CAPITULO 2.
TRANSMISION DE DATOS
2.1. SEÑALES
La información se transmite en forma de señales electromagnéticas a través de un medio de transmisión. La información puede ser voz, imagen, datos numéricos, caracteres o códigos, cualquier mensaje que sea legible y tenga significado para el usuario destino, tanto si es humano como si es una máquina.
1. SEÑALES ANALÓGICAS
Son una forma de onda continua que cambia suavemente en el tiempo.
Las señales se ilustran sobre un par de ejes perpendiculares. El eje vertical representa el valor o la potencia de la señal. El eje horizontal representa el paso del tiempo. La curva de esta señal es suave y continua, pasando por un número infinito de puntos.
Señales analógicas simples
La onda seno es la forma fundamental de una señal análoga periódica. Cada ciclo está formado por un único arco sobre el eje del tiempo seguido por un único arco por debajo de él. Las ondas seno se pueden describir completamente mediante tres características: Amplitud, periodo o frecuencia y fase.
LA AMPLITUD en un gráfico es el valor de la señal en cualquier punto de la onda. Es igual a la distancia vertical desde cualquier punto de la onda hasta el eje horizontal. La máxima amplitud de una onda seno es igual al valor más alto que puede alcanzar sobre el eje vertical.
La amplitud indica la altura de la señal. La unidad de la amplitud depende del tipo de señal. Para señales eléctricas, la unidad es normalmente en voltios, amperios o watios. Los voltios indican el voltaje, los amperios indican la corriente eléctrica y los watios indican la potencia.
Periodo y frecuencia
* EL PERIODO se refiere a la cantidad de tiempo, en segundo, que necesita una señal para completar un ciclo.
* LA FRECUENCIA indica el número de periodos en un segundo. La secuencia de una señal es el número de ciclos por segundos. La frecuencia se expresa en herzios (HZ), en honor al físico alemán Heinrich Rudolf Hertz.
Matemáticamente:
Frecuencia = 1 / periodo Periodo = 1/frecuencia.
Podemos concluir que el periodo es la cantidad de tiempo que tarda una señal en completar un ciclo; la frecuencia es el número de ciclos por segundo.
También podemos afirmar que la frecuencia es la velocidad de cambio respecto al tiempo. Los cambios en un espacio de tiempo corto indican frecuencia alta. Los cambios en un gran espacio de tiempo indican frecuencia baja.
* LA FASE describe la posición de la onda relativa al instante de tiempo 0. Si se piensa en la onda como algo que se puede desplazar hacia delante o hacia atrás a lo largo del eje del tiempo, la fase describe la magnitud de ese desplazamiento. Indica el estado del primer ciclo. La fase se mide en grados o radianes (360 grados son 2p radianes)
Una comparación visual de la amplitud, frecuencia y fase proporcionan una referencia útil para comprender sus funciones. Se puede introducir cambios en los tres atributos de la señal y controlarlos electrónicamente. Este control proporciona la base para todas las telecomunicaciones.
2. SEÑALES DIGITALES
Una señal digital es discreta, es decir, solamente puede tener un número de valores definidos, a menudo tan simples como ceros y unos.
La transición entre los valores de una señal digital es instantánea, como una luz que se enciende y se apaga. Las líneas verticales de la señal digital demuestran que hay un salto repentino entre un valor y otro de la señal. Las regiones planas y altas indican que estos valores son fijos. Una gran diferencia que existe entre la señal análoga y digital, es que la señal análoga cambia continuamente con respecto al tiempo, mientras que la señal digital cambia instantáneamente.
Intervalo de bit y tasa de bit
La mayoría de las señales digitales son periódicas y, por lo tanto, la periocidad o la frecuencia no son apropiados. Se usan dos nuevos términos para describir una señal digital: intervalo de bit (en lugar del periodo) y tasa de bit (en lugar de frecuencia). El intervalo de bit es el tiempo necesario para enviar un único bit. La tasa de bit es el número de intervalos de bit por segundo. Esto significa que la tasa de bit es el número de bit enviados en un segundo, habitualmente expresado en bit por segundo (bps).
Intervalo de bit = 1/(tasa de bit) tasa de bits = 1/(intervalo de bit)
Descomposición de una señal digital
Se puede descomponer en un número infinito de ondas seno sencillas denominadas armónicos, cada uno de los cuales tiene una amplitud, frecuencia y fase distintas. Para recibir una replica exacta de la señal digital, todos los componentes de frecuencia deben ser transferidos exactamente a través del medio de transmisión. Si alguno de los componentes no se envía bien a través del medio, el receptor obtendrá una señal corrupta. Puesto que no hay ningún medio práctico (como un cable) que sea capaz de transferir todo el rango completo de frecuencias.
Una señal digital muestra mayor precisión ya que presenta dos intervalos finitos uno (1) y cero (0).
2.2 ESPECTRO DE FRECUENCIA Y ANCHO DE BANDA
El espectro de frecuencia de una señal es la colección de todas las frecuencias componentes que contiene y se muestra usando un gráfico en el dominio de frecuencia. El ancho de banda de un sistema de comunicaciones es la banda de paso mínima (rango de frecuencias) requerida para propagar la información de la fuente a través del sistema. El ancho de banda debe ser lo suficientemente grande (ancho) para pasar todas las frecuencias significativas de la información.
La relación entre el ancho de banda, tiempo de transmisión y capacidad de información se expresa en ciclos por segundos (Herz), donde el ancho de banda es la diferencia entre las frecuencias mínimas y máximas transmitidas. Con frecuencia, el ancho de banda también se establece en bits o byte por segundo. La frecuencia es igual o mayor que los bits por segundo.
2.3 MEDIOS DE TRANSMISIÓN
1. MEDIOS GUIADOS
Son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo al otro. Una señal viajando por cualquiera de estos medios es dirigida y contenida por los límites físicos del medio.
1. Cable de par trenzado
Transporta señales de corriente eléctrica, usa conductores metálicos, (de cobre). El cable de par trenzado se presenta en dos formas:
** Cable par trenzado sin blindaje UTP (Unshielded Twisted Pair): es el más usado actualmente, sobre todo en los sistemas telefónicos, su rango de frecuencia es adecuado para transmitir tanto datos como voz, (100Hz a 5MHz). Un par trenzado está conformado por dos conductores de cobre, cada uno con un aislamiento de plástico de color. El aislamiento de plástico tiene un color asignado a cada banda como lo muestra la figura.
VENTAJAS DEL UTP:
Rendimiento, bajo costo y facilidad de uso.
El UTP es Flexible y fácil de instalar. En muchas tecnologías de LAN, incluyendo Ethernet y anillo con paso de testigo, se usa UTP de gama alta.
** Cable de par trenzado blindado (STP)
Tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla entrelazada que rodea cada par de conductores aislados. La carcasa de metal evita que penetre ruido electromagnético, elimina la interferencia que se produce cuando una línea (que actúa como antena receptora) capta algunas de las señales que viajan por otra línea (que actúa como antena emisora). Blindando cada par de cable de par trenzado se pueden eliminar la mayor parte de las interferencias. Los materiales y los requisitos de fabricación STP son más caros que los del UTP, pero resultan cables menos susceptibles al ruido.
2. Cable coaxial
(o coax) Transporta señales de corriente eléctrica, usa conductores metálicos, (de cobre). transporta señales con rangos de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados que van de 100KHz a 500MHz, en parte debido a que ambos medios están construidos de forma bastante distinta: el cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado (habitualmente cobre) recubierto por un aislante de material dieléctrico, que está, a su vez, recubierto por una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambas (también habitualmente de cobre). La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor, lo que completa el circuito. Este conductor exterior está cubierto también por un escudo aislante y todo el cable está protegido por una cubierta de plástico.
Estándares de cable coaxial
Los distintos diseños del cable coaxial se pueden categorizar según sus clasificaciones de radio del gobierno (RG). Cada número RG denota un conjunto único de especificaciones físicas, incluyendo el grosor del cable conductor interno, el grosor y el tipo del aislante interior, la construcción del blindaje y el tamaño y el tipo de la cubierta exterior.
Cada cable definido por las clasificaciones RG está adaptado para una función especializada. Los más frecuentes son:
RG-8, RG-9 y RG 11 . Usado en Ethernet de cable grueso
RG-58. Usado en Ethernet de cable fino
RG-59. usado para TV
Conectores de cable coaxial
El más frecuente de todos ellos se denomina conector en barril por su forma. De los conectores en barril, el más popular es el conector de red a bayoneta (BNC, Bayonet Network Connector), que se aprieta hacia adentro y se bloquea en su lugar dando media vuelta. Otros tipos de conectores de barril se atornillan juntos, lo que necesita más esfuerzo de instalación, o simplemente se aprietan sin bloqueo, lo que es menos seguro. Generalmente, un cable termina en un conector macho que se enchufa o se atornilla en su conector hembra correspondiente asociado al dispositivo. Todos los conectores coaxiales tienen una única patilla que sale del centro del conector macho y entra dentro de una funda de hierro del conector hembra. Los conectores coaxiales son muy familiares debido a los cables de TV y a los enchufes de VCR, que emplean tanto los de presión como los deslizantes. Otros dos tipos de conectores que se usan frecuentemente son los conectores T (que se usa en la ethernet de cable fino) y los terminadores (necesarios en las topologías de bus).
3. Fibra óptica
La fibra óptica es un cable de cristal o plástico que acepta y transporta señales en forma de luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Para evitar pérdidas por dispersión de luz, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor.
Aplicaciones
* En la comunicación, por la frecuencia alta que eleva la capacidad de una señal para transportar información.
* En las redes de área local, para conectar a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras que aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios.
* El desarrollo de nuevos componentes electro ópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.
Modos de propagación
La tecnología actual proporciona dos modos de propagación de la luz a lo largo de canales ópticos, cada uno de los cuales necesita fibras con características distintas: multimodo y monomodo. A su vez, el multimodo se puede implementar de dos maneras: índice escalonado o de índice gradiente gradual.
1. Multimodo: se llama así porque hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se mueve a través del núcleo por caminos distintos. Cómo se mueven estos rayos depende de la estructura del núcleo.
En la fibra multimodo de índice escalonado, la densidad del núcleo permanece constante desde el centro hasta los bordes, la siguiente figura muestra varios haces (o rayos) que se propagan a través de una fibra de índice escalonado. Algunos rayos del centro viajan en línea recta a través del núcleo y alcanzan el destino sin reflejarse o refractarse. Algunos otros rayos golpean la interfaz del núcleo y se reflejan en un ángulo menor que el ángulo crítico; estos rayos penetran la cubierta y se pierden. Todavía quedan otros que golpean el borde del núcleo con ángulos mayores que ángulo crítico y se vuelven a reflejar dentro del núcleo hasta el otro lado, balanceándose hacia delante y hacia atrás a lo largo del canal hasta que alcanza su destino.
Fibra Multimodo de índice escalonado.
La fibra Multimodo de índice gradual, que decrementa esta distorsión de la señal a través del cable. El índice de refracción está relacionado con la densidad. Por tanto, una fibra de índice gradual tiene densidad variable. La densidad es mayor en el centro del núcleo y decrece gradualmente hasta el borde. La señal se introduce en el centro del núcleo. A partir de este punto, solamente el rayo horizontal se mueve en línea recta a través de la zona central, de la densidad constante. Los rayos en otros ángulos se mueven a través de una serie de densidades que cambian constantemente. Cada diferencia de densidad hace que el rayo se refracte formando una curva.
Fibra Multimodo de índice gradual
2. Monomodo usa fibra de índice escalonado y fuente de luz muy enfocada que limita los rayos cerca de la horizontal. La fibra monomodo se fabrica con un diámetro menor que las fibras multimodo y con una densidad (índice de refracción) reducida para hacer la propagación de los rayos casi horizontal por lo cual los retrasos son despreciables, así los rayos llegan al destino (juntos) y no se distorsiona la señal.
