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1Facultad de InformticaProf. Juan Carlos Cano
http://www.disca.upv.es/[email protected]
Topologas y medios de transmisin
2
Indice
Medios de transmisin Medios guiados y no guiados Par trenzado Coaxial Fibra ptica
Topologas y medios de transmisin Bus / rbol Anillo Estrella
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Emisor /Receptor
MedioFsico
Emisor /Receptor
MedioFsico
Emisor /Receptor
Punto a PuntoEmisor /Receptor
Emisor /Receptor
Repetidor /Amplificador
MedioFsico
Emisor /Receptor
Emisor /Receptor
MedioFsico
Multipunto
Medios de Transmisin (I)
El medio de transmisin es el camino fsico entre el emisor y el receptor de una red de comunicacin.
Medios de transmisin guiados: par trenzado cable coaxial fibra ptica
Ancho de bandaLongitudSeguridadInstalacin
Coste
4
Medios de Transmisin (II)
Medios de transmisin no guiados: (punto a punto y difusin) Microondas terrestres Microondas por satlite
Ondas de radio
Infrarrojos
2 40 Ghz, direccionales
30 Mhz 1GHz Omnidireccionales
ISM
3 x 1011 2 x 1014 HzUnidireccionales
Seguridad
Punto a punto
Difusin
35
Medios de Transmisin (III)
Factores relacionados con el medio de transmisin y la seal, que determinan la distancia y velocidad:Ancho de banda
Al aumentar el ancho de banda -> puede incrementarse la velocidad ( ejemplo: velocidad W bps -> 2W Hz de A.banda)
Atenuacin En orden decreciente: par trenzado -> cable coaxial -> fibra
Interferencias Medios no guiados Pares trenzados, en mangueras
Nmero de receptores Atenan y distorsionan la seal -> menor distancia
6
Hilos deCobre
Aislante
Conectores
MdT: Par trenzado (I)
Descripcin fsica: Consiste en dos cables aislados y trenzados en forma
espiral. Los cables son de cobre o de acero cubiertos de cobre. El trenzado minimiza la interferencia entre pares. Los cables tienen un dimetro entre 0.016 y 0.036 pulgadas.
Trenzado, reduce las interferencias electromagnticas
47
MdT: Par trenzado (II)
Caractersticas de transmisin: Se utilizan para transmitir tanto seales analgicas como
digitales. El uso ms comn es en telefona (ancho de banda 4
KHz). Se pueden transmitir hasta 24 canales de voz mediante FDM utilizando un ancho de banda hasta 268 KHz.
Redes de Area Local, a 10 y 100 Mbps
Tipos: UTP: Unshielded Twisted Pair (No apantallado) STP: Shielded Twisted Pair (apantallado, malla metlica)
8
MdT: Par trenzado (III)
Categoras (Norma EIA-568-A): Categora 1 = Sin criterios de prestaciones Categora 2 = Hasta 1 MHz (cableado telefnico) Categora 3 = Hasta 16 MHz (Ethernet 10Base-T) Categora 4 = Hasta 20 MHz (Token-Ring, 10Base-T) Categora 5 = Hasta 100 MHz (100Base-T, 10Base-T)
Conectividad: Es ms utilizado para conexiones punto a punto.
Ambito geogrfico: En enlaces punto a punto alrededor de 15 Km. En RALs
unos 100 m.
59
Inmunidad al ruido: Es bastante susceptible a las interferencias y ruido
debido a la facilidad de acoplamiento de campos electromagnticos.
Si corre paralelo a una lnea de corriente elctrica puede inducir una seal de 50 Hz
Los pares adyacentes pueden producir cruce de lneas
Coste: Es ms barato que el coaxial y el ptico en coste por
metro. Sin embargo, dadas sus limitaciones de conectividad, los costes de instalacin pueden aproximarse a los de otros medios.
MdT: Par trenzado (y IV)
10
MallaVivo
Aislante
Conectores
MdT: Coaxial (I)
Descripcin fsica: Consiste en dos conductores aislados de cobre o
aluminio de forma que uno recubre al otro en toda su longitud. Los cables tienen un dimetro entre 0.4 y 1 pulgadas. Se utilizan dos tipos de cables de 75 (CATV) y 50 .
