEMENTOS FUNCIONALES TRONCALES (UNE-EN 50173-1) Repartidor de Campus (RC) o Campus Distributor (CD): Cuando existe, es el repartidor (entendido como conjunto de componentes usado para conectar cables) desde el que surge el cableado troncal de campus. Cableado Troncal o Backbone de Campus: Cuando existe, se extiende desde el Repartidor de Campus (RC) a los Repartidores de Edificio (RE). Incluye cables, sus terminaciones mecánicas en el RC y el RE, y los latiguillos de parcheo asociados. Pero no incluye los latiguillos de equipo que se usen para conectar los equipos de transmisión (dispositivos electrónicos activos), pues son específicos de la aplicación y por tanto no se consideran parte del sistema de cableado estructurado. Repartidor de Edificio (RE) o Building Distributor (BD): Origen del backbone edificio. Cableado Vertical, Troncal o Backbone de Edificio: Conecta el Repartidor de Edificio (RE) a los Repartidores de Planta (RP). Incluye cables, sus terminaciones mecánicas en RE y RP, y los latiguillos de parcheo asociados. No incluye los latiguillos de equipo que se usen para conectar los equipos de transmisión, pues son específicos de la aplicación y no se consideran parte del sistema de cableado estructurado. Repartidor de Planta (RP) o Floor Distributor (FD): Repartidor empleado para realizar las conexiones entre el subsistema de cableado vertical (UNE-EN 50173-1), y otros subsistemas de cableado como el horizontal (UNE-EN 50173-2).
Figura 7. Estructura y estructura jerárquica de los elementos troncales.
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3.5.2 ELEMENTOS FUNCIONALES HORIZONTALES (UNE-EN 50173-2) Cableado Horizontal: Se extiende desde el Repartidor de Planta (RP) hasta las Tomas de Telecomunicaciones (TO), o, si existen, hasta los Puntos de Consolidación (CP). Incluye los cables horizontales, sus terminaciones mecánicas en RP y TO, y los latiguillos de parcheo asociados. No incluye los latiguillos de equipo que se usen para conectar los equipos de transmisión. Punto de Consolidación o Consolidation Point (CP): Punto de conexión situado entre un RP y una TO. Equivale a un registro de paso desde el que atender varias TO. Toma de Telecomunicaciones o Telecommunications Outlet (TO): Dispositivo fijo de conexión en el cual termina el cableado horizontal, y al que se conectarán los equipos terminales (TE, Terminal Equipment), como ordenadores, teléfonos, etc. Marca el punto de acceso del usuario al sistema de telecomunicaciones.
Figura 8. Estructura y estructura jerárquica del cableado horizontal.
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3.5.3 ESTANCIAS, ÁREAS Y ESPACIOS DE TELECOMUNICACIONES Acometida de Entrada al Edificio (AEE) o Building Entrance Facility (BEF): Es el punto a través del cual acceden los servicios externos a la red del edificio. Cuarto de Equipos o Equipment Room (ER): Estancia utilizada para albergar el RC, el RE, y los principales equipos de telecomunicaciones (PABX, servidores, etc). Puede albergar también el RP. Incluye los cables y accesorios necesarios para conectar el edificio a una red de servicios externos, bien sea a una red de Campus, bien a una red de telecomunicaciones pública (STDP o TBA). En este último caso, su diseño debe atenerse a los requisitos de la legislación nacional (RICT). Cuarto de Telecomunicaciones o Telecommunications Room (TR): Espacio utilizado para albergar el RP y la electrónica de red (equipos de comunicaciones como switches o routers). Área de Trabajo o Working Area (WA): Espacio del edificio donde los usuarios interactúan con los equipos terminales. Aquí se instalan las TO.
Figura 9. Espacios de telecomunicaciones y elementos funcionales.
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Topología de un SCE según norma UNE-EN 50173.
Topología de una ICT según RICT, RD 346/2011.
Figura 10. Comparativa de topologías de un SCE y una ICT.