Tamaño de la fibra.
Las fibras ópticas se definen por la relación entre el diámetro de su núcleo y el diámetro de su cubierta, ambas expresadas en micras (micrómetro).
Composición del cable
En la mayoría de los casos, la fibra está cubierta por un nivel intermedio para su protección. Finalmente, todo el cable está encerrado por una carcasa exterior.
Construcción de la fibra óptica
El núcleo y la cubierta pueden estar hechos de cristal o plástico, pero con densidades distintas, el núcleo interior debe ser ultra puro y completamente regular en forma y tamaño. Las diferencias químicas del material y las pequeñas variaciones del tamaño y la forma del canal, alteran el ángulo de reflexión y distorsionan la señal. La cobertura exterior (o funda) se puede hacer con varios materiales, teflón, plástico, plástico fibroso, tubería de metal y malla metálica, para un propósito distinto. Los plásticos no proporcionan fuerza estructural y pueden emitir humos cuando se queman. La tubería de metal da mayor fortaleza pero eleva los costes. El teflón es ligero y se puede usar al aire libre, pero es caro y no incrementa la robustez del cable. La elección del material depende del lugar de instalación del cable.
* Ventajas de la fibra óptica
Inmunidad al ruido. Debido a que las transmisiones usan una luz en lugar de electricidad. La luz externa es bloqueada por el recubrimiento opaco del canal.
Menor atenuación de la señal. La distancia de transmisión de la fibra óptica es mayor que la de otros medios guiados.
Ancho de banda mayor. El cable de fibra óptica puede proporcionar anchos de banda mayores que el cable par trenzado o coaxial.
* Desventaja de la fibra óptica
Coste. Este cable es caro, debido a que cualquier impureza o imperfección del núcleo puede interrumpir la señal, la fabricación debe ser laboriosamente precisa. Igualmente conseguir una fuente de luz láser puede costar miles de dólares, comparado a los cientos de dólares necesarios para los generadores de señales eléctricas.
Instalación/mantenimiento
Cualquier grieta o rozadura del núcleo en este cable difumina la luz y altera la señal. Las marcas deben ser pulidas y fundidas con presición. Las conexiones deben proporcionar uniones perfectamente acopladas. Las conexiones de los medios metálicos se pueden hacer con herramientas pocos sofisticadas.
Fragilidad. La fibra de cristal se rompe más fácilmente que el cable, lo que la convierte en menos útil para aplicaciones en la que es necesario transportar el hardware.
2. MEDIOS NO GUIADOS
También llamados de comunicación sin cable o inalámbrica, transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico. En su lugar, las señales se radian a través del aire (o, en unos pocos casos, el agua) y por tanto, están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlas.
El espectro electromagnético
Cuando los electrones se mueven crean ondas electromagnéticas que se pueden propagar por el espacio libre (oscilaciones por segundo de una onda electromagnética es su frecuencia, y se mide en Hz). La distancia entre dos máximos (o mínimos) consecutivos se llama longitud de onda y se designa de forma universal con la letra griega l (lambda). Toda la comunicación inalámbrica se basa en este principio. Esta velocidad usualmente llamada velocidad de la luz, c, es aproximadamente 3 X 108 m/seg. En el cobre o en la fibra, la velocidad baja a casi 2/3 de este valor y se vuelve ligeramente dependiente de la frecuencia. La velocidad de la luz es el límite máximo de velocidad.
1. RADIOTRANSMISIÓN
Las ondas de radio son fáciles de generar, viajan distancias largas y penetran edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto en interiores como en exteriores. Las ondas de radio son omnidireccionales, (viajan en todas las direcciones), por lo que el transmisor y el receptor no tienen que alinearse. Las propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia. A bajas frecuencias, las ondas de radio cruzan bien los obstáculos, pero se reduce la potencia en proporción 1/r3 en el aire. A frecuencias altas, las ondas de radio tienden a viajar en línea recta y a rebotar en los obstáculos. También son absorbidas por la lluvia.
En las bandas VLF, LF y MF, las ondas de radio siguen el terreno, como se muestra en la figura a. Las ondas de radio en estas bandas cruzan con facilidad los edificios, y es por ello que los radios portátiles funcionan en interiores. El problema principal al usar estas bandas para comunicación de datos es el ancho de banda relativamente bajo que ofrecen.
En las bandas HF y VHF, las ondas a nivel del suelo tienden a ser absorbidas por la tierra. Sin embargo, las ondas que alcanzan la ionosfera, se refractan y se envían de regreso a nuestro planeta, como se muestra en la figura b. En ciertas condiciones atmosféricas, las señales pueden rebotar varias veces.
2. TRANSMISIÓN POR MICROONDAS.
Por encima de los 100 MHz las ondas viajan en línea recta y, por tanto, se pueden enfocar en un haz estrecho. Concentrar la energía en un haz pequeño con una antena parabólica produce una señal más alta en relación con el ruido, pero las antenas deben estar muy bien alineadas entre sí.
Microondas terrestres
A diferencia de las ondas de radio a frecuencias más bajas, las microondas no atraviesan bien los edificios. La comunicación por microondas se utiliza para la comunicación telefónica de larga distancia, los teléfonos celulares, la distribución de la televisión y otros usos. Ventajas. La principal es que no se necesita derecho de paso; basta comprar un terreno pequeño cada 50km y construir en él una torre de microondas para saltarse el sistema telefónico y comunicarse en forma directa. Las microondas también son relativamente baratas.
3. ONDAS INFRARROJAS Y MILIMÉTRICAS
Son ondas no guiadas que se usan para la comunicación de corto alcance. Por ejemplo los controles remotos de los televisores, grabadoras de video y estéreos, baratos, fáciles de construir, pero no atraviesan los objetos sólidos, lo cual puede ser una ventaja en cuanto a la seguridad. Estas propiedades han hecho del infrarrojo un candidato interesante para las LAN inalámbricas e interiores. La comunicación con infrarrojo no se puede usar en exteriores porque el sol brilla con igual intensidad en el infrarrojo como espectro visible.
4. TRANSMISIÓN POR ONDAS DE LUZ (RAYO LÁSER)
Una aplicación moderna es conectar las LAN de dos edificios por medio de láseres montados en sus azoteas. Este esquema ofrece un ancho de banda muy alto y un costo muy bajo. También es relativamente fácil de instalar y, a diferencia de las microondas no requiere una licencia de la FCC (Federal communications Comisión, Comisión Federal de Comunicaciones). La ventaja del láser, un haz muy estrecho, es aquí también una debilidad. A puntar un rayo láser de 1mm de anchura a un blanco de 1mm a 500 metros de distancia requiere la puntería de una Annier Oakley moderna. Por lo general, se añaden lentes al sistema para desenfocar ligeramente el rayo. Una desventaja es que no pueden penetrar la lluvia ni la niebla densa, pero funciona bien en días soleados.
5. SATÉLITE
Las transmisiones vía satélites se parecen mucho más a las transmisiones con microondas a. El principio es el mismo que con las microondas terrestres, excepto que hay un satélite actuando como una antena súper alta y como repetidor. Aunque las señales que se transmiten vía satélite siguen teniendo que viajar en línea recta, las limitaciones impuestas sobre la distancia por la curvatura de la tierra son muy reducidas.
Comunicación vía satélite.
Los satélites facilitan enlaces telefónicos por todo el mundo y retransmisiones en directo. Un satélite de comunicaciones se halla en órbita geoestacionaria, por lo cual se desplaza con la misma velocidad de giro que la tierra permaneciendo en la misma posición relativa a la superficie terrestre, así la estación emisora no pierde el contacto con el receptor.
Satélites geosincrónicos
La propagación por línea de vista necesita que las antenas emisoras y receptoras estén fijas/estáticas con respecto a la localización de las demás en todo momento (una antena debe poder ver a la otra). Por esta razón, un satélite que se mueve más deprisa o más despacio que la rotación de la tierra es útil únicamente para periodos de tiempo cortos.
Satélites en orbita geosincrónica
El satélite debe moverse a la misma velocidad que la tierra de forma que parezca que está fijo en un punto así se asegura la comunicación constante. Estos satélites se llaman geosincrónicos. Pero un único satélite geosincrónico no puede cubrir toda la tierra. Por ello, es necesario tener un mínimo de tres satélites equidistantes entre sí en orbita geosincrónica para proporcionar una transmisión global completa. La figura muestra tres satélites, separados 120 grados entre sí en una orbita geosincrónica alrededor del ecuador. Es una vista desde el polo norte.
6. TELEFONIA CELULAR
Diseñada para proporcionar conexiones de comunicaciones estables entre dos dispositivos móviles o entre una unidad móvil y una unidad estacionaria (tierra). Se basa en un sistema de áreas de transmisión, células, cada célula contiene una antena y está controlada por una pequeña central, denominada central de célula, controlada a su vez por una central de conmutación denominada central de conmutación de telefonía móvil (MTSO), y que abarcan áreas comprendidas entre 1,5 y 5 km, dentro de las cuales existen una o varias estaciones repetidoras, que trabajan con una determinada frecuencia, que debe ser diferente de las células circundantes.
Bandas Celulares
La transmisión celular tradicional es analógica. Para minimizar el ruido, se usa modulación en frecuencia (FM) entre los teléfonos móviles y la central de célula. La FCC asigna dos bandas para uso celular. La banda entre 824 y 849 Mhz lleva odas las comunicaciones que se inician en dispositivos móviles. La banda entre 869 y 894 Mhz transporta las comunicaciones que se inician desde los teléfonos fijo. Las frecuencias portadoras se reparten cada 30Khz, lo que permite que cada banda pueda soportar hasta 833 portadoras.
Transmisión
El usuario introduce un código de 7 o 10 dígitos (un número de teléfono) y aprieta el botón de enviar. En ese momento, el teléfono móvil barre la banda, buscando un canal de inicio con una señal potente y envía los datos (número de teléfono) a la central de célula más cercana que usa ese canal. La central de la célula retransmite los datos a la MTSO. La MTSO envía los datos a la central telefónica central. Si el destinatario de la llamada está disponible, se establece conexión y se devuelven los resultados a la MTSO. En ese momento, la MTSO asigna un canal de voz sin usar a la llamada y se establece la conexión. El teléfono móvil ajusta automáticamente su sintonía para el nuevo canal y comienza la transmisión de voz.
2.4 MODOS DE TRANSMISION
Por medio de ellos se define la dirección del flujo de las señales entre dispositivos enlazados. Existen tres tipos de medios: simplex, semiduplex y full-duplex.
2.4.1 Simplex
La comunicación es unidireccional, solamente una de las dos estaciones de enlace puede transmitir; la otra sólo puede recibir. Por ejemplo: los teclados solamente puede introducir datos y los monitores tradicionales solo pueden aceptar datos de salida.
2.4.2 Semiduplex
En el modo semiduplex, cada estación puede tanto enviar como recibir datos, pero no al mismo tiempo.
2.4.3 Full duplex o duplex) Aquí ambas estaciones pueden enviar y recibir simultáneamente. Por ejemplo la red telefónica.
2.5 SINCRONIZACIÓN
Sincronizar: coincidir o estar de acuerdo al mismo tiempo.
Tipos de sincronización en la comunicación de datos
Sincronización de un bit o reloj: Asegura que el transmisor y el receptor están de acuerdo en una ranura de tiempo exacta, para la aparición de un bit. | Sincronización de módem o portadora Cuando una cadena continua de datos se recibe, es necesario saber cuál bit pertenece a cuáles caracteres, cuál es el bit de datos menos significativo, el bit de paridad, y el de parada. | Sincronización de carácter: Identificar el comienzo y el final de un código de caracteres. | Sincronización de mensaje |
En los circuitos de la comunicación de datos, hay dos formatos usados para lograr la sincronización de caracteres: asíncronos y sincronos.