Menos susceptible a interferencias, que el par trenzado
611
MdT: Coaxial (II)
Caractersticas de transmisin: En redes de rea local se utiliza tanto en transmisin en banda
base, como banda ancha. El de 50 se utiliza exclusivamente para transmisin digital.
Normalmente se emplea codificacin Manchester. La velocidad de transmisin llega a los 10 Mbps. (10BASE2)
El de 75 se utiliza tanto para transmisin digital como para analgica. (10BROAD36) Para seales analgicas son posibles frecuencias hasta 300 400 MHz. Utilizando banda ancha se pueden definir un gran nmero de canales
FDM (seal de TV = 6 MHz). Para los datos digitales se utilizan ASK, FSK o PSK. En un canal se pueden alcanzar entre 5 y 20 Mbps.
Para mayores velocidades (>50 Mbps) es necesario el ancho de banda completo (Banda portadora).
12
MdT: Coaxial (III)
Conectividad: Se utiliza tanto para conexiones punto a punto como
para multipunto. Es ms utilizado para conexiones multipunto.
El de 50 soporta una centena de dispositivos, mientras que el de 75 puede llegar a mil.
mbito geogrfico: En banda base 0.5 a 1 Km. En banda ancha unas pocas decenas de Km. En banda portadora (50 Mbps) en torno a 1 Km.
713
MdT: Coaxial (y IV)
Inmunidad al ruido: Depende de la aplicacin y la implementacin. En
general es superior a la del par trenzado.
Coste: Es ms barato que el ptico y ms caro que el par
trenzado en coste por metro.
14
Ejemplo: Montaje de una Intranet
Creacin de una Intranet Privada Instalacin del Hardware: Tarjetas de red -> Medio fsico
(Topologa y Necesidades futuras) Coaxial puro Par trenzado (UTP) Coaxial y UTP
Instalacin del Software de Red Red basada en Servidores vs Peer-to-Peer Seleccionar la pila de protocolos a utilizar
Conexin de la Intranet a Internet Conexin directa Conexin mediante Gateway
Cable Modem
815
Ejemplo: Aula de PC,s
Cable Coaxial puro Hardware
Conectores tipo T Terminadores
Software Agregar Tarjeta Instalar protocolo
NETBEUI Windows
TCP/IP.Direcciones de Intranet 192.168.0.1 192.168.0.10
Wins, DNS, Gateway ???
Terminador
Terminador
16
Ejemplo: Aula de PC,s
Cable Coaxial y UTP (Conectamos aula a Red de la UPV) Hardware
Adaptador
Software Modificar TCP/IP
Obtener direccinautomticamente(DHCP)
Terminador
Terminador
Adaptador de medios
RJ 45
917
Ejemplo: Aula de PC,s Par Trenzado UTP Hardware
Adaptadores Topologa estrella + Cable + Ampliable TCP/IP.
Direcciones IP192.168.0.1 192.168.0.10
Hub
Fiabilidad ???
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Ejemplo: Aula de PC,s
Conexin de Intranet a InternetUPV (Infraestructura)
Conexin directa DHCP
RJ 45 Hub
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Ejemplo: Aula de PC,s
Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway ONO, ADSL Requerimos
PC (puente y router) 2 Tarjetas de red (Una conectada a cada una de las
redes) 1 tarjeta de Red conectada a la Intranet y un
mdem o mdem ADSL conectado al proveedor de Internet
Software especfico de Routing Linux, NT y 2000 ->Incorporado Win98 -> Winproxy, Sybergen, Nat32, ...
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Ejemplo: Aula de PC,s
Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway (2 tarjetas) Hardware
Adaptadores
Software Router(Proxy) Clientes:
Gatewayy DNS Clientes
Dir IP de la tarjeta de laIntranet delRouter
Hub
ONO
ADSL(Router)
Proxy (2 Tarjetas de Red)USB
1) Ejemplos en casa??
2) Ventajas Proxy??
11
21
Ejemplo: Aula de PC,s
Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway (Tarjeta de red y Modem) Hardware
Adaptador y Modem
Software Similar al
caso anteriorHub
ONO
Modem
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Ncleo
Revestimiento Cubierta
Descripcin fsica: Consiste en tres secciones concntricas, el ncleo (uno
o ms hilos de vidrio o plstico) est revestido con una envoltura de vidrio o plstico de propiedades pticas distintas. La envoltura externa protege el conjunto.