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3.6
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REQUISITOS DE DISEÑO E INSTALACIÓN SEGÚN UNE-EN 50174
Cuando el cableado troncal se instala de acuerdo con la serie de Normas UNE-EN 50174, se garantiza el cumplimiento de los requisitos de prestaciones especificados por las clases. CABLES RECONOCIDOS POR LA NORMATIVA Cable de par trenzado Clase D (Categoría 5) o superiores Fibra óptica Clases OF-300, OF-500, OF-2000 LONGITUDES MÁXIMA DE LOS CABLES: Según los puntos que interconectan: MEDIO
RC-RP (m)
RC-RE (m)
RE-RP (m)
RP-TO (m)
Fibra óptica
2.000
1.700
300
-
UTP Voz
800
500
300
90
UTP Datos
90
-
-
90
En todo caso, la longitud máxima del cable troncal dependerá de la longitud de los latiguillos que formen parte del canal, y, para cada Clase, se calculará según fórmulas de la norma UNE-EN 50173. Se estimará una longitud de 10 m para interconexiones del cableado horizontal, entre la parte dentro del RP, y entre la TO y el TE.
Figura 11. Distancias de enlace y canal horizontal.
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ESPECIFICACIONES DEL ÁREA DE TRABAJO Incluirá 2 TO (teléfono y datos), y 2 tomas de alimentación eléctrica, por usuario o por cada 10 m2. Las tomas serán RJ45 para cable UTP, y RJ49 para STP/FTP. CANALIZACIONES: Para cableado horizontal, se permite el uso de sistemas bajo suelo, sistemas de suelo técnico o falso techo, tubos metálicos o de PVC, y canales perimetrales. Para cableado backbone de edificio, se permite el uso de tubos metálicos y de bandejas. TUBOS: No habrá más de 30 m, ni más de 2 curvas de 90º, entre cajas de registro. Mantendrán un hilo guía o cable fiador. Su sección debe permitir un margen del 50% para ampliaciones, sin exceder el 75% de su capacidad. Será tubo metálico en conducciones empotradas en suelo. CANALETAS: Margen del 25% para atender futuras ampliaciones, sin exceder el 75% de su capacidad de carga. El 40 y 60% en canaletas perimetrales. BANDEJAS: Se mantendrá un margen del 25% para atender futuras ampliaciones. Los cables se embridarán cada 50 cm en horizontal, y 30 cm en vertical, sin aprisionar los cables. En todos los casos de canalizaciones, imprescindible recordar cumplir las normativas cortafuego y de apantallamiento. CUARTOS DE TELECOMUNICACIONES: Como mínimo 1 por planta, para cubrir hasta 1.000 m2. Su tamaño depende del área que cubran, con una superficie mínima de 3 x 2,2 m para atender 500 m2. Acondicionados y con toma de tierra. Los repartidores están instalados en armarios metálicos tipo Rack. Las conexiones se realizan mediante patch-panels. Cálculo de armarios necesarios: - Una unidad de armario (1U) por cada 24 tomas de usuario. - Un pasahilos por cada 24 tomas de usuario. - 1U por cada 50 usuarios para el panel telefónico. - 1U por cada 24 tomas de datos para la electrónica de red. - 1U por cada 12 enlaces de fibra. - 1U por cada 6 tomas eléctricas. - 30% de reserva. - Un armario puede contener hasta 42 U. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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3.7
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ESPECIFICACIONES DEL RICT PARA LOS CABLES
Serán libres de halógenos, baja emisión de humos, y no propagadores de la llama. Los cables de las redes de distribución y dispersión realizadas en par trenzado, utilizarán cables como mínimo de 4 pares y categoría 6 (clase E), cumpliendo la UNE-EN 50288-6-1 (cables para instalación horizontal y vertical en edificios). Los de las realizadas en coaxial, serán de los tipos RG-6, RG-11 y RG-59, cumpliendo la UNE-EN 50117-2-1 (para interior) y 50117-2-2 (para exterior). Los de las realizadas en fibra óptica, utilizarán cables multifibra de hasta 48 fibras, del tipo monomodo, categoría A2 ó B3, norma UIT G.657, compatible con G.652.D. Los cables de la red interior de usuario realizada en par trenzado, utilizarán cables como mínimo de 4 pares y categoría 6 (clase E), normas UNE-EN 50288-6-1 y UNE-EN 50288-6-2 (cables para instalación en área de trabajo y conexionado). Los de la realizada en coaxial, serán del tipo RG-59, normas UNE-EN 50117-2-1 (cables para distribución interior) y 50117-2-2 (cables para distribución exterior).