Formato de datos Asíncronos *Con estos datos cada carácter se entrama entre un bit de arranque y uno de final. *Este tipo de datos son más eficientes, para los mensajes cortos. *No es necesario que los relojes de transmisión y de recepción se sincronicen continuamente. Sólo es necesario que operen a aproximadamente la misma tasa y sean sincronizados al comienzo de cada carácter. Este era el propósito del bit de arranque, establecer una referencia de tiempo para la sincronización de caracteres. * Con los datos asíncronos, cada carácter tiene 2 o 3 bits agregados a cada carácter (1 de arranque y 2 de parada). Son encabezadotes adicionales que reducen la eficiencia de la transmisión. | Formato de datos Sincronos *Con los datos síncronos, en vez de entramar cada carácter independientemente con los bits de arranque y parada, un carácter de sincronización único llamado SYN se transmite al comienzo de cada mensaje. *Son más eficientes para los mensajes largos. *Los relojes de transmisión y de recepción deben sincronizarse, porque la sincronización de caracteres ocurre, sólo una vez, al comienzo del mensaje. *Los datos síncronos tienen dos caracteres SYN (16 bits de encabezamiento), sumados a cada mensaje. |
Cadena de datos codificados en ASCII asíncronos.
El primer bit transmitido es el bit de arranque y siempre es un 0 lógico. Los bits de código de caracteres se transmiten a continuación comenzando con el LSB y continuando hasta el MSB. El bit de paridad si se usa se transmite directamente después del MSB del carácter. El último bit transmitido es el bit de parada, el cual siempre es un 1 lógico. Puede haber bit de parada de 1, 1.5 o 2.
Cadena de datos codificados en ASCII síncronos
Aquí, con el código ASCII, el carácter SYN es 16H. El receptor descarta los datos que están entrando, hasta que recibe el carácter SYN, entonces se mide en los próximos 8 bits y los interpreta como un carácter. El carácter que se usa para significar el final de una transmisión varía con el tipo de protocolo utilizado y qué tipo de transmisión es.
2.6 PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN
Debido a varios percances en la transmisión la señal que se recibe diferirá de la señal transmitida.
Atenuación: se origina cuando la energía de la señal decae con la distancia en cualquier medio de transmisión. En medios guiados, esta reducción se expresa como un número constante en decibelios por unidad de longitud. En medios no guiados, es más compleja de la distancia y depende de las condiciones atmosféricas. * La señal recibida debe tener suficiente energía para que el circuito receptor detecte e interprete la señal adecuadamente. *La señal debe conservar un nivel mayor que el ruido. *La atenuación varía en función de la frecuencia, y se reduce con técnicas para ecualizar la atenuación en una banda de frecuencias. | Distorsión de retardo es un fenómeno propio de los medios guiados, debido a que la velocidad de propagación de la señal en el medio varía con la frecuencia. Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de la banda por lo cual las distintas componentes en frecuencia de la señal llegan al receptor en instantes diferentes de tiempo. | Ruido señales no deseadas que se insertan entre el emisor y el receptor lo que ocasiona una transformación en los datos transmitidos. Es el factor de mayor importancia a la hora de limitar las prestaciones de un sistema de comunicación. Ruido térmico: presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión; como su nombre indica es función de la temperatura. Ruido de intermodulación: ocurre cuando señales de distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión. Diafonía: se experimenta al usar un teléfono, cuando se oye otra conversación; se trata de un acoplamiento no deseado entre líneas que transportan las señales. Ruido Impulsivo: Es no continuo y está constituido por pulsos o picos irregulares de corta duración y amplitud relativamente grande. Se generan por tormentas atmosféricas, o fallos y defectos en los sistemas de comunicación. |
2.7 MODULACION
Proceso de combinar una señal de entrada m (t) y una portadora de frecuencia fc para producir una señal S (t) cuyo ancho de banda esté (normalmente) centrado en torno a fc. es necesaria cuando existe sólo la posibilidad de transmisión análoga, para convertir los datos digitales en análogos.
2.7.1 Conversión de analógico a Digital convertir las señales de análogas a digitales
En la figura se muestra un conversor de analógico a digital, denominado un codec (codificador y decodificador).
Métodos para la conversión de señales análogas a digitales
*Modulación por amplitud de pulsos (PAM)
Esta técnica toma una señal analógica, la muestra y genera una serie de pulsos basados en los resultados del muestreo. El término muestreo significa medir la amplitud de la señal en intervalos iguales. PAM usa una técnica denominada muestrear y retener.
En un determinado momento, se lee el nivel de la señal y se mantiene brevemente.
Este método no es muy útil para transmisión de datos, pero es el fundamento de un método conversión de analógico a digital denominado modulación por codificación en pulsos (PCM).
En PAM, la señal original se muestra en intervalos iguales de tiempo.
*Modulación por codificación de pulsos (PCM) Señal PAM cuantificada
La PCM está compuesta por cuatro pasos distintos:
PAM, cuantificación, cuantificación binaria y codificación digital a digital. PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear una señal completamente digital. Para hacerlo, PCM cuantifica primero los pulsos PAM. La cuantificación es el método para asignar valores integrales dentro de un rango específico de instancias muestreadas. El resultado de la cuantificación se presenta en la figura
Este método de muestreo es usado para digitalizar voz en las líneas de transmisión T del sistema de telecomunicaciones norteamericano
2.7.2. Conversión de digital a Analógico
Es el proceso de cambiar una de las características de una señal de base analógica en información basada en una señal digital (ceros y unos). Por ejemplo, al transmitir datos de una computadora a otra a través de una red telefónica pública, los datos originales son digitales que deben ser convertidos en análogos los que si transportan los cables de teléfono. Los datos digitales deben ser modulados sobre una señal analógica que ha sido manipulada para aparecer como dos valores distintos correspondientes a 0 y al 1 binario. La figura muestra la relación entre la información digital, el hardware de modulación de digital a analógico y el valor de la señal analógica resultante.
Sabemos que una onda seno se define por tres características: amplitud, frecuencia y fase. Si cambiamos una de las tres características, creamos una segunda versión de esta onda. Si se dice entonces que la onda original representa el 1 binario, la variación puede representar el 0 binario, o viceversa. Por tanto, cambiando el aspecto de una señal eléctrica sencilla hacia delante y hacia atrás, puede servir para representar datos digitales. De esta manera obtenemos tres mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas:
Además, hay un cuarto mecanismo (y mejor) que combina cambios en fase y amplitud y que se denomina modulación de amplitud en cuadratura (QAM). QAM es la más eficiente de estas opciones y es el mecanismo que se usa en todos los módems modernos.
2.8 MÚLTIPLEXACIÓN
La Multiplexación es el conjunto de técnicas que permite la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos.
En esta figura se observa dos posibles forma de enlazar cuatro pares de dispositivos.
En la figura izquierda cada par tiene su propio enlace, por lo que se está malgastando una porción de toda la capacidad en cada enlace. En la figura derecha, las transmisiones entre los pares están multiplexados; los mismos cuatro pares comparten la capacidad de un único enlace.
2.8.1 Muchos a muchos/uno a muchos
En un sistema multiplexado, n dispositivos comparten la capacidad de un enlace.
El formato básico de un sistema multiplexado. Los cuatro dispositivos de la izquierda envían sus flujos de transmisión a un multiplexor (MUX), que los combina en un único flujo (muchos a uno). El extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor (DEMUX), que separa el flujo en sus transmisiones componentes (uno a muchos) y los dirige a sus correspondientes dispositivos receptores.
La palabra camino se refiere al enlace físico. La palabra canal se refiere a una porción de camino que lleva una transmisión entre un determinado par de dispositivos. Un camino puede tener muchos (n) canales.
Las señales se multiplexan usando tres técnicas básicas:
Multiplexación por división en frecuencia (FDM) Es una técnica analógica que se puede aplicar cuando el ancho de banda de un enlace es mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir. En FDM las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras. | Multiplexación por división en el tiempo (TDM): se subdivide a su vez en TDM sincrónico (habitualmente denominado solamente TDM) y TDM asincrónico, también denominado TDM estático o concentrador. Es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los dispositivos emisores y receptores. | Multiplexación por división de onda (WDM). La multiplexación y la demultiplexación involucran señales luminosas a través de canales de fibra óptica. La idea es la misma: se combinan distintas señales sobre frecuencias diferentes. Sin embargo, la diferencia es que las frecuencias son muy altas. |
FDM
En la figura, el camino de transmisión se divide en tres partes, cada uno de ellos representando un canal que lleva una transmisión; se debe tener en cuenta que aunque parece que el camino tuviera una división espacial en canales separados, las divisiones reales de canales se consiguen mediante la frecuencia, no mediante separación espacial.
TDM
En este caso, múltiples transmisiones pueden ocupar único enlace subdividiéndoles y entrelazando las porciones. Aquí el enlace es similar al FDM pero se encuentra seccionado por el tiempo en lugar de la frecuencia.
WDM
Se trata de combinar varios haces de luz dentro de una única luz en el multiplexor y hacer la operación inversa en el demultiplexor. Combinar y dividir haces de luz se resuelven fácilmente mediante un prisma.
2.9 INTERFAZ RS-232
Esta interfaz es un ejemplo de protocolo de capa física, entre la computadora o la terminal y el módem que debe especificar con detalle la interfaz mecánica, eléctrica, funcional y de procedimientos.
En los estándares, la terminal o computadora se llama de manera oficial DTE (data terminal equitment, equipo terminal de datos), y el Modem, DCE (data circuit-terminating equiment, equipo de comunicaciones de datos).
RS-232-C
Especificación mecánica * Conector de 25 agujas de 47.04± . * 13 mm de ancho (de centro de tronillo a centro de tornillo), con todas las demás dimensiones especificadas con igual precisión. * Numeración de agujas superior numeradas de 1 a 13 (de izquierda a derecha); * Numeración de agujas inferior de 14 a 25 (también de izquierda a derecha). | Especificación eléctrica * Un voltaje más negativo que -3 voltios es un 1 binario * Un voltaje más positivo que +4 volts es un 0 binario. * Se permiten velocidades de transmisión de datos de hasta 20 kps, * Cables de hasta 15 mt. | Especificación funcional dice cuáles circuitos se conectan a cada una de las 25 agujas, y qué significan. |
Algunos de los principales circuitos de RS-232C.
Las 9 puntas que casi siempre se usan;(las otras con frecuencia se omiten). Cuando la terminal o la computadora se enciende, establece (es decir pone un 1 lógico) la línea Terminal de datos preparada (aguja 20). Cuando el modem se enciende, establece la línea conjunto de datos preparado (agujas 6). Cuando el módem detecta una portadora en la línea telefónica establece la línea de detección de portadora (agujas 8). La petición de envío (agujas 4) indica que la terminal quiere enviar datos. Libre para enviar (aguja 5) indica que el modems está preparado para aceptar datos. Los datos se transmiten por el circuito transmitir (aguja 2) y se reciben por el circuito recibir (aguja 3).
Implementación DB-25. El EIA-232 define las funciones asignadas a cada una de las 25 pastillas del conector DB-25. (Un conector hembra es una imagen en espejo del macho).
