Redes Locales Básico

Juan Camilo Ramírez Vélez

2013

La transmisión de datos es el proceso de comunicar datos entre dos puntos por medio de un medio de comunicación. Existen diferentes medios de transmisión y cada uno de ellos tiene los siguientes parámetros a considerar:

Espectro de un medio: Es el rango de frecuencias que atraviesan de manera satisfactoria por el medio de transmisión.

Ancho de Banda: El ancho de banda absoluto es la diferencia entre la mayor y menor frecuencia del espectro del medio. El relativo es donde se concentra la mayor parte de la señal.

Los medios de transmisión se pueden clasificar de manera global en dos grandes tipos:

Guiados y No Guiados

Los medios guiados se caracterizan porque confinan los datos a caminos físicos específicos. Ejemplos de medios guiados son los cables y los medios de fibra óptica. Los sistemas de TV por cable usan medios guiados.

Es tal vez el medio de comunicación de datos más usado, en razón a su bajo costo y a la buena calidad de transmisión. En general, el cable es la elección más lógica dentro de un edificio. No obstante, puede no ser posible enviar un cable entre dos edificios que están en lados opuestos de una vía pública o en circunstancias más complejas como cuando se encuentran en diferentes continentes!!!

TIPO DE CABLESTIPO DE CABLES

Los cables se pueden clasificar en dos grandes categorías: los conductores eléctricos y los cables de fibra óptica. En la primera categoría tenemos los cables trenzados (twisted pair) y el cable coaxial.

Es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el más común. Consiste en dos alambres de cobre o a veces de aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximadamente. Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos1. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta común de PVC (Poli cloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de 2, 4, 8, hasta 300 pares). Un ejemplo de par trenzado es el sistema de telefonía, ya que la mayoría de aparatos se conectan a la central telefónica por medio de un par trenzado. Actualmente, se han convertido en un estándar en el ámbito de las redes LAN (Local Area Network) como medio de transmisión en las redes de acceso a usuarios (típicamente cables de 2 ó 4 pares trenzados). A pesar que las propiedades de transmisión de cables de par trenzado son inferiores, y en especial la sensibilidad ante perturbaciones extremas, a las del cable coaxial, su gran adopción se debe al costo, su flexibilidad y facilidad de instalación, así como las mejoras tecnológicas constantes introducidas en enlaces de mayor velocidad, longitud, etc.

Hay dos tipos de cable trenzado

El cable trenzado apantallado (STP2): El cable STP va recubierto por una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ohm. El nivel de protección del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es más costoso y requiere más instalación. La pantalla del STP, para que sea más eficaz, requiere una configuración de interconexión con tierra (dotada de continuidad hasta el terminal).

Generalmente se conecta usando conectores RJ49. Es utilizado generalmente en las instalaciones de procesos de datos que tengan problemas de interferencia electromagnética (EMI) por su capacidad y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas, pero el inconveniente es que es un cable robusto, caro y difícil de instalar.

El cable trenzado no apantallado (UTP3): El cable UTP es muy similar al usado en las instalaciones telefónicas. De hecho, en instalaciones telefónicas nuevas es posible usar el cable telefónico instalado para el sistema telefónico como cable para redes de datos. El cable UTP par trenzado es más simple y empleado. No cuenta con ningún tipo de pantalla adicional y tiene una impedancia característica de 100 Ohmios. El conector más frecuente con el UTP es el RJ45, aunque también puede usarse otro (RJ11 y otros), dependiendo del adaptador de red.

Es sin duda el que hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo accesibilidad y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo, a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente. El cable UTP es el más utilizado en telefonía

El cable UTP viene categorizado en 8 niveles (UTP 1 a UTP 7). Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia.

Categoría 1: Este tipo de cable esta especialmente diseñado para redes telefónicas, es el típico cable empleado para teléfonos por las compañías telefónicas. Alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps.

Categoría 2: De características idénticas al cable de categoría 1. Categoría 3: Es utilizado en redes de computadores de hasta 16 Mbps. de

velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz. Categoría 4: Esta definido para redes de computadores tipo anillo como Token

Ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps. Categoría 5: Es un estándar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es

capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps. con un ancho de banda de hasta 100 Mhz. Este tipo de cable es de 8 hilos, es decir cuatro pares trenzados.

Categoría 5e: Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y las interferencias. Esta categoría no tiene estandarizadas las normas aunque si esta diferenciada por los diferentes organismos.

Categoría 6: No esta estandarizada aunque ya se está utilizando. Se definirán sus características para un ancho de banda de 250 Mhz.

Categoría 7: No esta definida y mucho menos estandarizada. Se definirá para un ancho de banda de 600 Mhz. El gran inconveniente de esta categoría es el tipo de conector seleccionado que es un RJ-45.