3.8
FASES DEL DISEÑO DE UNA RED DE CABLEADO ESTRUCTURADO - Estudiar las necesidades del cliente - Verificar el espacio físico a cubrir por el cableado - Realizar la planificación global - Consideraciones de cableado: tipo, canalización, topología. - Ubicación de distribuidores. - Previsión de puestos de trabajo y TOs - Consideraciones de seguridad: tendido eléctrico, supuesto de incendio. - Consideraciones económicas: ingeniería, materiales, dirección de obra, tendido y puesta en funcionamiento, certificación final, mantenimiento. - Implementar el diseño - Realizar la instalación según normativa (UNE-EN 50174) - Certificar la red por empresa ajena a la empresa instaladora.
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4.
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ELEMENTOS DE LAS REDES
Los componentes de una red pueden clasificarse en cinco categorías principales: hosts, periféricos, medios de transmisión, dispositivos de red (o medios de interconexión), y elementos de anclaje y canalización.
4.1
LOS HOSTS
El término host es un nombre genérico para referirse a los principales dispositivos utilizados por los usuarios finales. Como ejemplos podemos citar los PCs o las impresoras de red. Cada host tiene asignada una dirección, y sólo aceptará los mensajes dirigidos a él, ignorando el resto de mensajes.
4.2
LOS PERIFÉRICOS
No se comunican directamente con la red sino con el host al que están conectados, y dependen de él. Como ejemplo podemos citar las webcams e impresoras locales.
4.3
LOS DISPOSITIVOS DE RED
Transmiten y controlan el tráfico de datos en la red. Entre ellos podemos citar: Tarjetas de interfaz de red o NIC (Network Card Interface): Conectan a un usuario físicamente a la red, posibilitan el acceso, y direccionan el tráfico de datos. Cada tarjeta tiene un identificador único o dirección MAC (Media Access Control), que le es asignada por su fabricante. La MAC se entiende como dirección física, pues es independiente al protocolo de conexión utilizado. Específica para cada tipo de red. Repetidores o REPEATERS: Permiten aumentar el alcance de la conexión, recibiendo y retransmitiendo las señales para evitar su degradación, como los repetidores wifi. Puentes de red o BRIDGES: Permiten interconectar segmentos de red. Una tabla de direcciones MAC indica dónde se ubica cada una. Se pueden usar entre redes que usen protocolos idénticos, aunque los hay para conversiones específicas (EthernetTokenRing, por ejemplo). DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Pasarelas, puertas de enlace o GATEWAYS: Proporcionan conexión entre redes, es decir, dotan de acceso a una red exterior a las máquinas de una red LAN. Traducen la información del protocolo utilizado en la red inicial, al protocolo usado en la red destino. Mediante el llamado “enmascaramiento de IP”, todos los equipos de la red LAN salen con una única IP externa. En entornos domésticos, los routers se encargan de hacer esta función. Concentradores o HUBS: Conectan los hosts en una red estrella. Son dispositivos simples que aceptan una señal por un puerto y la emiten a todos los demás. Conmutadores o SWITCHES: Conectan los hosts en una red estrella, pero, a diferencia de los hubs, el switch reenvía el mensaje a su host específico, disminuyendo considerablemente el tráfico de red. Enrutadores o ROUTERS: Conectan una red local con otras redes. Deciden cuál de las redes conectadas es la mejor opción para reenviar un mensaje hacia su destino. Puntos de acceso wifi o ACCESS POINTS: Interfaces de conexión WLAN, generan la señal inalámbrica.
4.4
LOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Proporcionan soporte para la conexión entre los hosts y los dispositivos de red. Pueden ser guiados o cableados, y no guiados o inalámbricos.
4.4.1 MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS O CABLEADOS Se dividen fundamentalmente en medios de transmisión en cobre (que transmiten señales eléctricas, y se dividen a su vez en par trenzado y coaxial), y medios de transmisión en fibra óptica (que transmite señales de luz).
4.4.1.1
MEDIOS DE TRANSMISIÓN EN COBRE
Como decíamos, son principalmente el cable coaxial y el cable de par trenzado.
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El cable coaxial ofrece las mejores prestaciones de los cables de cobre, especialmente para alta frecuencia. Se compone de un conductor central, un dieléctrico, conductor exterior y cubierta. El conductor exterior se utiliza para confinar la energía dentro del cable, evitando perturbaciones en la señal (y para ello debe conectarse a tierra). La diafonía apenas origina problemas en los coaxiales, sin embargo, permanecen los problemas originados por la desadaptación de impedancias, por ello se tapan las conexiones con cargas de impedancia característica (típicamente, 50 ó 75 ohmios). A pesar de sus buenas prestaciones, su dificultad de manejo y agregación de pares, unido a un precio más elevado, lo han relegado a aplicaciones más específicas (como el RTV) frente al cable de par trenzado.