RS-232 su limitación es la velocidad de transmisión de datos a no más que 20 kbps y la longitud máxima del cable de 15 metro. El estándar nuevo, llamado RS-449, en realidad es tres estándares en uno. Las interfaces mecánicas, eléctrica y de procedimientos se especifican en RS-449, pero la interfaz eléctrica se especifica en dos estadares diferentes. El primero de ellos, RS-423-A, es parecido al RS-232C en que todos sus circuitos comparten una tierra común. Esta técnica se llama transmisión desbalanceada, en la que cada uno de los circuitos principales requiere dos hilos, sin tierra común. Esto permite usar la RS-422-A a velocidades de hasta 2 Mbps por cables de 60 metros
Implementación DB-9. Muchas de las pastillas de la implementación del DB-25 no son necesarias en una conexión asíncrona sencilla. Por ello se ha desarrollado una versión más sencilla del EIA-232 que solo usa 9 patillas, conocida como DB-9 y mostrada en la figura 2.45. Observe que no hay una relación patilla a patilla entre ambas implementaciones.
SEGUNDA UNIDAD: REDES DE DATOS
CAPITULO 3
CLASES DE REDES
3.1 Redes de área local (local area networks),
Son redes de propiedad privada dentro de un edificio, de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Se usan en estaciones de trabajo de oficinas para compartir recursos o información.
Características
Su tamaño Las LAN están limitadas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión del peor caso está limitado y se conoce de antemano. Por lo cual es posible usar ciertos tipos de diseños y reduce la administración de la red. | Su tecnología de transmisión Las LAN a menudo usan una tecnología de transmisión que consiste en un cable sencillo al cual están conectadas todas las máquinas, como las líneas compartidas de la compañía telefónica que solían usarse en áreas rurales. | Su topología Las LAN tradicionales operan a velocidades de 10 a 100 Mbps, tienen bajo retardo décimas de microsegundos y experimentan muy pocos errores. Las LAN más nuevas pueden operar a velocidades muy altas, de hasta cientos de megabits/seg. |
3.1.1Conexiones Internas de una LAN
La conexión entre los dispositivos de una LAN puede ser en cable coaxial, un cable de dos hilos de cobre o una fibra óptica; también pueden efectuarse conexiones inalámbricas empleando transmisiones de infrarrojos o radiofrecuencia. Una LAN puede estar formada por un grupo de ordenadores, incluir impresoras o dispositivos de almacenamiento de datos como unidades de disco duro. Las redes emplean protocolos, o reglas, para intercambiar información a través de una única conexión compartida; los cuales impiden una colisión de datos transmitidos entre dos o más computadoras. En la mayoría de las LAN, los ordenadores emplean protocolos conocidos como Ethernet o Token Ring.
3.2 REDES DE ÁREA AMPLIA (WAN)
* Se extiende sobre un área geográfica extensa, (un país o un continente).
* Contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar programas de usuario (es decir, de aplicación), llamadas tradicionalmente máquinas Hosts conectadas por una subred cuyo trabajo es conducir mensajes de una hosts a otra.
* La separación entre los aspectos exclusivamente de comunicación de la red (subred) y los aspectos de aplicación (las hosts), simplifica enormemente el diseño total de la red.
* En muchas redes de área amplia, la subred tiene dos componentes distintos:
- Las líneas de transmisión (también llamadas circuitos, canales o troncales) mueven bits de una máquina a otra.
- Los elementos de conmutación son computadoras especializadas que conectan dos o más líneas de transmisión.
* Casi todas las redes de área amplia (excepto aquellas que usan satélites) tienen subredes de almacenar y reenviar o de paquete conmutado (punto a punto).
* Las redes de área amplia típicamente tienen topologías irregulares (estrella, anillo, árbol, completa, intersección de anillos, irregular.
3.3 REDES DE ÁREA METROPOLITANA (MAN) (Metropolitan Area Network)
Diseñada para que se pueda extender a lo largo de una ciudad entera. Por ejemplo una red de televisión por cable o un cierto número de LAN en una red mayor, de forma que los recursos puedan ser compartidos de dispositivo a dispositivo (una empresa conecta las LAN de sus oficinas en una MAN).
3.4 REDES DE PUNTO A PUNTO
* Son conexiones exclusivas entre terminales y computadoras con una línea directa.
* La ventaja de este tipo de conexión es la alta velocidad de transmisión que soporta y la seguridad al no existir conexión con otros usuarios.
* Un inconveniente es su costo.
* Proporciona mucha más flexibilidad que una red con servidor, puesto que permite que cualquier computadora de red comparta sus recursos con cualquier otra.
3.5 REDES DE DIFUSIÓN
* Las redes de difusión tienen un solo canal de comunicaciones compartido por todas las máquinas de la red.
* Los mensajes cortos (paquetes) que envían una máquina son recibidos por todas las demás. Un campo de dirección dentro del paquete especifica a quién se dirige.
* Los sistemas de difusión generalmente también ofrecen la posibilidad de dirigir un paquete a todos los destinos colocando un código especial en el campo de dirección. Este modo de operación se llama difusión broadcasting.
3.6 REDES CONMUTADAS
Los datos que entren en una red conmutada proveniente de una de las estaciones (dispositivos finales que desean comunicarse), se encaminará hacia el destino conmutándolos de nodo a nodo (dispositivos cuyo objetivo es facilitar la comunicación).
Debemos tener en cuenta las siguientes consideraciones:
1. Algunos nodos sólo se conectan con otros nodos (por ejemplo 5 y 7). Su única tarea será la conmutación interna (en la red) de los datos. De igual manera, otros nodos tienen además una o más estaciones conectadas; estos últimos, además de sus funciones de conmutación, se encargaran de aceptar y repartir los datos desde y hacia las estaciones que tengan conectadas.
2. Los enlaces entre nodos están normalmente multiplexados, usando tanto multiplexación por división de frecuencia (FDM) como por división en el tiempo (TDM).
3. Normalmente la red no está completamente conectada; es decir, no hay un enlace directo entre cada posible pareja de nodos. Esto mejora la seguridad de la red.
CAPITULO 4
PROTOCOLO Y ARQUITECTURA DE RED
4.1 PROTOCOLOS
4.1.1 Concepto de protocolo y características
Definición: conjunto de reglas o convenios para llevar a cabo una tarea determinada.
En la transmisión de datos, protocolo indica el conjunto de reglas o especificaciones que se usan para implementar uno o más niveles del modelo OSI. Un protocolo define que se comunica, cómo se comunica y cuándo se comunica.
Elementos claves de un protocolo
Sintaxis. La estructura del formato de los datos, el orden en el cual se presentan. Por ejemplo, un protocolo sencillo podría esperar que los primeros ocho bits de datos fueran la dirección del emisor, los segundos ocho bits, la dirección del receptor y el resto del flujo fuera el mensaje en sí mismo. | Semántica. El significado de cada sección de bits. Por ejemplo, ¿una dirección identifica la ruta a tomar o el destino final del mensaje? | Temporización. Define dos características: * Cuándo se deberían enviar los datos y * Con qué rapidez deberían ser enviados. Por ejemplo, si un emisor produce datos a una velocidad de 100Mbps, pero el receptor puede procesar datos solamente a 1 Mbps, la transmisión sobrecargará al receptor y se perderá gran cantidad de datos. |
4.1.2 Funciones de los protocolos
No todos los protocolos realizan todas las funciones, pues implicaría una importante duplicación de esfuerzo. Existen varios ejemplos del mismo tipo de funciones presentes en protocolos de niveles diferentes.
Las funciones de los protocolos se pueden agrupar en las siguientes categorías:
Segmentación y ensamblado | Cuando los protocolos de nivel inferior reciben datos secuencialmente necesitan dividir los datos en bloques de menor e igual tamaño. Por conveniencia se denomina unidad de datos de protocolo (PDU, “protocol data unit”) a un bloque de datos intercambiados a través de un protocolo. |
Encapsulado | Algunas PDU contienen sólo información de control, sin datos. La información de control se clasifica en tres categorías: • Dirección: se puede indicar la dirección del emisor y/o la del receptor • Código de dirección de errores: a veces se incluye algún tipo de secuencia de comprobación de trama para detección de errores. • Control de protocolo: se incluye información adicional para implementar las funciones de protocolo. |
Control de conexión | Una técnica igualmente importante es la transferencia de datos orientadas a conexión, de la que el circuito virtual es un ejemplo. Si las estaciones prevén un intercambio largo de datos y/o algunos detalles de su protocolo cambian dinámicamente, es preferible (incluso necesaria) la transferencia de datos orientadas a conexión. Se establece una asociación lógica, o conexión, entre entidades. • Establecimiento de conexión • Transferencia de datos • Liberación de conexión |
Envío ordenado | En protocolos orientados a conexión se necesita generalmente que se mantenga el orden de las PDU. Si cada PDU tienen un único número, y los números se asignan de forma secuencial, la reordenación de las PDU recibidas en base a los números de secuencia será una tarea lógica sencilla para la entidad receptora. El único problema es que los números de secuencia se repiten debido al uso de un campo finito de números de secuencia. |
Control de flujo | Es una función realizada por la entidad receptora para limitar la cantidad o tasa de datos que envía la entidad emisora. Para lo cual utiliza un procedimiento de parada y espera (“stop-and-Wait “ ), en el que cada PDU debe ser confirmada antes de que se envíe la siguiente. |
Control de errores | Es necesario el uso de técnicas para la detección de errores, (uso de una secuencia de comprobación de trama, y retransmisión de PDU) para gestionar la pérdida o los errores de datos e información de control. |
Direccionamiento | Este concepto, en comunicaciones es complejo y abarca conceptos como es el nivel de direccionamiento, ámbito del direccionamiento, identificadores de conexión y modo de direccionamiento. |
Multiplexación | Está relacionado con el concepto de direccionamiento. En un sistema individual se admite una forma de multiplexación mediante múltiples conexiones. Por ejemplo, con X.25 pueden existir múltiples circuitos virtuales que terminan en el mismo sistema final; Se puede decir que estos circuitos virtuales están multiplexados sobre la interfaz física entre el sistema final y la red. |
Servicios de transmisión | Un protocolo puede ofrecer servicios adicionales a las entidades por ejemplo: la prioridad, grado de servicio y seguridad. |
4.1.3 Protocolo TCP/IP
Sus inicios se dan en 1969, cuando la Agencia de Proyectos de Investigación avanzada (ARPA), (Departamento de Defensa de los Estados Unidos), financió un
Proyecto para la conmutación de paquetes de computadoras conectadas mediante líneas punto a punto alquiladas denominada ARPANET para la interconexión de redes.
Acrónimo de Transmission Control Protocol/Internet Protocol (protocolo de control de transmisiones/protocolo de Internet), protocolos usados para el control de la transmisión en Internet. Permite que diferentes tipos de ordenadores o computadoras se comuniquen a través de redes heterogéneas.
Una Internet bajo TCP/IP opera como una única red que conecta muchas computadoras de cualquier tamaño y forma. Internet es una interconexión de redes físicas independientes (como LAN) conectadas juntas por dispositivos de interconexión de redes.
El protocolo TCP fue desarrollado antes que el modelo OSI. Por lo cual los niveles del protocolo TCP/IP no coinciden exactamente con los del modelo OSI.
Niveles del protocolo TCP/IP
Nivel Físico | Nivel de enlace de datos | Nivel de red | Nivel de transporte | Nivel de aplicación |
TCP/IP no define ningún protocolo específico. Soporta todos los protocolos estándares. | El principal protocolo definido por TCP/IP es el protocolo entre redes (IP). | Define dos protocolos: TCP y el protocolo de datagramas de usuario (UDP). | En TCP/IP se puede considerar como una combinación de los niveles de sesión, de presentación y de aplicación del modelo OSI. |
4.2 ARQUITECTURA DE REDES
Conmutación de circuitos
La conmutación de circuitos crea una línea directa entre dos dispositivos, tales como teléfonos o computadoras.
