EL CABLEADO DE LA RED

El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Hay

distintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o

más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a la

topología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta.

Cables y conectores

Los cables son el componente básico de todo sistema de cableado. Existen diferentes tipos de cables. La elección de uno respecto a otro depende del ancho de banda necesario, las distancias existentes y el coste del medio.

Cada tipo de cable tiene sus ventajas e inconvenientes; no existe un tipo ideal. Las principales diferencias entre los distintos tipos de cables radican en la anchura de banda permitida y consecuentemente en el rendimiento máximo de transmisión, su grado de inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y la relación entre la amortiguación de la señal y la distancia recorrida.

En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser utilizados para el cableado en el interior de edificios o entre edificios:

Coaxial Par Trenzado Fibra Óptica

COAXIAL: Este tipo de cable está compuesto de un hilo conductor central de cobre rodeado por una malla de hilos de cobre. El espacio entre el hilo y la malla lo ocupa un conducto de plástico que separa los dos conductores y mantiene las propiedades eléctricas. Todo el cable está cubierto por un aislamiento de protección para reducir las emisiones eléctricas. El ejemplo más común de este tipo de cables es el coaxial de televisión.

Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive.

Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.

TIPOS DE CABLE COAXIAL

THICK (grueso). Este cable se conoce normalmente como "cable amarillo", fue el cable coaxial utilizado en la mayoría de las redes. Su capacidad en términos de velocidad y distancia es grande, pero el coste del cableado es alto y su grosor no permite su utilización en canalizaciones con demasiados cables. Este cable es empleado en las redes de área local conformando con la norma 10 Base 2.

THIN (fino). Este cable se empezó a utilizar para reducir el coste de cableado de la redes. Su limitación está en la distancia máxima que puede alcanzar un tramo de red sin regeneración de la señal. Sin embargo el cable es mucho más barato y fino que el thick y, por lo tanto, solventa algunas de las desventajas del cable grueso. Este cable es empleado en las redes de área local conformando con la norma 10 Base 5.

El cable coaxial en general solo se puede utilizar en conexiones Punto a Punto o dentro de los racks.

MODELOS DE CABLE COAXIAL

Cable estándar Ethernet, de tipo especial conforme a las normas IEEE 802.3 10 BASE 5. Se denomina también cable coaxial "grueso", y tiene una impedancia de 50 Ohmios. El conector que utiliza es del tipo "N".

Cable coaxial Ethernet delgado, denominado también RG 58, con una impedancia de 50 Ohmios. El conector utilizado es del tipo BNC.

Cable coaxial del tipo RG 62, con una impedancia de 93 Ohmios. Es el cable estándar utilizado en la gama de equipos 3270 de IBM, y también en la red ARCNET. Usa un conector BNC.

Cable coaxial del tipo RG 59, con una impedancia de 75 Ohmios. Este tipo de cable lo utiliza, en versión doble, la red WANGNET, y dispone de conectores DNC y TNC.

También están los llamados "TWINAXIAL" que en realidad son 2 hilos de cobre por un solo conducto.

PAR TRENZADO: Es el tipo de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos, terminales y ordenadores sobre el mismo cableado. Con anterioridad, en Europa, los sistemas de telefonía empleaban cables de pares no trenzados.

Cada cable de este tipo está compuesto por un serie de pares de cables trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes. Normalmente una serie de pares se agrupan en una única funda de color codificado para reducir el número de cables físicos que se introducen en un conducto.

El número de pares por cable son 4, 25, 50, 100, 200 y 300. Cuando el número de pares es superior a 4 se habla de cables multipar.

TIPOS DE CABLE TRENZADO

NO APANTALLADO (UTP): Es el cable de par trenzado normal y se le referencia por sus siglas en inglés UTP (Unshield Twisted Pair / Par Trenzado no Apantallado). Las mayores ventajas de este tipo de cable son su bajo costo y su facilidad de manejo. Sus mayores desventajas son su mayor tasa de error respecto a otros tipos de cable, así como sus limitaciones para trabajar a distancias elevadas sin regeneración.

Para las distintas tecnologías de red local, el cable de pares de cobre no apantallado se ha convertido en el sistema de cableado más ampliamente utilizado.

El estándar EIA-568 en el adendum TSB-36 diferencia tres categorías distintas para este tipo de cables:

Categoría 3: Admiten frecuencias de hasta 16 MHz y se suelen usar en redes IEEE 802.3 10BASE-T y 802.5 a 4 Mbps.