Figura 12. Sección de un cable coaxial.
El cable de par trenzado, es el más usado en instalaciones de SCE. Un par trenzado se compone de dos conductores entrelazados en forma de hélice. Así anula las interferencias externas y la diafonía de los cables adyacentes. Un cable de par trenzado está formado por un grupo de pares trenzados, generalmente 4 (8 hilos en total), cada uno identificado mediante un color. Hay varios tipos de cable en función de la protección a las interferencias:
Figura 13. Tipos de cable de par trenzado: UTP, STP, FTP, SFTP. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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El UTP, par trenzado sin apantallar (Unshielded Twisted Pair), es el más común y el más utilizado. Sus ventajas son bajo costo y fácil manejo. Sus desventajas son mayor tasa de error, y limitaciones para trabajar grandes distancias sin repetidores. El par trenzado apantallado utiliza una malla o lámina conductora para cubrir los conductores, como los cables coaxiales. Así reduce la tasa de error en transmisión, aunque encarece el coste de fabricación y dificulta manejo y conexionado. Existen variedades de este tipo de cable, en función del grado de apantallamiento: - STP, Shielded Twisted Pair: una lámina metálica recubre cada par. - FTP, Foiled Twisted Pair: una lámina metálica recubre todos los pares. - SFTP, Shielded & Foiled Twisted Pair: se recubre cada par, y el conjunto. Los cables de par trenzado se clasifican en diferentes categorías en función de sus características eléctricas y mecánicas: 3, 4, 5, 5e, 6, 6a, 7 y 7a. Su conexión podemos hacerla de dos maneras, según el orden en que se coloque cada conductor en la clavija en el momento del crimpado:
Figura 14. Esquemas de conexión del cable de par trenzado para redes Ethernet.
La diferencia entre ellos se encuentra en la ubicación de los pares verde y naranja, que están cambiados. El estándar T658A es el más usado, entre otras cosas por proporcionar compatibilidad entre conectores RJ-45 y RJ-11. Cuando las funciones de los equipos a conectar sean iguales (como por ejemplo para conectar directamente dos PCs o dos routers), haremos uso de las dos normas, la T568A por un lado del cable, y la T568B por el otro: cable cruzado. Cuando las funciones de los equipos a conectar sean diferentes (como por ejemplo para conectar un PC a un hub, o switch a router), podemos usar cualquiera de los dos estándares, pero el mismo en ambos extremos: cable directo.
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4.4.1.2
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PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN EN COBRE
Varios parámetros pueden afectar a la transmisión, distorsionando la señal, por lo que el cable utilizado deberá ofrecer la protección adecuada en cada caso. Estos parámetros son: atenuación, impedancia característica, ruido, diafonía, pérdidas de retorno, y retardo de propagación. Atenuación: Pérdida de potencia con la distancia. En cobre, aumenta con la frecuencia. Limita la longitud máxima de cable a utilizar. Impedancia característica: Viene determinada por la geometría de los conductores. La más conocida es la de los cables coaxiales en sistemas RTV, que obliga a tapar las conexiones no utilizadas con cargas de 75 Ω (ohmios). Una desadaptación de impedancias, provoca pérdida de energía de la señal. Ruido: Un cable de cobre actúa como una antena, por lo que puede recibir radiaciones electromagnéticas que interfieren la señal con armónicos. Diafonía o crosstalk: Tipo especial de ruido. Se produce cuando la señal transmitida a través de un par, aparece en otro. Dos tipos, dependiendo de si la medimos en el mismo extremo desde el que estamos enviando la señal, o en el extremo contrario: paradiafonía, o extremo cercano (NEXT), y telediafonía, o extremo lejano (FEXT). Relación atenuación-ruido o Atenuation-Crosstalk Ratio (ACR): Representa el margen de funcionamiento de un cable, definido como la distancia en decibelios entre atenuación y diafonía. Si no hay margen, el ruido pesará más que la señal.