Un conmutador de circuitos es un dispositivo con n entradas y m salidas que crea una conexión temporal entre un enlace de entrada y un enlace de salida. El número de entradas no tiene que coincidir con el de salidas.
Debilidades:
* Es menos adecuada para datos y transmisiones sin voz.
* Poca velocidad de transmisión
* Es inflexible. Una vez establecido el circuito, este es el camino utilizado en la transmisión, sea o no el más eficiente o disponible.
* La conmutación de circuitos trata a todas las transmisiones por igual.
Cualquier petición es aceptada siempre que haya un enlace disponible.
Conmutación de paquetes
En una red se denominan paquetes a los datos transmitidos en unidades discretas formadas por bloques de longitud potencialmente variables. La red establece la longitud máxima del paquete. Los paquetes son enviados por la red de un nodo a otro. En cada nodo, el paquete es almacenado brevemente y encaminado en base a la información presente en su cabecera. Hay dos enfoques tradicionales de la conmutación de paquetes: datagramas y circuitos virtuales.
* Conmutación de paquetes basados en datagramas
Cada paquete es tratado de forma independiente de los otros y se los denomina datagramas.
* Conmutación de paquetes basada en circuitos virtuales
Aquí se mantiene la relación que existe entre todos los paquetes que pertenecen a un mismo mensaje o sesión. Se elige una ruta, se envían datos, que viajan uno después del otro por la misma ruta.
Los circuitos virtuales se implementan de dos formas.
Circuito Virtual conmutado (SVC Switched Virtual Circuit) es comparable conceptualmente a las líneas de marcado en la conmutación de circuitos. En este método se crea un circuito virtual cuando se necesita y existe sólo durante la dirección del intercambio específico.
Los circuitos virtuales permanentes (PVC permanet virtual Circuit). son comparables a las líneas dedicadas en la conmutación de circuitos. En este método se establece de forma continua un mismo circuito virtual entre dos usuarios. El circuito está dedicado a los usuarios especificados. Nadie más puede utilizarlos y, debido a que siempre está disponible, se puede usar sin necesidad de establecer ni liberar las conexiones.
Figura Circuito virtual permanente (PVC)
4.2.1 Proyecto 802
Creado en 1985, (computer Society del IEEE) para definir estándares que permitan la intercomunicación entre equipos de distintos fabricantes: es una forma de especificar funciones del nivel físico, el nivel de enlace de datos y, en menos extensión, el nivel de red para permitir la interconectividad de los principales protocolos LAN.
IEEE 802.1: parte del proyecto 802 dedicada a los aspectos de comunicación entre redes
LAN Y WAN. Aunque incompleto, intenta resolver las incompatibilidades entre arquitectura de redes sin que sea necesario hacer modificaciones en las direcciones existentes, los medios de acceso y los mecanismos de recuperación de errores, entre otros.
IEEE 802.2 (LLC) protocolo de control de enlace lógico (LLC) del IEEE 802.2 encargado de tomar la estructura de una trama HDLC (Control de enlace de datos de alto nivel) y dividirla en dos conjuntos de funciones uno de los cuales contiene las porciones de usuario final de la trama: las direcciones lógicas, la información de control y los datos. Se considera al LLC como la capa superior del nivel de enlace de datos del IEEE 802 y es común a todos los protocolos LAN.
IEEE 802.3 ETHERNET / (CSMA/CD)
Proporciona una LAN estándar desarrollada originalmente por Xerox y ampliada posteriormente en un esfuerzo conjunto entre Digital Equipment Corporation, Intel Corporation y Xerox. El resultado se denominó Ethernet.
La IEEE 802.3 define dos categorías: banda base y banda ancha. La palabra base específica una señal digital (en ese caso, codificación Manchester). La palabra ancha especifica una señal analógica (en este caso, codificación PSK).
El IEEE divide la categoría de la banda base en cinco estándares distintos: 10Base5, 10Base2, 1Base-T, 1Base5 y 100Base-T.
Tasa de datos en Mbps Máxima longitud de cable o el tipo de cable.
10Base-T
Método de Acceso: CSMD/CD
A medida que se incrementan el tráfico en un enlace con múltiples accesos, se incrementan las colisiones. Por lo cual una LAN necesita un mecanismo para coordinar el tráfico, minimizar el número de colisiones que se producen y maximizar el número de tramas que se entregan con éxito. El mecanismo de acceso al medio usado en una Ethernet se denomina portadora sensible a acceso múltiple con detección de colisiones (CSMA/ En CSMA/CD, la estación que quiere transmitir escucha primero para estar segura de que el enlace está libre, a continuación transmite sus datos y después vuelve a escuchar.
IEEE 802.4 Bus con paso de testigo
Combina las características de la Ethernet y la red en anillo con paso de testigo.
Combina la configuración física de la Ethernet (una topología bus) y la característica de estar libre de colisiones (retraso predecible) de la red en anillo con paso de testigo. El bus con paso de testigo es un bus físico que opera como un anillo lógico usando testigos.
IEEE 802.5 red en anillo con paso de testigo
La red en anillo con paso de testigo exige a las estaciones que envíen los datos por turnos. Cada estación puede transmitir solo durante su turno y pueden enviar únicamente una trama durante cada turno. El mecanismo que coordina esta rotación se llama paso de testigo. Un testigo es una trama contenedor sencilla que se pasa de estación a estación alrededor del anillo.
4.2.2 La X.25
La primera red de paquete conmutado es el grupo de protocolos X.25 que ofrece una baja tasa de bit, compartición y una capacidad variable que puede ser conmutada o permanente, con la cual se redujeron los costos porque las tarifas se basan en la cantidad de datos entregados y no en el tiempo de conexión o la distancia. Los datos pueden entregarse a cualquier tasa hasta la capacidad de conexión, lo que ofrece algo de flexibilidad. Las redes de X.25 suele ser de baja capacidad con un máximo de 48Kbp. Además los paquetes de datos son objeto de los retardos típicos de las redes compartidas.
4.2.3 Retransmisión de tramas (“Frame Relay”)
Es una tecnología de conmutación rápida de tramas, basada en estándares internacionales, que puede utilizarse como un protocolo de transporte y como un protocolo de acceso en redes públicas o privadas proporcionando servicios de comunicaciones.
Frame Relay ha evolucionado, proporcionando la integración en una única línea de los distintos tipos de tráfico de datos y voz y su transporte por una única red que responde a las siguientes necesidades:
* Alta velocidad y bajo retardo
* Soporte eficiente para tráficos a ráfagas
* Flexibilidad
* Eficiencia
* Buena relación coste-prestaciones
* Transporte integrado de distintos protocolos de voz y datos
* Conectividad "todos con todos"
* Simplicidad en la gestión
* Interfaces estándares
4.2.4 ATM (Aynchronous Transfer Mode)
Modo de transferencia asíncrono. Es una tecnología capaz de transferir voz, video y datos a través de redes privadas y públicas. Desarrollada en base a una arquitectura de celdas en lugar de tramas. Adecuada por la necesidad de transferir voz y video sin ningún retardo.
Objetivos de diseño
Entre los retos a los que se enfrentaron los diseñadores de ATM, destacaron seis.
1. Necesidad de un sistema de transmisión que optimizara el uso de los medios de transmisión de datos de alta velocidad, como por ejemplo la fibra óptica. Además de ofrecer mayores anchos de banda.
2. Necesidad de un sistema que pudiera interactuar con los sistemas existentes, como las diversas redes de paquetes. ATM es tan potencialmente efectiva en una LAN y en mecanismos de transporte corto como lo es en una WAN.
3. Necesidad de un diseño que no fuera caro de implementar de forma que el costo no resultara una barrera para su adopción.
4. El nuevo sistema debe ser capaz de admitir y funcionar con las jerarquías de telecomunicaciones existentes (bucles locales, proveedores locales, portadores de largas distancias, etc.).
5. El nuevo sistema debe ofrecer un servicio orientado a conexión para asegurar una entrega precisa y predecible.
6. Un objetivo es desplazar tantas funciones como sean posibles al hardware (para aumentar la velocidad) y eliminar tantas funciones del software como sean posibles (de nuevo para aumentar la velocidad).
CAPITULO 5
MODELO DE REFERENCIA OSI
5.1 ANTECEDENTES
Creada en 1947, la organización internacional de Estandarización (ISO, internacional Standards Organization) es un organismo multinacional dedicado a establecer acuerdos mundiales sobre estándares internacionales. Un estándar ISO que cubre todos los aspectos de las redes de comunicaciones es el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconection). Un sistema abierto es un modelo que permite que dos sistemas diferentes se puedan comunicar independientemente de la arquitectura subyacente.
El modelo OSI no garantiza la comunicación entre equipos pero pone las bases para una mejor estructuración de los protocolos de comunicación. Tampoco existe ningún sistema de comunicaciones que los siga estrictamente, siendo la familia de protocolos TCP/IP la que más se acerca.
5.2 CONCEPTO
El modelo OSI es una arquitectura por niveles para el diseño de sistemas de red que permite la comunicación entre todos los tipos de computadoras.
5.3 ORGANIZACIÓN DE LOS NIVELES
Niveles de soporte de red: 1 Físico, 2. Enlace y 3. Red, Tienen que ver con los aspectos físicos de la transmisión de los datos de un dispositivo a otro (especificaciones eléctricas, conexiones físicas, direcciones físicas y temporización de transporte y fiabilidad). | Servicios de soporte de usuario: 5. Sesión, 6. Presentación y 7. Aplicación Permite la interoperabilidad entre sistemas software no relacionados. | El nivel 4 de transporte, asegura la transmisión fiable de los datos de extremo a extremo, (el nivel 2 asegura la transmisión fiable de datos en un único enlace). |
Los niveles superiores de OSI se implementan casi siempre en software; los niveles inferiores son una combinación de hardware y software, excepto el nivel físico, que es principalmente hardware.
5.4 FUNCIONES DE LOS NIVELES DEL MODELO OSI
5.4.1 Nivel físico
Coordina las funciones necesarias para trasmitir el flujo de datos a través de un medio físico. (Especificaciones eléctricas y mecánicas de la interfaz y del medio de transmisión, los procedimientos y las funciones que tienen los dispositivos físicos y la interfaces.
* Características físicas de las interfases y el medio: define las características de la interfaz entre dispositivos y medio de transmisión. Al igual que el tipo de medio de transmisión.
* Representación de los bits: define el tipo de codificación (como los ceros y unos se cambian en señales).
* Tasa de datos: el nivel físico define la duración de un bit, es decir, cuánto tiempo dura.
* Sincronización de los bits: los relojes del emisor y el receptor deben estar sincronizados.
* Configuración de la línea: se relaciona con la conexión de dispositivos al medio.
* Topología física: define como están conectados los dispositivos para formar una red.
* Modo de transmisión: El nivel físico también define la dirección de la transmisión entre dos dispositivos: símplex, semi duplex o full duplex. En el modo símplex solo un dispositivo puede enviar; el otro solo puede recibir. El modo símplex es una comunicación en un solo sentido en el modo semi duplex, dos dispositivos pueden enviar o recibir, pero no al mismo tiempo. En el modo full duplex (o simplemente duplex) dos dispositivos pueden enviar o recibir al mismo tiempo.
5.4.2 Nivel de enlace de datos: transforma el nivel físico, un simple medio de transmisión, en un enlace fiable, libre de errores ante el nivel superior (de red) y es responsable de la entrega nodo a nodo.
Responsabilidades del nivel de enlace de datos
* Tramado: divide el flujo de bits recibidos en unidades de datos manejables: tramas.
* Direccionamiento físico: si es necesario distribuir tramas por distintos sistemas de la red, el nivel de enlace de datos añade una cabecera a la trama para definir la dirección física del emisor (dirección fuente) y/o receptor (dirección destino) de la trama.