Categoría 4: Admiten frecuencias de hasta 20 MHz y se usan en redes IEEE 802.5 Token Ring y Ethernet 10BASE-T para largas distancias.

Categoría 5: Admiten frecuencias de hasta 100 MHz y se usan para aplicaciones como TPDDI y FDDI entre otras.

Los cables de categoría 1 y 2 se utilizan para voz y transmisión de datos de baja capacidad (hasta 4Mbps). Este tipo de cable es el idóneo para las comunicaciones telefónicas, pero las velocidades requeridas hoy en día por las redes necesitan mejor calidad.

Las características generales del cable UTP son:

Tamaño: El menor diámetro de los cables de par trenzado no apantallado permite aprovechar más eficientemente las canalizaciones y los armarios de distribución. El diámetro típico de estos cables es de 0'52 mm.

Peso: El poco peso de este tipo de cable con respecto a los otros tipos de cable facilita el tendido.

Flexibilidad: La facilidad para curvar y doblar este tipo de cables permite un tendido más rápido así como el conexionado de las rosetas y las regletas.

Instalación: Debido a la amplia difusión de este tipo de cables, existen una gran variedad de suministradores, instaladores y herramientas que abaratan la instalación y puesta en marcha.

Integración: Los servicios soportados por este tipo de cable incluyen:

Red de Área Local ISO 8802.3 (Ethernet) y ISO 8802.5 (Token Ring)

Telefonía analógica Telefonía digital Terminales síncronos Terminales asíncronos

Líneas de control y alarmas

APANTALLADO (STP): Cada par se cubre con una malla metálica, de la misma forma que los cables coaxiales, y el conjunto de pares se recubre con una lámina apantallante. Se referencia frecuentemente con sus siglas en inglés STP (Shielded Twiested Pair / Par Trenzado Apantallado).

El empleo de una malla apantallante reduce la tasa de error, pero incrementa el coste al requerirse un proceso de fabricación más costoso.

UNIFORME (FTP): Cada uno de los pares es trenzado uniformemente durante su creación. Esto elimina la mayoría de las interferencias entre cables y además protege al conjunto de los cables de interferencias exteriores. Se realiza un apantallamiento global de todos los pares mediante una lámina externa apantallante. Esta técnica permite tener características similares al cable apantallado con unos costes por metro ligeramente inferior. Este es usado dentro de la categoría 5 y 5e (Hasta 100 MHz).

Categorías UTP

Tipo Uso

Categoría1 Voz (Cable de teléfono)

Categoría 2 Datos a 4 Mbps

Categoría 3 Datos a10 Mbps

Categoría 4 Datos a 20 Mbps/16 Mbps

Categoría 5 Datos a 100 Mbps

FIBRA OPTICA: Este cable está constituido por uno o más hilos de fibra de vidrio, cada fibra de vidrio consta de:

Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción. Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con un índice

de refracción ligeramente menor. Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan

interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra.

La luz producida por diodos o por láser, viaja a través del núcleo debido a la reflexión que se produce en la cubierta, y es convertida en señal eléctrica en el extremo receptor.

La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información debido a sus excelentes características: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración. Su mayor desventaja es su coste de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a necesitarse el empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costes de instalación.

Uno de los parámetros más característicos de las fibras es su relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta que depende también del radio del núcleo y que se denomina frecuencia fundamental o normalizada; también se conoce como apertura numérica y es adimensional. Según el valor de este parámetro se pueden clasificar los cables de fibra óptica en dos clases:

Monomodo. Cuando el valor de la apertura numérica es inferior a 2,405, un único modo electromagnético viaja a través de la línea y por tanto ésta se denomina Monomodo. Sólo se propagan los rayos paralelos al eje de la fibra óptica, consiguiendo el rendimiento máximo, en concreto un ancho de banda de hasta 50 GHz.

Este tipo de fibras necesitan el empleo de emisores láser para la inyección de la luz, lo que proporciona un gran ancho de banda y una baja atenuación con la distancia, por lo que son utilizadas en redes metropolitanas y redes de área extensa. Por contra, resultan más caras de producir y el equipamiento es más sofisticado. Puede operar con velocidades de hasta los 622 Mbps y tiene un alcance de transmisión de hasta 100 Km.