Figura 15. Atenuation-Crosstalk Ratio. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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Pérdidas de retorno: Medida de la cantidad de energía reflejada con respecto a la inicialmente transmitida, debido a imperfecciones del cable. Se mide en dBs. Retardo de propagación: Tiempo que tarda la señal en ser transmitida de un punto a otro. Especialmente importante en señales enviadas al mismo tiempo por dos pares diferentes, pues aplicaciones como Gigabit Ethernet, que utiliza cuatro pares, necesitan que la señal llegue de manera simultánea para la sincronía.
4.4.1.3
TRANSMISIÓN EN FIBRA ÓPTICA
Proporciona mayor ancho de banda con menos pérdidas que los sistemas de cobre, lo que permite mayor tasa de transferencia de datos a más largas distancias. Además es inmune a interferencias electromagnéticas, por lo que no sufre diafonía, su bajo peso y tamaño facilitan su manejo, y, al no transmitir señales eléctricas, es posible su utilización en ambientes peligrosos o inflamables. Su desventaja es el coste de equipos y herramientas, por el procedimiento de conexionado, y por la necesidad de conversión de la señal óptica en eléctrica. Hay dos tipos principales de fibra óptica: monomodo y multimodo. Fibra monomodo: su ancho de banda supera las decenas de gigabits por segundo. Permite la transmisión simultánea de varios canales utilizando diferentes longitudes de onda. Se utilizan mayoritariamente para comunicaciones a muy alta velocidad y largas distancias. El Reglamento ICT 346/2011 especifica usar este tipo de fibras. Fibra multimodo: tiene más dispersión y menor ancho de banda.
4.4.1.4
PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN EN FIBRA ÓPTICA
Atenuación: Se mide en dB/km y depende de la longitud de onda de la luz. Ancho de banda: Se mide en MHz/km, y por tanto depende de la distancia. Pérdidas de retorno: Como en el cobre, debida a reflexiones por defectos del cable. Dispersión: Parámetro propio de la fibra, que determinará su ancho de banda, se debe a la diferencia de velocidad de propagación del rayo de luz.
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4.4.2 MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS O INALÁMBRICOS La transmisión se lleva a cabo mediante antenas y ondas electromagnéticas, en forma de ondas de radio (orden del MHz) o de microondas (orden del GHz). Los parámetros más importantes que afectan a la señal son: Atenuación: La intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia al foco emisor. Absorción: La intensidad disminuye (tanto más cuanto mayor sea su frecuencia) por los choques con las partículas atmosféricas (como por ejemplo con la lluvia). Reflexión: Las ondas se reflejan, por lo que a un punto pueden llegar dos ondas: directa y reflejada. Si llegan con gran diferencia de tiempo se causan interferencias. Los tipos de modulación tratan de evitar este problema (que hace que no podamos sintonizar en el mismo dial la misma emisora cuando vamos en coche). Difracción: Las olas del mar rodean un obstáculo, más cuanto más baja sea la frecuencia. Por esto la cobertura móvil en interiores mejora con frecuencias bajas.
(Espacio deliberadamente dejado en blanco)
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LOS ELEMENTOS DE ANCLAJE Y CANALIZACIÓN
4.5.1 CONECTORES Son parte importante del sistema de cableado ya que conectan los diferentes subsistemas. Una incorrecta instalación de los conectores (por mal conexionado, o por utilización de conectores de categoría inferior al cableado) redundará en un empeoramiento de la calidad del enlace, y degradación de la Clase. Los conectores para cable UTP son los denominados conectores RJ. Destacan el RJ11 (telefonía) y el RJ45 (datos), según se utilicen 4 u 8 hilos. También se utiliza el RJ49 para cables de 8 hilos apantallados (FTP).
Figura 16. Conectores FTP y UTP: RJ49 y RJ45 Los conectores disponibles para fibra óptica son muy variados, destacando: - ST: utilizados en las redes más antiguas. - SC: para transmisión de datos de manera general, obligatorios por RICT. - FC: se usa en la transmisión de datos y en telecomunicaciones. - VF: optimiza el contacto entre las fibras.
Figura 17. Conectores para fibra óptica.
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4.5.2 CONDUCTOS: CANALETAS, BANDEJAS Y TUBOS Los conductos protegen a los cables de agresiones físicas y electromagnéticas. Canaletas: Usadas en instalaciones vistas o industriales. Permiten fácil acceso a los cables. Son cerradas, de PVC o metálicas. Estas últimas protegen de interferencias, en cuyo caso deben conectarse a tierra. Importante usar los accesorios de montaje para esquinas, pues recortar y encastrar a tope reduce la sección útil.