MdT: Fibra ptica (I)
12
23
Multimodo
( 100 Mbps -> 300 m )
Multimodo ndice graduado
( 100 Mbps -> 4 Km )
Monomodo
( 100 Gbps -> 1 Km )
Caractersticas de transmisin:
MdT: Fibra ptica (II)
Futuro: WDM (Wavelength Division Multiplexing). 1 Tbps
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Conectividad: Se utiliza tanto para enlaces punto a punto como para
multipunto. Los emisores pueden ser LED (ligth-emiting diode) o ILD (injection laser diode) y los receptores son dispositivos de estado slido PIN (silicio intrnseco entre niveles P y N de un diodo) o APD (fotodiodo de avalancha).
Ambito geogrfico: Con la tecnologa actual se consiguen distancias entre 6
y 8 Km.
MdT: Fibra ptica (III)
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25
MdT: Fibra ptica (y IV)
Inmunidad al ruido: No le afectan las interferencias magnticas ni elctricas,
lo que permite altas velocidades sobre grandes distancias y una alta seguridad.
Coste: Es ms caro que el coaxial y el par trenzado en coste
por metro y componentes requeridos.
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Comparacin de los diferentes tipos de medios de transmisin guiados
MdT: Valoracin cualitativa
14
27
MdT no guiados: Microondas
Frecuencias Existen anchos de banda reservados para uso general. El resto de las frecuencias se tienen que autorizar.
Interferencias Entre diferentes redes inalmbricas. Seleccin del rango de frecuencias. Transmisin en banda ancha.
Seguridad La seal no queda confinada en el edificio de emisin. Se pueden interceptar las comunicaciones.
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MdT no guiados: Infrarrojos
Emisor/receptor Deben estar a la vista, o alcanzables mediante reflexin
en una superficie clara.
Interferencias La seal no atraviesa muros. Interferencias con otros emisores de infrarrojos: la luz
solar.
Seguridad La seal queda confinada en la habitacin del emisor.
15
29
Indice
Medios de transmisin Medios guiados y no guiados Par trenzado Coaxial Fibra ptica
Topologas y medios de transmisin Bus / rbol Anillo Estrella
Cableado estructurado
1) Complejidad Instalacin2) Tolerancia a fallos3) Gestin de averias4) Capacidad de expansin 5) Coste6) Topologa -> MAC
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Topologas
Topologas punto a puntoEstrella Anillo Irregular
AnilloBus Satlite
Topologas multipunto
16
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Relaciones entre Topologas y Medios
Hay tres ingredientes tecnolgicos que determinan la naturaleza de las Redes de Area Local Topologa Medio de Transmisin Tcnica de Control de Acceso al Medio
Respecto al Medio de Transmisin, en las Redes de Area Local se utilizan comnmente Medio metlico
par trenzado cable coaxial
Fibras pticas
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RR
RR
RR
Repetidor
Transceiver(TAP)
Cable deTransceiver
(50 m)
Terminador
Topologa en Bus / Arbol.
T. en Bus / Arbol. (I)
1) Repetidor ??
2) MAC ??
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Operacin: Todos los dispositivos comparten el mismo medio fsico. Las estaciones transmiten los datos en forma de
paquetes que contienen la direccin del destino. El paquete se propaga a travs del medio. Todas las
estaciones reciben el paquete. La estacin destino copia el paquete.
Medio dividido en segmentos -> adecuar potencia seal.
Seal absorbida por el terminador.
T. en Bus / Arbol. (II)
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T. en Bus / Arbol. (III)
Tcnicas de transmisin: Banda base: Par trenzado o coaxial. Banda ancha: Coaxial.
Banda Base Banda AnchaSealizacin digital (Manchester o
Manchester diferecial)Sealizacin Analgica (requiere
mdem)La seal consume el ancho de banda
completoPosible FDM (datos, vdeo, audio)
Bidireccional UnidireccionalBus Bus o rbol
Unos pocos Km Decenas de Km
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Banda baseBidireccional
f1 f2Banda (ancha)
partida
Banda anchacable dual
T. en Bus / Arbol. (IV)
Configuraciones:
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ControladorCable de Transceiver
CableCoaxial
(grueso)
Transceiver
Banda Base / Cable Coaxial Componentes:
Cable coaxial 50 Terminadores 50 Transceiver Cable de Transceiver Controlador
T. en Bus / Arbol. (V)
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ConfiguracinConfiguracinFsicaFsica
Cable Dual: Cable Dual: Entrada y salida en cables separados, la cabecera es un conector.