Multimodo. Cuando el valor de la apertura numérica es superior a 2,405, se transmiten varios modos electromagnéticos por la fibra, denominándose por este motivo fibra Multimodo.

Las fibras Multimodo son las más utilizadas en las redes locales por su bajo coste. Los diámetros más frecuentes 62,5/125 y 100/140 micras. Las distancias de transmisión de este tipo de fibras están alrededor de los 2,4 kms y se utilizan a diferentes velocidades: 10 Mbps, 16 Mbps, 100 Mbps y 155 Mbps.

TIPOS DE MULTIMODO

Con salto de índice. La fibra óptica está compuesta por dos estructuras que tienen índices de refracción distintos. La señal de longitud de onda no visible por el ojo humano se propaga por reflexión. Así se consigue un ancho de banda de hasta 100 MHz.

Con índice gradual. El índice de refracción aumenta proporcionalmente a la distancia radial respecto al eje de la fibra óptica. Es la fibra más utilizada y proporciona un ancho de banda de hasta 1 GHz.

Las características generales de la fibra óptica son:

Ancho de banda: La fibra óptica proporciona un ancho de banda significativamente mayor que los cables de pares (UTP / STP) y el Coaxial. Aunque en la actualidad se están utilizando velocidades de 1,7 Gbps en las redes públicas, la utilización de frecuencias más altas (luz visible) permitirá alcanzar los 39 Gbps. El ancho de banda de la fibra óptica permite transmitir datos, voz, vídeo, etc.

Distancia: La baja atenuación de la señal óptica permite realizar tendidos de fibra óptica sin necesidad de repetidores.

Integridad de datos: En condiciones normales, una transmisión de datos por fibra óptica tiene una frecuencia de errores o BER (Bit Error Rate) menor de 10 E-11. Esta característica permite que los protocolos de

comunicaciones de alto nivel, no necesiten implantar procedimientos de corrección de errores por lo que se acelera la velocidad de transferencia.

Duración: La fibra óptica es resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Gracias a la protección de la envoltura es capaz de soportar esfuerzos elevados de tensión en la instalación.

Seguridad: Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética, es resistente a las acciones intrusivas de escucha. Para acceder a la señal que circula en la fibra es necesario partirla, con lo cual no hay transmisión durante este proceso, y puede por tanto detectarse.

La fibra también es inmune a los efectos electromagnéticos externos, por lo que se puede utilizar en ambientes industriales sin necesidad de protección especial.

CUADRO RESUMEN

UTP STP Coaxial Fibra Optica

Tecnología ampliamente probada

Si Si Si Si

Ancho de banda Medio Medio Alto Muy Alto

Hasta 1 MHz Si Si Si Si

Hasta 10 MHz Si Si Si Si

Hasta 20 MHz Si Si Si Si

Hasta 100 MHz Si (*) Si Si Si

Canales video No No Si Si

Canal Full Dúplex

Si Si Si Si

Distancias medias

100 m 65 MHz

100 m 67 MHz

500 (Ethernet)

2 km (Multi.) 100 km (Mono.)

Inmunidad Electromagnética

Limitada Media Media Alta

Seguridad Baja Baja Media Alta

Coste Bajo Medio Medio Alto

CONECTORES: Son aquellos elementos que nos hacen posible la unión entre determinado tipo de cable que transporta una señal y un equipo o accesorio que la envía o recibe. Nos facilitan la tarea de conectar y desconectar, permitiéndonos cambiar equipo o cableado rápidamente.

CONECTORES PARA CABLE COAXIAL: Tenemos el tipo "N", "BNC", "DNC", "SMA" y "TNC".

Para todos los casos anteriores, existen los conectores MACHOS:

Y los conectores HEMBRAS:

CONECTORES PARA CABLE DE PAR TRENZADO: Aquí encontramos a los tipos "RJ". Los más populares son los utilizados en redes Ethernet y para telefonía.

CONECTORES PARA FIBRA OPTICA: Para este cable encontramos los siguientes tipos:

D4 SC SMA

ST LC MTP

MTRJ

VOLITION E2000

ESCON FC FDDI

BICONIC APC

Conexiones inalámbricas (Wireless, WIFI) Wireless es un término que significa "SIN CABLES", y que designa a todos aquellos aparatos que, en su funcionamiento no requieren la conexión física entre él y otro para su intercomunicación. Access Point: (Punto de Acceso o AP) Es el dispositivo que hace de puente entre la red cableada y la red inalámbrica. Podemos pensar que es, de alguna manera, la antena a la que nos conectaremos.