Figura 18. Canaleta de PVC. Bandejas metálicas: Se utilizan principalmente en suelos y techos técnicos, aunque también en instalaciones vistas. No cubren el cable, que debe sujetarse con bridas.
Figura 19. Bandeja metálica perforada y bandeja de rejilla “Rejiband”.
Tubos: Pueden usarse en instalaciones vistas, con tubo rígido metálico o de PVC. Tubo corrugado no se recomienda a más de 6 m, por abrasión al pasar los cables. Suelo técnico: Elevado sobre el forjado, permite incluso la refrigeración de equipos.
Figura 20. Suelo técnico en oficina, y en data center. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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4.5.3 ARMARIOS DE DISTRIBUCIÓN, BASTIDORES O RACKS Envolvente metálica con soportes utilizada para alojar los paneles de conexión (patch panels) de los repartidores, y los demás equipos de comunicaciones de red. Su anchura está normalizada: interior de 19” (482 mm), y exterior de 600 mm. También su división interior, medida en Unidades de Rack (U), cada una igual a 1,75” (4,45 cm de alto), y con la cual se representa la capacidad de equipamiento. La altura y profundidad del armario es variable. Dispone de aberturas para la refrigeración de los equipos, canales para el paso de cables, y proporciona seguridad de acceso a los equipos (cierre con llave, blindaje), a la vez que posibilidades de ampliación modular.
Figura 21. Dimensiones y ejemplo de distribución interior de un armario tipo Rack.
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4.5.4 REGLETAS DE CONEXIÓN Y CORTE Se emplean especialmente para cableado de voz, montadas de manera modular sobre carril, dentro de armarios o registros. Deben ser de la misma categoría que el resto de los elementos del cableado estructurado. El método de conexión del cable es por retirada de aislante, automática al presionar con la herramienta de inserción. Es el mismo método de conexión que utilizan los paneles de parcheo o las TO.
Figura 22. Regleta de conexión y corte. Repartidor modular. Herramienta de inserción.
4.5.5 PANELES DE CONEXIÓN, DE PARCHEO O PATCH-PANELS Constituyen el elemento de interconexión básico de redes, conectando todos los cables de la instalación con los dispositivos de electrónica de red. Se ubican en los armarios de distribución.
Figura 23. Panel de parcheo o patch-panel.
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4.5.6 HERRAMIENTAS Y EQUIPOS DE COMPROBACIÓN DE REDES Tester de par trenzado: Una señal luminosa nos muestra si hay conexión para cada hilo del cable. Su precio oscila entre los 8 y los 60 euros.
Figura 24. Tester de red.
Cualificador o comprobador de cables y redes: Realiza pruebas de mapa de cableado (ping, traceroute, etc) y pruebas de rendimiento, para par trenzado y fibra óptica. Su precio oscila entre los 450 y los 3.000 euros.
Figura 25. Comprobador de cables y redes. Certificador de redes: Mide los parámetros de calidad de la transmisión y puede presentar un informe de certificación de la calidad de los enlaces y de la red. Su precio oscila entre los 2.500 y los 12.000 euros.
Figura 26. Certificador de redes. DESARROLLO DE PROYECTOS DE REDES DE VOZ Y DATOS EN EDIFICIOS - ELES0110 PROF. ANGEL ARAÚJO, ACADEMIA POSTAL
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BIBLIOGRAFÍA
Instalaciones de telecomunicaciones para edificios Fernández Valdivielso, C.; Matías Maestro, I.R. Editorial Marcombo, 2012 Planificación y administración de redes Molina Robles, F.J. Editorial Ra-Ma, 2010 Curso de Introducción a Redes Cisco Networking Academy Documento en página web consultado en febrero de 2017 http://ecovi.uagro.mx/ccna1/index.html Red de computadoras Documento en página web consultado en febrero de 2017 https://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_computadoras Digital modulation methods Documento en página web consultado en febrero de 2017 https://en.wikipedia.org/wiki/Modulation#Digital_modulation_methods Data transmission Documento en página web consultado en febrero de 2017 https://en.wikipedia.org/wiki/Data_transmission Imágenes extraídas de webs con licencia creative commons, de normas (UNE, RICT), y de fabricantes o distribuidores: Grupo Cofitel, HT Instruments, Cablematic, y Rejiband.
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