En esta tabla podemos ver para las diferentes categorías, teniendo en cuenta su ancho de banda, cual sería las distancias máximas recomendadas sin sufrir atenuaciones que hagan variar la señal:

Ancho Banda 100 Khz 1 Mhz 20Mhz 100 Mhz

Categoría 3 2Km 500m 100m No existe

Categoría 4 3Km 600m 150m No existe

Categoría 5 3Km 700m 160m 100m

Está basado en estándares telefónicos que son maduros y bien establecidos. Los materiales son de fácil consecución y hay un amplio número de personas capacitadas para su instalación.

Es posible usar cableado telefónico existente si este es de buena calidad.

UTP es el tipo de cableado más económico. El costo del cableado STP es mayor (comparable al de cableado coaxial que veremos más adelante).

En el caso del cableado STP puede ser costoso y difícil de trabajar con el.

UTP es el medio más expuesto a interferencias EMI

por lo que no debe ser usado en ambientes con alta EMI como fábricas, cerca de motores, etc.

El cableado trenzado es visto como el menos

aconsejable para transmisiones de alta velocidad. No obstante la tecnología está avanzando mejorando las velocidades que se pueden alcanzar sobre este tipo de cableado.

Como puede verse en la siguiente gráfica, este cable es llamado coaxial porque dos conductores compartes un mismo eje (COmmon AXis). Este cable está estructurado de la siguiente manera visto de adentro hacia fuera: Conductor Central: Un núcleo de cobre sólido, o de acero con capa de cobre, o bien de una serie de fibras de alambre de cobre entrelazadas (que dan más flexibilidad y facilidad de instalación) dependiendo del fabricante. Capa Aislante: Es una capa de aislante que recubre el núcleo o conductor, generalmente de material de polivinilo, este aislante tiene la función de guardar una distancia uniforme del conductor con el exterior, manteniendo además el conductor central y el conductor externo en una relación coaxial muy precisa. Conductor exterior o blindaje: Es una capa de blindaje metálico, generalmente cobre o aleación de aluminio entretejido (a veces solo consta de un papel metálico) cuya función es la de mantenerse lo mas apretado posible para eliminar las interferencias, además de que evita de que el eje común se rompa o se tuerza demasiado, ya que si el eje común no se mantiene en buenas condiciones, trae como consecuencia que la señal se va perdiendo, y esto afecta la calidad de la señal. Recubrimiento: De color negro en el caso del cable coaxial delgado o amarillo en el caso del cable coaxial grueso, este recubrimiento normalmente suele ser de vinilo, xelón ó polietileno uniforme para mantener la calidad de las señales y prevenir daños en el cable.

El cable coaxial tiene varias características deseables:

• Es más resistente a EMI y puede soportar altos anchos de banda.• Algunos cables coaxiales tiene blindajes pesados y conductores

centrales para mejorar estas características y para extender las distancias sobre las que pueden transmitirse las señales de manera confiable.

• Existe una gran variedad de cable coaxial y debe usarse el que coincida exactamente con las necesidades de la red.

• Responden a diferentes especificaciones de impedancia. • Los cables de identifican por las siglas RG y un número que especifican

la impedancia del mismo indicando también el uso recomendado:

El RG-75 se usa principalmente para televisión. Cada cable tiene su uso. Por ejemplo, los cables RG-8, RG-11 y RG-58 se

usan para redes de datos con topología de Bus como Ethernet y ArcNet.

Cable coaxial delgado (Thin coaxial): RG-58. A este tipo de cable se le denomina delgado porque, como su nombre lo indica, es menos grueso que el otro tipo de cable coaxial, debido a esto es menos rígido que el otro tipo, y es más fácil de instalar.

Cable coaxial grueso (Thick coaxial): Los RG8 y

RG11 son cables coaxiales gruesos, estos cables coaxiales permiten una transmisión de datos de mucha distancia sin debilitarse la señal, pero el problema es que, un metro de cable coaxial grueso pesa hasta medio kilogramo, y no puede doblarse fácilmente. Un enlace de coaxial grueso puede ser hasta 3 veces mas largo que un coaxial delgado.

Altamente resistente a EMI Soporta altos anchos de banda Es una tecnología madura que es conocida

y manejada consistentemente por diversos vendedores.

A pesar de ser resistente a EMI , es aún vulnerable a EMI en ambientes con condiciones muy adversas como en el caso de fábricas.

Puede ser de difícil manejo y algo estoposo. Es uno de los tipos de cableado más

costoso.

La fibra óptica emplea ondas de luz para transmitir datos a través de un vidrio delgado o fibra plástica. Un cable de fibra óptica tiene las siguientes partes:

Conductor de luz: Es un núcleo muy fino. Generalmente construido en vidrio

óptico altamente transparente permitiendo así que las señales se desplacen por kilómetros sin tener que ser regeneradas. En algunos casos se usa plástico pero esto sacrifica las distancias que se pueden alcanzar.