* Control de flujo: si la velocidad del receptor al recibir datos es menor que la de transmisión del emisor, el nivel impone un mecanismo de control de flujo.
* Control de errores: el nivel añade fiabilidad al nivel físico al incluir mecanismos para detectar y retransmitir las tramas defectuosas y para prevenir la duplicación de tramas.
* El control de acceso: al conectar dos o más dispositivos al mismo enlace, los protocolos de nivel de enlace determinan que dispositivo tiene el control de enlace.
5.4.3 Nivel de red es responsable de la entrega de un paquete desde el origen al destino (enlaces), asegura que cada paquete va del origen al destino, sean estos cuales sean.
Si dos sistemas están conectados al mismo enlace, habitualmente no hay necesidad de un nivel de red.
Responsabilidades específicas del nivel de red
* Direccionamiento lógico: si un paquete cruza la frontera de la red, se necesita tener direcciones lógicas del emisor y el receptor para distinguir los sistemas origen de los del destino.
* Encaminamiento: cuando varias redes se conectan para crear una red de redes (una Internet) o una red más grande, los dispositivos de conexión llamados encaminadores o pasarelas) encaminan los paquetes hasta su destino final.
5.4.4 Nivel de transporte es responsable de la entrega origen a destino (extremo a extremo) de todo el mensaje asegurando que llega intacto y en orden, supervisando tanto el control de errores como el control de flujo a nivel origen a destino, a veces asegura al emisor que el receptor ha recibido la información que le ha sido enviada. Envía de nuevo lo que no haya llegado correctamente.
Responsabilidades específicas del nivel de transporte
* Direccionamiento en punto de servicio: la cabecera del nivel de transporte debe además incluir un tipo de dirección denominado dirección de punto de servicio (o dirección de puerto). El nivel de red envía cada paquete a la computadora adecuada; el nivel de transporte envía el mensaje entero al proceso adecuado dentro de esa computadora.
* Segmentación y reensamblado: un mensaje se divide en segmentos los que contienen un cierto número de secuencias, los que permiten al nivel de transporte reensamblar el mensaje correctamente a su llegada al destino e identificar y reemplazar paquetes que se han perdido en la transmisión.
* Control de conexión: el nivel de transporte puede estar orientado a conexión, trata cada segmento como un paquete independiente y lo pasa al nivel de transporte de la máquina destino. Un nivel de transporte orientado a conexión establece una conexión con el nivel de transporte del destino antes de enviar ningún paquete y luego se corta al terminar la transferencia.
* Control de flujo: es responsable del control de flujo de este nivel que se lleva a cabo de extremo a extremo y no sólo en un único enlace.
* Control de errores: es responsable de controlar los errores, desde el emisor al nivel de transporte del receptor sin errores (daños, pérdidas o duplicaciones). Usualmente, los errores se corrigen mediante retransmisiones.
5.4.5 Nivel de sesión en algunos procesos los tres primeros niveles (físico, enlace de datos y redes) no son suficientes para lo que se utiliza el nivel de sesión es el controlador de diálogo de la red. Establece, mantiene y sincroniza la interacción entre sistemas de comunicación.
* Control de diálogo: permitir que dos sistemas establezcan un diálogo en modo semi duplex (un sentido cada vez) o full duplex (los dos sentidos al mismo tiempo).
* Sincronización: permite que un proceso pueda añadir puntos de prueba (checkpoints) en un flujo de datos. Si un sistema envía un archivo de 2000 páginas, se inserta puntos de prueba cada 100 páginas para asegurar que se han recibido y reconocido independientemente, si hay un fallo en la transmisión de la página 501: las páginas 1 a 500 no serán retransmitidas.
5.4.6 Nivel de presentación- está relacionado con la sintaxis y la semántica de la información intercambiada entre dos sistemas.
Responsabilidades específicas del nivel de presentación
* Traducción: los procesos (programas en ejecución) en los sistemas intercambian habitualmente la información en forma de tiras de caracteres, números, etc. Por lo cual se traduce la información a flujos de bits antes de transmitirla. El nivel de presentación en la máquina receptora cambia el formato común en el formato específico del receptor.
* Cifrado: para transportar información sensible, un sistema debe ser capaz de asegurar la privacidad. El cifrado implica el emisor transforma la información original a otro formato y envía el mensaje resultante por la red. El descifrado ejecuta el proceso inverso del proceso original para convertir el mensaje a su formato original.
* Compresión: la compresión de datos reduce el número de bits a transmitir. La compresión de datos es particularmente importante en la transmisión de datos multimedia tales como texto, audio y vídeo.
5.4.7 Nivel de aplicación el nivel de aplicación permite al usuario, tanto humano como software, acceder a la red. Proporciona las interfaces de usuario y el soporte para servicios como el correo electrónico, el acceso y la transferencia de archivos remotos, la gestión de datos compartidos y otros tipos de servicios para información distribuida.
La figura 5.11 muestra la relación entre el nivel de aplicación y el usuario y el nivel de presentación. De las muchas aplicaciones disponibles, la figura muestra solamente tres: X.400 (servicio de gestión de mensajes); X.500 (servicio de directorios); y transferencia acceso y gestión de archivos (FTAM). El usuario del ejemplo usa X.400 para enviar un correo electrónico. Observe que en este nivel no se añaden cabeceras ni colas.
CAPITULO 6
MODELO DE ESTRUCTURA DE UNA TRAMA
En una transmisión sincrónica se requiere de un nivel de sincronización adicional para que el receptor pueda determinar dónde está el comienzo y el final de cada bloque de datos; Esta transmisión se hace a través de una trama que presenta los datos más el preámbulo (patrón de bits de comienzo de un bloque de datos), los bits de final junto con información de control en cada bloque de datos transmitido.
6.1 CAMPOS DE DELIMITACION Los campos de delimitación están localizados en los dos extremos de la trama, y ambos corresponden a la siguiente combinación de bits 01111110. Se puede usar un único delimitador como final y comienzo de la siguiente trama simultáneamente.
6.2 CAMPO DE DIRECCION El campo de dirección identifica a la estación secundaria que ha trasmitido o que va a recibir la trama. Este campo no se necesita en enlaces punto a punto, si bien se incluye siempre por cuestiones de uniformidad.
6.3 CAMPO DE CONTROL En HDLC se definen tres tipos de tramas.
Las tramas de información (tramas-I) transportan datos generados por el usuario (por la lógica situada en la capa superior, usuaria HDLC). Además, en ellas se incluye información para el control ARQ de errores y del flujo. | Las tramas de supervisión (tramas-S) proporcionan el mecanismo ARQ cuando la incorporación de las confirmaciones en las tramas de información no es factible. | Las tramas no numeradas (tramas-N) proporcionan funciones complementarias para controlar el enlace. El primer o los dos primeros bits del campo de control se identificar el tipo de la trama. Los bits restantes se estructuran en subcampos. |
6.4 CAMPO DE INFORMACION Solo esta presente en las tramas-l y N este campo puede contener cualquier secuencia de bits, el número de bits sea igual a un múltiplo entero 8 la longitud del campo de información es variable menor que un valor máximo definido.
6.5 CAMPO PARA LA SECUENCIA DE COMPROBACION DE LA TRAMA. Es un código para detectar errores calculando a partir de los bits de la trama sin contar los delimitadores. Código utilizado: CRCCCITT DE 16 bits. código de redundancia cíclica (CRC) Se puede utilizar alternativamente una FCS de 32 bits, que use el polinomio CRC-32, si así lo aconseja la longitud de la trama o las características de la línea.
TERCERA UNIDAD RED DE AREA LOCAL
CAPITULO 7.
TOPOLOGIAS DE REDES
7.1 DEFINICION
La topología de una red define únicamente la distribución del cable que interconecta los diferentes ordenadores, es decir, es el mapa de distribución del cable que forma la RED. Define cómo se organiza el cable de las estaciones de trabajo. A la hora de instalar una red, es importante seleccionar la topología más adecuada a las necesidades existentes.
7.2 CLASES DE TOPOLOGIAS DE REDES
7.2.1 Topología bus los envíos de las diferentes estaciones de la red se propagan a todo lo largo del medio de transmisión y son recibidas por todas estaciones.
Permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información, pero puede representar desventaja porque se pueden producir problemas de tráfico y colisiones, que se pueden disminuir segmentando la red en varias partes.
Características: * Es la más utilizada en las redes LAN con hub o swich final en uno de los extremos, Ethernet/IEEE 802.3, incluyendo la 100BaseT. * Fácil control flujo de la red. * Una estación difunde información a todas las demás. | Desventajas: * Como hay un solo canal, si este falla, falla toda la red. * Posible solucionar redundancia * Casi imposible aislar averías. |
7.2.2 Topología estrella tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos. Por el nodo central, generalmente ocupado por un hub, pasa toda la información que circula por la red.
La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central está ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hubs.
Características: • Fácil de controlar, software no complicado y flujo de tráfico sencillo. • Todo el flujo esta en el nodo central que controla a todas las estaciones. • El nodo central (hub) encamina el tráfico, localiza averías y las aísla fácilmente. | Desventaja: • Hay saturaciones y problemas si se avería el nodo central. |
7.2.3 Topología árbol La topología en árbol es similar a la topología en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central, en cambio, un nodo de enlace troncal, ocupado por un hub o swich, desde el que se ramifican los demás nodos. El enlace troncal es un cable con varias capas de ramificaciones, y el flujo de información es jerárquico. En el otro extremo del enlace troncal generalmente se encuentra un host servidor.
El hub central es un concentrador activo que contiene un repetidor que genera los patrones de bits recibidos antes de retransmitirlos. Los hub secundarios pueden ser concentradores activos o pasivos. Un concentrador pasivo solamente se encarga de proporcionar una conexión física entre los dispositivos o estaciones conectadas.
Ventajas: * El hub central al retransmitir las señales amplifica la potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal. * Permite conectar más dispositivos al concentrador central * Permite priorizar las comunicaciones de distintas computadoras | Desventajas: * Se requiere más cable para conectar las estaciones del concentrador secundario al concentrador central. |
7.2.4 Topología en anillo Una topología de anillo se compone de un solo anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo está conectado solamente con los dos nodos adyacentes. Los dispositivos se conectan directamente entre sí por medio de cables en lo que se denomina una cadena margarita. Para que la información pueda circular, cada estación debe transferir la información a la estación adyacente.
Características: * Los datos fluyen en una sola dirección. * Cada estación recibe los datos y los retransmite al siguiente equipo del anillo. * Mínimo embotellamiento de los datos en la red. * Topología sencilla en su funcionamiento. * Cada componente recibe/envía paquete transmitido. | Desventajas: * Como están unidos, si falla un canal entre dos nodos, falla toda la red. * Se soluciona con canales de seguridad o conmutadores que redirigen los datos |
7.2.5 Topología en malla cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con cualquier otro dispositivo. Un enlace disecado es el que conduce el tráfico únicamente entre los dispositivos que conecta.
La desventaja física principal es que sólo funciona con una pequeña cantidad de nodos, ya que de lo contrario la cantidad de medios necesarios para los enlaces, y la cantidad de conexiones con los enlaces se torna abrumadora.