Frecuencia Partida: Frecuencia Partida: Entrada y salida en bandas de frecuencia distintas, la cabecera puede ser un conversor de frecuencia(analgico) o un remodulador (digital)
T. en Bus / Arbol. (VI)
Banda Ancha / Configuracin Dual y Partida A diferencia de los sistemas de banda base, las tomas (taps)
utilizadas permiten que las seales se propaguen en una sola direccin. Esto significa que solamente las estaciones que se hallen aguas abajo recibirn esas seales.
Se necesitan dos caminos de datos. Estos dos caminos se juntan en un punto que se denomina cabecera (headend). En el caso de un bus la cabecera es un extremo del bus, en el caso de un rbol la cabecera es la raz del rbol.
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T. en Bus / Arbol. (VII)
Componentes: Cable Coaxial 75
Troncal (trunk): Semirgido, de 0,412 a 1,0 pulgadas, interiores y exteriores
Distribucin o ramal (feeder): distancias cortas, semirgido o flexible, de 0,4 a 0,5 pulgadas (RG-11 = 0,405 pulgadas ~ 800 m).
Bajada (drop): conectan tomas y estaciones a los ramales, flexible, interiores, de 3 a 15 m. (RG-59 = 0,242 pulgadas, RG-6 = 0,332 pulgadas o RG-11)
Terminadores 75
20
39
T. en Bus / Arbol. (VIII)
Componentes (cont.): Amplificadores, en cables troncales y de distribucin,
para compensar la atenuacin del cable. Acopladores direccionales: Dividen una entrada en dos
salidas y combinan dos entradas en una salida. Divisores (splitters) igual atenuacin en ambas ramas. Tomas (taps) ms atenuacin en el cable de bajada.
Mdems Controladores
40
T. en Bus / Arbol. (y IX)
Comparacin Banda Base / Banda Ancha
Ventajas DesventajasBanda Base - Barato (sin mdem)
- Tecnologa ms simple - Facilidad de instalacin
- Canal nico - Capacidad limitada - Distancia limitada
Banda Ancha - Alta Capacidad - Mltiples tipos de trfico - Configuraciones ms
flexibles - Cobertura grandes
distancias - Tecnologa CATV
- Coste de los mdems - Complejidad de instalacin y
mantenimiento- Retardos de propagacin
dobles.
21
41
ReceptorO->E
TransmisorE->O
Estacin
FibraOptica
FibraOptica
Bypass
AcopladorPasivo
Detectorptico
Estacin
FibraOptica
FibraOptica
AcopladorActivo
Codificador
Decodificador
Trans.ptico
Medio ptico: Topologa en Bus Acceso a un bus de fibra ptica se realiza mediante
acopladores que pueden ser activos o pasivos
T. en Bus de f. ptica (I)
1) Coste??2) Retardo??3) Distancia??
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Bus con bucle
Bus unidireccional A
Bus unidireccional A
Doble busBus unidireccional B
Bus unidireccional A
T. en Bus de f. ptica (II)
Configuraciones
DQDB 802.6
Ventajas e inconvenientes
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Transmisin Escucha Bypass
T. en Anillo (I)
Topologa en Anillo
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T. en Anillo (II)
Estados: Transmisin:
Cada estacin es responsable de retirar de la red el paquete que estn emitiendo (no hay terminadores).
Escucha: Cada bit recibido es retransmitido con un retardo de un bit
necesario para: Analizar la direccin de destino de la trama Copiar el bit correspondiente en el caso de que la estacin sea la
destinataria de la trama. Modificar determinados bits (reconocimiento, reserva de
prioridad, etc.) a medida que la trama pasa por la estacin.
Bypass Cuando las estaciones no estn activas (apagadas) o ha
sucedido algn fallo
23
45
T. en Anillo (III)
Ventajas: Posee las ventajas de cualquier otra topologa
multiacceso (las tramas llegan a toda la red simultneamente).