Manto interno: Es una en vidrio que rodea el núcleo de la fibra con un índice de reflexión menor que el del conductor de luz central. Las características ópticas de esta capa permiten que la luz se refleje hacia el núcleo garantizando que haya mínimas pérdidas de luz. Esto garantiza que la señal que entra por un extremo de dicho conductor se refleja en las paredes interiores hasta llegar al extremo de salida, siguiendo su camino independientemente del hecho de que la fibra esté o no curvada.

Protector externo: Protege el cable contra daños. Un simple protector puede reguardar múltiples fibras teniendo así un cable multifibra.

El grosor de una fibra es como la de un cabello humano aproximadamente. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones. Las señales de luz en los cables de fibra ótica son generados por diodos emisores de luz (LEDs) o por diodos de eyección láser (ILDs) que son similares a los LED pero que como su nombre lo indica, producen luz láser. La pureza de la luz láser es muy deseable porque se incrementan la velocidad de transmisión y la distancia de transmisión. La señales son recibidas por fotodiodos que son dispositivos que pueden detectar variaciones en la intensidad de la luz. Como características de la fibra podemos destacar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad ya que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia. Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas, conducen rayos luminosos, por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión Las fibras ópticas se caracterizan por una pérdidas de transmisión realmente bajas, una capacidad extremadamente elevada de transporte de señales, dimensiones mucho menores que los sistemas convencionales, instalación de repetidores a lo largo de las líneas (gracias a la disminución de las perdidas debidas a la transmisión), una mayor resistencia frente a las interferencias, etc. En comparación con el sistema convencional de cables de cobre, donde la atenuación de sus señales es de tal magnitud que requieren de repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en el sistema de fibra óptica se pueden instalar tramos de hasta 70 Km. sin que haya necesidad de recurrir a repetidores, lo que también hace más económico y de fácil mantenimiento este material. Con un cable de seis fibras se puede transportar la señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios, con la desventaja que este último medio ocupa un gran espacio en los canales y requiere de grandes volúmenes de material, lo que también eleva los costes. Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha introducido en un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros.

Fibra multimodal: En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos, los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir está limitada.

Fibra multimodal con índice graduado: En este tipo de fibra óptica el núcleo está hecho de varias capas concéntricas de material óptico con diferentes índices de refracción. En estas fibras el número de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos el severo problema de las multimodales. La propagación de los rayos en este coso sigue un patrón similar mostrado en la figura:

Fibra monomodal: Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más costosa pero permite distancias de transmisión mayores.

Muy alto ancho de banda Inmune a EMI. Pueden usarse con seguridad

en ambientes donde otros cableados son inoperantes.

No genera emisiones de radio frecuencia. No generan interferencias sobre otros dispositivos y tampoco pueden ser interceptadas fácilmente por mecanismos electrónicos externos, brindando mayor seguridad.

Su instalación no es sencilla y requiere de equipos y personal especializado.

Son costosas.

Los medios no guiados transmiten los datos a través del espacio sin necesidad de cables. Ejemplos de medios no guiados son los sistemas de televisión radio difundidos y los sistemas de telefonía celular. Se basan en el uso del espectro electromagnético, por lo que cuentan con un ancho de banda prácticamente ilimitado. Se pueden distinguir los siguientes tipos:

Permiten el envío de datos a través de ondas de radio. Cada computador se equipa con una antena (las ondas de radio son omnidireccionales). El tamaño de la antena dependerá de la aplicación (2m para una ciudad, interna para comunicaciones al interior de una vivienda).

Las microondas tiene como ventaja que son completamente direccionales lo que favorece la privacidad de las comunicaciones. No obstante esto también en una desventaja ya que se requiere de línea de vista entre el emisor y el receptor (i.e deben estar enfrentadas y no pueden haber paredes ni obstáculos entre el emisor y el receptor). Proveen mayor ancho de banda que las ondas de radio. Dado que las microondas no siguen la superficie curva de la tierra, no permiten por si solas cubrir largas distancias por lo que requieren de repetidoras intermedias o del uso de satélites. Teniendo en cuenta el costo de los satélites, sobre un mismo satélite se ubican varios transponders, uno para cada cliente y se entrelazan con apoyo en estaciones terrenas. Tres satélites en órbita geostacionaria son suficientes para cubrir todo el globo terrestre.

Las microondas pueden verse afectadas por las condiciones atmosféricas.

Inicialmente usados para controles remotos. Tiene como ventaja que son portables (no requieren antena) y son económicos. No obstante no atraviesan obstáculos y son sensibles a la orientación del emisor y del receptor.

Permite enviar información a través del aire sin requerir de canales de fibra. Permite la comunicación a grandes distancias pero requiere línea de vista y pueden ser afectadas por condiciones atmosféricas como la niebla.

http://sistemas.uniandes.edu.co/~isis1301/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?media=recursos:05_medios_de_transmision.pdf

https://www.google.com.co/imghp?hl=es&tab=wi&ei=YadQUqrMI7SqsASRo4CwCw&ved=0CAQQqi4oAg