Si por ejemplo, en una red en malla completamente conectada con ocho dispositivos se quiere calcular el número total de enlaces y cables necesarios, así como el número de puertos de cada dispositivo utilizamos la formula para calcular el número de enlaces en una red con topología en malla completamente conectada:
Número de enlaces = n(n-1)/2, donde n es el numero de dispositivos
Número de enlaces = 8 (8 - 1) / 2 = 28
Número de puertos por dispositivo = n – 1 = 8 – 1 = 7
Ventajas: * La utilización de canales dedicados los cuales garantizan que cada conexión sólo debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados. * Es una topología robusta en donde si un enlace falla no inhabilita toda la red. * Al tener líneas dedicadas la seguridad y la privacidad es mayor evitando que otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes. * Los enlaces punto a punto pueden identificar y aislar los fallos mas fácilmente. | Desventajas: * Utiliza una mayor cantidad de cable y de puertos de E/S. * La instalación y reconfiguración de la red es difícil, por que cada dispositivo debe estar conectado a otro. * La masa de cables puede ser mayor que el espacio disponible para acomodarlos. * El hardware utilizado es costo. * Se instala en lugares con espacio reducido, por ejemplo en una red troncal que conecte los computadores principales de una red híbrida que puede incluir más topologías. |
7.2.6 Topología Híbrida son las más frecuentes derivadas de la unión de topologías “puras”: estrella-estrella, bus-estrella, etc.
Por ejemplo una topología híbrida en donde se combina la topología en bus con una estructura inalámbrica, contiene células de infrarrojos que requieren de conexiones cableadas para la comunicación entre sí, puesto que la radiación infrarroja no puede penetrar obstáculos opacos
7.2.7 Topología de red celular (inalámbrica):
La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro.
La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; sólo hay ondas electromagnéticas.
La ventaja obvia de una topología celular (es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad.
Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.
Topologías LAN más comunes
* Ethernet: topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida.
* Token Ring: topología de anillo lógica y una topología física en estrella.
* FDDI: topología de anillo lógica y topología física de anillo doble.
CAPITULO 8.
TARJETA DE RED
8.1 CONCEPTO Y CARACTERÍSTICA
Una tarjeta de interfaz de red o Network Interface Card (NIC) (también conocida como adaptadora o tarjeta adaptadora) es una placa de circuito instalada en un componente de equipo de informática, como un PC, por ejemplo, que le permite conectar su PC a una red.
Cuando se escoge una NIC (también conocida como tarjeta adaptadora) para instalar en un PC, se debe considerar lo siguiente:
• La velocidad de su concentrador, conmutador, o servidor de impresora - | Ethernet (10Mbps) o Fast Ethernet (100Mbps). |
• El tipo de conexión que necesita. | - RJ-45 para par trenzado o BNC para cable coaxial |
• El tipo de conector NIC disponible dentro de su PC-ISA o PCI. | |
La tarjeta de red es un dispositivo electrónico que consta de las siguientes partes:
* Interface de conexión al bus del ordenador.
* Interface de conexión al medio de transmisión.
* Componentes electrónicos internos, propios de la tarjeta.
* Elementos de configuración de la tarjeta: puentes, conmutadores, etc.
Parámetros para la configuración
La tarjeta de red debe de ponerse de acuerdo con el sistema operativo del host y su hardware, en el modo en el que se producirá la comunicación entre ordenador y tarjeta para que no colisionen con los parámetros de otros periféricos o tarjetas. Los principales son:
* IRQ, interrupción. Es el número de una línea de interrupción con el que se avisan sistema y tarjeta de que se producirá un evento de comunicación entre ellos. Por ejemplo, cuando la tarjeta recibe una trama de datos, ésta es procesada y analizada por la tarjeta, activando su línea IRQ, que le identifica unívocamente, para avisar al procesador central que tiene datos preparados para el sistema. Valores típicos para el IRQ son 3, 5, 7, 9 y 11.
* Dirección de E/S. Es una dirección de memoria en la que escriben y leen el procesador central de sistema y la tarjeta, de modo que les sirve de bloque de memoria para el intercambio mutuo de datos. Tamaños tópicos de este bloque de memoria (o buffer) son 16 y 32 kbytes. Este sistema de intercambio de datos entre el host y la tarjeta es bastante rápido, por lo que es muy utilizado en la actualidad, pero necesita procesadores más eficientes. La dirección de E/S se suele expresar en hexadecimal, por ejemplo, DC000H.
* DMA, acceso directo a memoria. Cuando un periférico o tarjeta necesita transmitir datos a la memoria central, un controlador hardware apropiado llamado controlador DMA pone de acuerdo a la memoria y a la tarjeta sobre los parámetros en que se producirá el envío de datos, sin necesidad de que intervenga la CPU en el proceso de transferencia. Cuando un adaptador de red transmite datos al sistema por esta técnica (DMA), debe definir qué canal de DMA va a utilizar, y que no vaya a ser utilizado por otra tarjeta. Este sistema de transferencia se utiliza poco en las tarjetas modernas.
* Dirección de puerto de E/S. Es un conjunto de bytes de memoria en los que procesador central y periféricos intercambian datos de Entrada/Salida y del estado en el que se efectúan las operaciones.
Tipo de Tranceptor: algunas tarjetas de red incorporan varias salidas con diversos conectores, de modo que se puede escoger entre ellos en función de las necesidades. Algunas de estas salidas necesitan Tranceptor externo y hay que indicárselo a la tarjeta cuando se configura.
En la última generación de tarjetas, la configuración se realiza de manera automática: elección del tipo de conector, parámetros de comunicación con el sistema, etc., aunque requiere hardware especializado en el host. Esta tecnología de auto configuración de llama Plug&Play (enchufar y funcionar).
No todos los adaptadores de red sirven para todas las redes. Existen tarjetas apropiadas para cada tecnología de red: Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.
Velocidad de conexión
Debe utilizarse una NIC de Ethernet con un concentrador o conmutador Ethernet, y una NIC de Fast Ethernet con un concentrador o conmutador Fast Ethernet.
Si conecta su PC a un dispositivo dual speed que admite ambos valores, 10 y 100Mbps, puede utilizar una NIC de 10Mbps o una NIC de 100Mbps. Un puerto en un dispositivo dual speed ajusta su velocidad automáticamente para que coincida con la velocidad más alta admitida por ambos extremos de la conexión.
8.2 TIPO DE CONEXIÓN
Para redes que utilizan cable par trenzado se necesita NIC conector RJ-45
Las que usan cable coaxial necesitan conector BNC
CONECTOR ISA Y PCI Hay dos tipos de conectores NIC para PC:
Los zócalos ISA arquitectura de componentes individuales 14 cm. Largo
Los zócalos PCI interconexión de componente periférico se utiliza en todos los PC Pentium de sobremesa. Los zócalos PCI tienen un mayor rendimiento que los ISA. Los zócalos PCI miden unos 9cm de longitud.
NIC Especializados en caso de portátiles se utilizara tarjeta PCMCIA para ello se tiene en cuenta:
* La velocidad de su concentrador, conmutador o servidor de impresora - Ethernet (10Mbps) o Fast Ethernet (100Mbps).
Si tiene un puerto USB, podría considerar utilizar un Interfaz de red USB (USB Network Interface),
CAPITULO 9.
DISPOSITIVOS DE RED
Cuando dos o más redes diferentes se conectan para intercambiar datos o recursos, se convierte en una red interconectada (o Internet): Enlazar varias LAN en una Internet requiere dispositivos de interconexión de redes adicionales denominados encaminadotes (routers) y pasarelas (gateways). Estos dispositivos están diseñados para solucionar los obstáculos a la interconexión sin interrumpir las funciones independientes de las redes.
Los dispositivos de interconexión de redes y de red se dividen en cuatro categorías:
Repetidores, puentes, encaminadotes y pasarelas.
9.1 REPETIDORES Un repetidor (o regenerador) es un dispositivo electrónico que opera sólo en el nivel físico del modelo OSI. Las señales que transportan información dentro de una red pueden viajar a una distancia fija antes de que la atenuación dañe la integridad de los datos.
9.2 PUENTES Los puentes actúan en los niveles físicos y de enlace de datos del modelo OSI. Los puentes pueden dividir una red grande en segmentos más pequeños. También pueden retrasmitir tramas entre dos LAN originalmente separada. Al contrario que los repetidores, los puentes contienen lógica que permiten separar el tráfico de cada segmento. De esta forma, filtran el tráfico, algo que los hace útiles para controlar la congestión y aislar enlaces con problemas.
9.2.1 TIPOS DE PUENTES
Puente simple
No los puentes simples son los más primitivos y menos caros. Un puente enlaza dos segmentos y contiene una tabla que almacena las direcciones de todas las estaciones incluidas en cada de ellos.
Puentes multipuerto: se puede utilizar para conectar más de dos LAN.
Puente transparente o de aprendizaje construye la tabla con las direcciones de las estaciones a medida que realiza las funciones de un puente. Cuando se instala por primera vez un puente transparente, su tabla está vacía. Cuando encuentra un paquete, busca la dirección del origen y del destino.
9.3 ENCAMINADORES Tienen acceso a las direcciones del nivel de red y contienen software que permite determinar cuál de los posibles caminos entre esas direcciones es el mejor para la transmisión determinada. Los encaminadotes actúan en los niveles físico, de enlace de datos y red del modelo OSI.
9.4 PASARELAS Una pasarela es generalmente software instalado dentro de un encaminador. Las pasarelas potencialmente actúan en todos los siete niveles del modelo OSI. Una pasarela es un convertidor de protocolos. Un encaminador transfiere, acepta o retrasmite paquetes solo entre redes que utilizan protocolos similares. Una pasarela, por otro lado, puede aceptar un paquete formateado para un protocolo (por ejemplo, AppleTalk) y convertirlo a un paquete formateado para otro protocolo (por ejemplo, TCP/IP) antes de encaminarlo.
9.5 OTROS DISPOSITIVOS
9.5.1 Encaminador multiprotocolo que encaminan paquetes que pertenecen a dos o más protocolos. Por ejemplo, un encaminador de dos protocolos (por ejemplo, IP e IPX) puede manejar paquetes que pertenecen a los dos protocolos. Puede recibir, procesar y enviar un paquete utilizando el protocolo IP o puede recibir, procesar y enviar un paquete que utiliza el protocolo IPX.
9.5.2 Conmutadores un conmutador es un dispositivo que ofrece la funcionalidad de un puente con una mayor eficiencia. Un conmutador puede actuar como un puente multipuerto para conectar dispositivos o segmentos a una LAN. El conmutador normalmente tiene un buffer para cada enlace (red) a la cual se conecta.
9.5.3 El modems es el dispositivo de comunicación más básico de conectividad entre redes módem.
Un módem es un dispositivo que permite a los equipos comunicarse a través de una línea telefónica.
Funciones básicas de un módem Los equipos no se pueden conectar a través de una línea telefónica, puesto que éstos se comunican enviando pulsos electrónicos digitales (señales electrónicas) y una línea telefónica sólo puede enviar ondas (sonido) analógicas.
Un módem emisor Modula las señales digitales en señales analógicas y un módem receptor Demodula las señales que recibe en señales digitales.
Características:
* Una interfaz de comunicación serie (RS-232).
* Una interfaz de línea telefónica RJ-11 (enchufe telefónico de cuatro hilos).
* Están disponibles tanto módems externos como internos. Un módem interno se instala en una ranura de expansión del equipo al igual que otra tarjeta. Un módem externo es una pequeña caja que se conecta al equipo a través un cable serie (RS-232) desde el puerto serie del equipo hasta la conexión del cable en el módem. El módem utiliza un cable con un conector RJ-11C para conectarse a la pared.
Tipos de módems
Existen tres tipos diferentes de módems, puesto que los distintos entornos de comunicación requieren diferentes métodos de envío de datos. Estos entornos se pueden dividir en dos áreas relacionadas con el ritmo de las comunicaciones:
* Asíncrona.
* Síncrona.
El tipo de módem que utiliza una red depende de si el entorno es asíncrono
9.5.6 Firewall
Es simplemente un filtro que controla todas las comunicaciones que pasan de una red a la otra y en función de lo que sean permite o deniega su paso.