Las conexiones punto a punto permiten cubrir mayores distancias.
El mantenimiento del cableado es ms fcil. La electrnica emisin/recepcin es ms simple.
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T. en Anillo (IV)
Problemas potenciales: Vulnerabilidad del cable Fallos en repetidores Recorrido del anillo en caso de fallo Problemas en la insercin de nuevas estaciones Lmites en el nmero de repetidores Inicializacin y recuperacin de fallos
Protocolo MAC ms Complejo !!!
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47
Concentrador(HUB)
T. en Anillo (y V)
Topologa Anillo / Estrella Anillo con un
concentrador de cableado Sencillo aislar fallos Incorporacin sencilla
de nuevas estaciones Conlleva una gran
cantidad de cableado
DiferenciasDifusin (Hub) vs
Conmutacin (Swith) ???
48
Anillo Doble Reconfiguracinfallo de estacin
Reconfiguracinfallo de enlace
T. en Anillo de f. ptica (I)
Medio ptico: Topologa en Anillo La forma de operacin es idntica a la del anillo con
medio metlico, pero se pueden lograr mayores distancias debido a la utilizacin de fibra ptica.
FDDI
25
49
HUB deCabecera
HUB deCabecera
HUBIntermedio
HUBIntermedio
HUBIntermedio
HUBIntermedio
Dos parestrenzados
T. en Estrella (I)
Topologa en Estrella (Bus lgico)
Hubs: 1, 2, 3 y 4 Generacin ???
50
T. en Estrella (II)
Caractersticas: Utiliza principalmente par trenzado, uno par para
emisin y otro para recepcin. Pueden utilizarse los cables telefnicos existentes. Distancias entre el HUB y la estacin de hasta 100 m. Problemas:
El cableado existente puede no ser adecuado para transmisin de datos. El par trenzado no siempre est trenzado.
Los cables de pares corren muy prximos unos a otros y pueden haber problemas de interferencias.
La versin inicial (StarLAN) empleaba 1 Mbps, versiones actuales (10BASE-T) llegan hasta 10 Mbps, nuevas versiones (IEEE 802.12) pueden llegar hasta 100 Mbps.
100VGAnyLAN
26
51
T. en Estrella en f. ptica (I)
La topologa en estrella es la primera topologa que surgi para este tipo de medio fsico.Estrella pasiva
Un conector pasivo mltiple Una estacin se conecta al conector mediante dos fibras
una para transmitir y otra para recibir. El nmero de estaciones puede ser de varias decenas. El radio mximo llega a 2,5 Km. Es una topologa en estrella con comportamiento de bus
lgico (con colisiones, etc.)
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T. en Estrella en f. ptica (II)
Estrella activa El acoplador central es un repetidor activo en lugar de
un dispositivo pasivo El nmero de estaciones puede llegar a varias centenas. El radio mximo llega a 2,5 Km. Es ms cara que la estrella pasiva
27
53
Con
trol
de
enla
ce (L
LC) IEEE 802.2
Servicio no orientado a conexin no confirmadoServicio en modo de conexinServicio no orientado a conexin confirmado
Con
trol
de
acce
so a
l med
io(M
AC
)
CSMA/CD Bus conpaso detestigo
Rotacincircular
conprioridad
Anillo conpaso detestigo
Anillo conpaso detestigo
DQDB CSMAsondeo
Fisi
ca
IEEE
802
.3 Cablecoaxial debanda base10 Mbps
Par trenzadonoapantallado10, 100 Mbps
Cablecoaxial debanda ancha10 Mbps
Fibra ptica10 Mbps
IEEE
802
.4 Cablecoaxialbandaancha 1, 5,10 Mbps
Cablecoaxialbandaportadora 1,5, 10 Mbps
Fibra ptica5, 10, 20Mbps
IEEE
802
.12
Partrenzadonoapntallado100 Mbps
IEEE
802
.5
Partrenzadoapantallado4, 16 Mbps
Partrenzado noapantallado4 Mbps
FDD
I
Fibraptica 100Mbps
Partrenzadonoapantallado 100 Mbps
IEEE
802
.6
Fibraptica 100Mbps
IEEE
802
.11
Infrarrojos1, 2 Mbps
Espectroexpandido1, 2, Mbps
Topologas y normas