Estos dispositivos trabajan a unas determinadas frecuencias con un determinado ancho de banda, Estructura de una red Wi-Fi básica

10BASE-T, es una variedad del protocolo de red Ethernet recogido en la revisión IEEE 802.3i en 1990 que define la conexión mediante cable de par trenzado. Utilizada para cortas distancias debido a su bajo costo. Cada cable de par trenzado consta de 4 parejas de cables. En cada pareja van trenzados entre sí un cable de color y un cable blanco marcado con el mismo color. Los colores que se usan habitualmente son el naranja, el verde, el azul y el marrón. Este cable es capaz de transmitir a 10Mbps.

El estándar habitualmente adoptado para los conectores RJ45

De su nombre 10BASE-T se extraen varias características de este medio, 10 indica la velocidad de transmisión en Megabits por segundo (Mb/s), BASE es la abreviatura de banda base y la T por utilizar cables de par trenzado. Concretamente el cable utilizado, UTP de categoría 3 (25 MHz en longitudes de 100 m), consta de cuatro pares trenzados sin apantallamiento, de los cuales al menos un par se utilizará para transmisión y otro para recepción.

La máxima longitud del dominio de colisión (con repetidores) alcanza hasta 2500 m usando un backbone coaxial y el máximo número de estaciones en el dominio de colisión aceptadas es de 1024. El cable se conecta mediante un conector RJ-45 a la tarjeta de red en el PC. Cada estación está conectada con un hub o concentrador central siguiendo una topología de estrella o estrella extendida, aunque funciona como un bus lógico. Existen hubs con diferentes configuraciones, con 4, 8, 12, 15 o 24 puertos RJ-45, e incluso la posibilidad de conectar cable de tipo Ethernet 10Base2 u otros.

100BaseT es uno de los muchos estándares existentes de Fast Ethernet de 100 Mbit/s CSMA/CD sobre cable de par trenzado, que incluye:

100Base-TX: 100Mbit/s sobre dos pares de hilos Cat5 o mejores. 100Base-T4: 100MBit/s sobre cuatro pares de hilos Cat3 o mejores.

Actualmente en desuso. 100Base-T2: 100MBit/s sobre dos pares de hilos Cat3. Actualmente en

desuso.

La longitud de segmento de un cable 100Base-T está limitada a 100 m (al igual que la del 10BaseT y la del 1000Base-T). Todos son, o fueron, estándares del IEEE 802.3 (aprobado en 1995).

Las características de 100BaseT son:

Una velocidad de transferencia de 100 Mbps. El mismo soporte de cableados que 100BaseT. La subcapa MAC (Ver MAC address) es idéntica a la de 10BaseT. Mayor consistencia ante los errores que los de 10 Mbps. El formato de tramas es idéntico al de 10BaseT. La tasa de transmisión de símbolos es de 10MBd. Utiliza codificación Manchester.

Soporta Full Dúplex.

La norma 10BaseT (IEEE 802.3u) se comprende de cinco especificaciones. Éstas definen la subcapa (MAC), la interfaz de comunicación independiente (MII), y las tres capas físicas (100Base-TX, 100Base-T4 y 100Base-FX)

DOMINIOS DE COLISIÓN

El área dentro de la red donde los paquetes se originan y colisionan, se denomina dominio de colisión, e incluye todos los entornos de medios compartidos.

Cuando se produce una colisión, los paquetes de datos involucrados se destruyen, bit por bit. Para evitar este problema, la red debe disponer de un sistema que pueda manejar la competencia por el medio

¿SON NORMALES LAS COLISIONES?

Se cree que las colisiones son malas ya que degradan el desempeño de la red.

Sin embargo, una cantidad determinada de colisiones es una función natural de un entorno de medios compartidos (es decir, un dominio de colisión) ya que una gran cantidad de computadores intentan comunicarse entre sí simultáneamente, usando el mismo cable.

¿CÓMO REDUCIR LOS DOMINIOS DE COLISIÓN?

• Se puede reducir el tamaño de los dominios de colisión utilizando dispositivos inteligentes que puedan dividir los dominios.

• Los puentes, switches y Routers son ejemplos de este tipo de dispositivo de networking.

Al proceso de dividir los dominios de colisión en dominios de colisión más pequeños se denomina segmentación.