Para permitir o denegar una comunicación el firewall examina el tipo de servicio al que corresponde, como pueden ser el Web, el correo o el IRC. Dependiendo del servicio el firewall decide si lo permite o no. Además, el firewall examina si la comunicación es entrante o saliente y dependiendo de su dirección puede permitirla o no.
CAPITULO 10.
CABLEADO ESTRUCTURADO
10.1 ANTECEDENTES
* Las instalaciones de voz (telefonía), datos (redes de ordenadores) e imagen (TV, seguridad, etc.) estaban separadas.
* Las redes de datos de cada departamento no se interconectaban.
* Cuando cambia una tecnología se debía cambiar todo el cableado.
10.2 DEFINICIÓN
Esquema genérico de cableado de telecomunicaciones, que correctamente diseñado e instalado en edificios, entre las necesidades de conectividad de sus usuarios durante un largo periodo de tiempo.
Consideraciones
* La Integración de las comunicaciones de ordenadores, voz, video en un sistema multimedia
* La aparición de normas que definen las condiciones de una instalación de cableado para cumplir unos mínimos de calidad.
* La necesidad de no dependencia del fabricante para las instalaciones. Cualquier ingeniero puede certificar una instalación para funcionar con redes multimedia.
* La necesidad de ni dependencia de la tecnología de las redes, las instalaciones dependen de parámetros físicos: distancias y ancho de banda
* Los cambios físicos de puestos de trabajo en la empresa no deben afectar a las instalaciones, asó se debe hacer una planificación global del cableado.
10.3 RELACIÓN DE NORMAS
Las normas actuales sobre cableado estructurado son:
EIA/TIA-586 Estados Unidos Junio de 1991
ISO/IEC 11801 Internacional. Junio de 1995
CENELEC EN 50173 Europa. Marzo de 1996
Directivas de EMC EN550. Europa enero de 1996
10.4 APLICACIONES TOPOLOGÍAS Y CATEGORÍAS
10.4.1 Aplicaciones
* Edificios donde la densidad de puestos informáticos y teléfonos es muy alta: oficinas, centros de enseñanza, tiendas, etc.
* Donde se necesite gran calidad de conexionado así como una rápida y efectiva gestión de la red: Hospitales, Fábricas automatizadas, Centros Oficiales, edificios alquilados por plantas, aeropuertos, terminales y estaciones de autobuses, etc.
* Donde a las instalaciones se les exija fiabilidad debido a condiciones extremas: barcos, aviones, estructuras móviles, fábricas que exijan mayor seguridad ante agentes externos.
10.4.2 Topología
Redes convencionales
Desventajas:
* Diferentes trazados de cableado.
* Reinstalación para cada traslado.
* Cable viejo acumulado y no reutilizable.
* Incompatibilidad de sistemas.
* Interferencias por los distintos tipos de cables.
* Mayor dificultad para localización de averías.
Redes estructuradas.
A diferencia de una red convencional, en el cableado estructurado, como su mismo nombre indica, la red se estructura (o divide en tramos), para estudiar cada tramo por separado y dar soluciones a cada tramo independientemente sin que se afecten entre sí.
Ventajas:
* Trazados homogéneos.
* Fácil traslados de equipos.
* Convivencia de distintos sistemas sobre el mismo soporte físico.
* Transmisión a altas velocidades para redes.
* Mantenimiento mucho más rápido y sencillo.
10.5 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN CABLEADO ESTRUCTURADO
* Cableado Horizontal
* Cableado del backbone
* Cuarto de telecomunicaciones
* Cuarto de entrada de servicios
* Sistema de puesta a tierra
* Atenuación
* Capacitancia
* Impedancia y distorsión por retardo
10.5.1 Cableado Horizontal
Es el que se extiende desde el área de trabajo o (WAO) / (WORK STATION) hasta el cuarto de telecomunicaciones o (Tecroom).
El cableado horizontal consiste de dos elementos básicos:
Cable Horizontal y Hardware de Conexión, estos proporcionan los medios para transportar señales de telecomunicaciones entre el área de trabajo y el cuarto de telecomunicaciones.
El cableado horizontal típicamente:
* Contiene más cable que el cableado del backbone.
* Es menos accesible que el cableado del backbone.
Consideraciones de diseño:
El cableado horizontal deberá diseñarse para ser capaz de manejar diversas aplicaciones de usuario incluyendo:
* Comunicaciones de voz (teléfono).
* Comunicaciones de datos.
* Redes de área local.
* Internet.
El diseñador también debe considerar incorporar otros sistemas de información del edificio (por ej. otros sistemas tales como televisión por cable, control ambiental, seguridad, audio, alarmas y sonido) al seleccionar y diseñar el cableado horizontal.
Topología:
El cableado horizontal se debe implementar en una topología de estrella. Cada salida del área de trabajo debe estar conectada directamente al cuarto de telecomunicaciones.
Tipos de cable:
Los tipos de cable reconocidos por ANSI/TIA/EIA-568-A y ANSI/TIA/EIA-568-B3 para distribución horizontal son:
* Par trenzado, cuatro pares, sin blindaje (UTP) de 100 ohmios, 22/24 AWG
* Par trenzado, dos pares, con blindaje (STP) de 150 ohmios, 22 AWG
* Par trenzado, cuatro pares con blindaje general (FTP)
* Par trenzado, cuatro pares con blindaje por cada par (SCTP)
* Fibra óptica, dos o mas fibras, multimodo 62.5/125 mm
El cable a utilizar por excelencia es el par trenzado sin blindaje UTP de cuatro pares categoría 5/ 5e / 6 / 7. El cable coaxial de 50 ohmios se acepta pero no se recomienda en instalaciones nuevas.
Salidas de área de trabajo:
Los ductos a las salidas de área de trabajo (work área outlet, WAO) deben prever la capacidad de manejar la cantidad de cables especificados mas un mínimo del 25 % de reserva de espacio físico. Las salidas de área de trabajo deben contar con un mínimo de dos conectores o jacks y un máximo de cuatro. Los conectores o jacks deben ser del tipo RJ-45 bajo el código de colores de cableado T568A (recomendado) o T568B.
Evitado de interferencia electromagnética:
A la hora de establecer la ruta del cableado entre los closets de alambrado y los puestos de trabajo es una consideración primordial evitar el paso del cable cerca a ductos con ramales de alimentación eléctrica.
10.5.2 Cableado vertical
El cableado vertical (o de “backbone”) es el que interconecta los distintos armarios de comunicaciones, pueden estar situados en plantas o habitaciones distintas de un mismo edificio o incluso en edificios colindantes. En el cableado vertical es usual utilizar fibra óptica o cable UTP, aunque el algunos casos se puede usar cable coaxial.
La topología que se usa es en estrella existiendo un panel de distribución central al que se conectan los paneles de distribución horizontal.
El propósito del cableado del backbone es proporcionar interconexiones entre cuartos de entrada de servicios de edificio, cuartos de equipo y cuartos de telecomunicaciones. El cableado del backbone incluye la conexión vertical entre pisos en edificios de varios pisos.
10.5.3 Cuarto de telecomunicaciones
Un cuarto de telecomunicaciones es el área en un edificio utilizada para el uso exclusivo de los equipos asociados con el sistema de cableado de telecomunicaciones. El espacio del cuarto de comunicaciones no debe ser compartido con instalaciones eléctricas que no sean de telecomunicaciones. El cuarto de telecomunicaciones debe ser capaz de albergar equipo de telecomunicaciones, terminaciones de cable y cableado de interconexión asociado. El diseño de cuartos de telecomunicaciones debe considerar, además de voz y datos, la incorporación de otros sistemas de información del edificio tales como televisión por cable (CATV), alarmas, seguridad, audio y otros sistemas de telecomunicaciones. Todo edificio debe contar con al menos un cuarto de telecomunicaciones o cuarto de equipo. No hay un límite máximo en la cantidad de cuartos de telecomunicaciones que puedan haber en un edificio.
10.5.4 Cuarto de entrada de servicios
El cuarto de entrada de servicios consiste en la entrada de los servicios de telecomunicaciones al edificio, incluyendo el punto de entrada a través de la pared y continuando hasta el cuarto ó espacio de entrada. El cuarto de entrada puede incorporar el “Backbone” que conecta a otros edificios en situaciones de campo los requerimientos de los cuartos de entrada se especifican en los estándares ANSI/TIA/EIA-568-A y ANSI/TIA/EIA-569.
El cuarto de entrada de servicios consta de los cables, hardware de conexión, dispositivos de protección, hardware de transición, y otro equipo necesario para conectar las instalaciones de los servicios externos con el cableado local. El punto de demarcación entre las portadoras reguladas o los proveedores de servicio y el cableado local del cliente debe ser parte de la instalación de entrada.
Atenuación: es la razón principal de que el largo de las redes tenga varias restricciones. Si la señal se hace muy débil, el equipo receptor no interceptará bien o no reconocerá esta información.
Para esto se usan repetidores o amplificadores para extender las distancias de la red más allá de las limitaciones del cable. La atenuación se mide con aparatos que inyectan una señal de prueba en un extremo del cable y la miden en el otro extremo.
Capacitancia: puede distorsionar la señal en el cable, entre más largo sea el cable, y más delgado el espesor del aislante, mayor es la capacitancia, lo que resulta en distorsión. La capacitancia es la unidad de medida de la energía almacenada en un cable. Los probadores de cable pueden medir la capacitancia de este par para determinar si el cable ha sido roscado o estirado. La capacitancia del cable par trenzado en las redes está entre 17 y 20 PF.
Impedancia y distorsión por retardo. Las líneas de transmisión tendrán en alguna porción ruido de fondo, generado por fuentes externas, el transmisor o las líneas adyacentes. Este ruido se combina con la señal transmitida, La distorsión resultante puede ser menor, pero la atenuación puede provocar que la señal digital descienda la nivel de la señal de ruido.
10.5.5 Sistema puesta a tierra
Deben ser diseñadas para permitir la conducción hacia tierra de cargas eléctricas de cualquier tipo (descargas atmosféricas), además deben tener gran capacidad de dispersión evitando la presencia de potenciales (Voltajes) peligrosos en el suelo, que atenten contra personas o equipos muy costosos y la información que contienen estos equipos que puede ser irrecuperable o muy costosa
Aunque las puestas a tierra manejan conceptos sencillos, fabricantes de los equipos y algunas personas que realizan este tipo de instalaciones, recomiendan e imponen condiciones que pueden resultar equivocadas, por ejemplo el controversial principio de Electrodo de Puesta aislado para sus computadores es un concepto que ha sido revaluado frente al principio de Puesta a Tierra Centralizada de la instalación.
En otros casos garantizan al cliente que tiene un excelente sistema de puesta a tierra y solo efectuaron un deficiente trabajo que posiblemente no presente problemas en la red, pero en caso contrario no van a responder, argumentando que fueron causas diferentes las que originaron el daño que a menudo resulta ser millonario.
Características para un perfecto sistema de puesta a tierra
Los costos son muy elevados, se debe tener en cuenta la composición geológica del terreno, el contenido de agua, la viscosidad, la temperatura, la solubilidad, la concentración de sales, la geoquímica, los poros, la compactación, el material y las dimensiones de los electrodos, el área de contacto, los cables, las conexiones, la profundidad de enterramiento, la cercanía de otros sistemas de puesta a tierra, el tipo de corriente de falla, la frecuencia de medición, el calor específico, el PH, el equipo con que se mide este SPT y por último y no menos importante el correspondiente mantenimiento que evitará pérdidas irrecuperables.
Mediante la elaboracion del siguiente resumen de cada una de las unidades y capítulos que el curso de Redes Básico maneja, se pretende adquirir una serie de conocimientos que nos lleven a fundamentar bases con las cuales podamos hacer parte de el mundo de las comunicaciones que hoy en dia se encuentran en un lugar muy elevado de la tecnología.