SEGMENTACION DEL DOMINIO DE COLISION

Un segmento de red es una agrupación de estaciones conectadas a un medio compartido sin ningún dispositivo regenerador de señal

PORQUE SEGMENTAR LAS LAN

SEGMENTACION CON SWITCHES

SEGMENTACION CON ROUTERS

REGLA DE CUATRO REPETIDORES

Los repetidores son equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos (incluso con diferentes tipos de cableado).

Puede tener dos o más puertos. Estos puertos pueden ser AUI, BNC, RJ-45 o fibra óptica en cualquier combinación. Actúan como parte del cableado de la red ya que transfieren los datos recibidos de un extremo al otro independientemente de su contenido, origen y destino.

Su función básica es la de repetir los datos recibidos por un puerto y enviarlos inmediatamente por todos los demás. También los amplifica para eliminar las posibles distorsiones que se hayan podido introducir en la transmisión.

Si un repetidor detecta muchas colisiones de datos en uno de sus puertos, asume que el conflicto se ha producido en ese segmento y lo aísla del resto. De esta forma se evita que el incidente se propague al resto de la red.

Un repetidor es la expresión mínima de un concentrador, o también se puede decir, que un concentrador es un repetidor multipuerto.

Además de ventajas los repetidores también tienen inconvenientes derivados principalmente del hecho de que introducen un pequeño retardo en los datos. Si el número de repetidores usado es elevado, el retardo introducido empieza a ser considerable y puede darse el caso de que el sistema de detección de colisiones (CSMA/CD) no funcione adecuadamente y se produzcan transmisiones erróneas.

La regla 5-4-3 limita el uso de repetidores y dice que entre dos equipos de la red no podrá haber más de 4 repetidores y 5 segmentos de cable. Igualmente sólo 3 segmentos pueden tener conectados dispositivos que no sean los propios repetidores, es decir, 2 de los 5 segmentos sólo pueden ser empleados para la interconexión entre repetidores.

Es conveniente señalar que para contar el número de repetidores no se cuenta el total de los existentes en la red, sino sólo el número de repetidores entre dos puntos cualquiera de la red.

se ha trazado en verde el camino que existe entre los PCs llamados A y D. Cada concentrador (B y C) es un repetidor. Si lo analizamos podemos ver que entre A y D hay un total de 3 segmentos de cable y dos repetidores. Esta red cumple la regla 5-4-3 y debería de funcionar correctamente.

Se puede ver trazada la ruta existente entre el ordenador A y el B que este caso son los puntos más distantes de la red. Si se analiza se puede ver que existen 5 repetidores y 6 segmentos de cable entre ellos. Esta red no funcionaría adecuadamente ya que el retardo introducido por los repetidores sería excesivo.

SUBNETTING

Implementación de subredes: lo que permite reducir el número total de redes a ser asignadas. La idea es tomar una <parte de red> de una dirección de IP y asignar las direcciones IP de esa <parte de red> a varias redes físicas, que serán ahora referidas como subredes.

Pero hay que hacer ciertas cosas para que esto funcione. Primero, las subredes deben de estar cerca unas de otras, debido a que a un punto distante en el Internet todas lucirían igual a una sola red, teniendo solo una <parte de red> en común. Esto significa que un Router solo estaría habilitado para seleccionar una sola ruta para llegar a cualquiera de las subredes, así que es mejor que se encuentren ubicadas en la misma dirección. No es que no vaya a funcionar si se encuentran muy separadas, solo que funcionara mucho mejor el sistema de subredes si le logra tenerlas en la misma dirección general.

El mecanismo con el cual se puede lograr compartir un numero de red (< parte de red >) entre distintas redes involucra la configuración de todos los nodos en cada subnet con una máscara de red, la misma para todos los nodos dentro de una subred.

¿CÓMO FUNCIONA?

Lo que subnetting significa para un host es que ahora está configurado con una dirección IP y una máscara de red para la subred a la cual se encuentra conectada. Cuando un host quiere enviar un paquete a una cierta dirección IP, lo primero que hace es realizar un operación de Y (AND) de bits entre su propia mascara de red y la dirección de destino. Si el resultado es igual al número de subnet del host que envía el paquete, entonces sabe que el host de destino está en la misma subred y el paquete de entregado directamente a través de la subred. Si el resultado no es igual, el paquete necesita ser enviado a un Router para ser enviado desde este a otra subred.