Medios de conexión de una Red Land

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN N°1: MEDIOS DE CONEXIÓN DE
UNA RED LAN
Universidad de Santiago – Departamento Ingeniería Industrial
ésta es uni o bidireccional. También de aspectos
mecánicos de las conexiones y terminales,
incluyendo la interpretación de las señales
eléctricas y/ó electromagnéticas.
Resumen: El presente documento tiene como fin
entregar información acerca de los componentes
que conforman los medios guiados y no guiados
de comunicación, señalando sus características,
así como también sus principales ventajas y
desventajas a la hora de instalar, conectar o
establecer una red LAN.
3. Medio Físico
Es el medio por el cual se transmite la
información. Dentro de este medio podemos
encontrar dos tipos de medios de comunicación:
1. Introducción: Modelo OSI
El modelo de referencia de Interconexión de
Sistemas Abiertos (en inglés Open System
Interconnection, OSI) es el modelo de red
descriptivo creado por la Organización
Internacional para la Estandarización en el año
1984, y su función es la de cumplir como marco
de referencia para la definición de arquitecturas de
interconexión de sistemas de comunicaciones.
Estas
arquitecturas,
o
protocolos
de
comunicaciones, son llamados capas y son siete
en total. Nos centraremos en la primera de ellas,
la capa física.
•
Medios Guiados
•
Medios no Guiados
3.1. Medios Guiados
Los medios de transmisión guiados están
constituidos por un cable que se encarga de la
conducción (o guiado) de las señales desde un
extremo al otro.
Sus principales características son el tipo de
conductor utilizado, la velocidad máxima de
transmisión, las distancias máximas que puede
ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a
interferencias electromagnéticas, la facilidad de
instalación y la capacidad de soportar diferentes
tecnologías de nivel de enlace. A continuación
detallaremos los medios guiados de comunicación
más utilizados.
2. Capa Física (Capa N°1)
La Capa Física del modelo de referencia OSI es la
que se encarga de las conexiones físicas de la
computadora hacia la red, tanto en lo que se
refiere al medio físico; características del medio y
la forma en que se transmite la información.
Además es la encargada de transmitir los bits de
información a través del medio utilizado para la
transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y
de las características eléctricas de los diversos
componentes; de la velocidad de transmisión, si
3.1.1. Cable Coaxial
1
Tipo de cable muy utilizado en las redes de área
local. Consiste en un conductor de cobre rodeado
de una capa de aislante flexible. El conductor
central también puede ser hecho de un cable de
aluminio cubierto de estaño que permite que el
cable sea fabricado de forma económica. Sobre
este material aislante existe una malla de cobre
tejida u hoja metálica que actúa como el segundo
hilo del circuito y como un blindaje para el
conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje,
también reduce la cantidad de interferencia
electromagnética externa.
y el cable thinnet no cumple con los estándares
básicos de protección contra las interferencias
eléctricas.
3.1.2. Par Trenzado No Apantallado (o
sin Blindaje)
Del inglés Unshielded Twisted Pair (UTP), es un
tipo de cableado utilizado principalmente para
comunicaciones. Se encuentra normalizado de
acuerdo a la norma estadounidense TIA/EIA-568B y a la internacional ISO-11801.
Para un uso masivo en interiores, el cable UTP es
a menudo agrupado en conjuntos de 25 pares. Un
típico subconjunto de estos colores es el más
usado en los cables UTP: blanco-naranja, naranja,
blanco-verde, azul, blanco-azul, verde, blancomarrón y marrón. Cada par de cables es un
conjunto de dos conductores aislados con un
recubrimiento plástico. Este par se trenza para que
las señales transportadas por ambos conductores
(de la misma magnitud y sentido contrario) no
generen interferencias ni resulten sensibles a
emisiones.
Interior de un cable coaxial
Se puede conseguir cable coaxial de varios
tamaños. El cable de mayor es el thicknet (o red
gruesa), que tiene mejores características de
longitud de transmisión y de limitación del ruido,
y el thinnet (o red fina) que se usó mucho en el
pasado por su fácil y económica instalación.
-Ventajas:
•
Puede tenderse a mayores distancias que
el STP, y que el UTP, sin necesidad de
repetidores. Los repetidores regeneran las señales
de la red de modo que puedan abarcar mayores
distancias.
•
El cable coaxial es más económico que el
cable de fibra óptica y la tecnología es sumamente
conocida (se ha usado durante muchos años para
todo tipo de comunicaciones de datos, incluida la
televisión por cable).
Interior de un cable UTP
Características:
-Desventajas:
-En interiores:
•
El cable thicknet es muy rígido y
dificulta su instalación (lo cual sale más costoso),
2
Se utiliza en telefonía y redes de ordenadores, por
ejemplo en LAN Ethernet y fast Ethernet.
Actualmente ha empezado a usarse también en
redes gigabit Ethernet.
envuelto en un papel metálico, los dos pares de
hilos están envueltos juntos en una trenza o papel
metálico. Generalmente es un cable de 150
ohmios.
-En el exterior:
Para cables telefónicos urbanos al aire libre que
contienen cientos o miles de pares, hay tipos de
trenzados para cada pareja que son impracticables.
Para este diseño, el cable se divide en pequeños
paquetes idénticos, pero cada paquete consta de
pares trenzados que tienen diferentes tipos de
trenzado. Los paquetes son a su vez trenzados
juntos para hacer el cable. Debido a que residen
en diferentes paquetes, los pares trenzados que
tienen el mismo tipo de giro están protegidos por
una separación física. Aún así, las parejas que
tengan el mismo trenzado en el tipo de cable
tendrán mayores interferencias que las de
diferente torsión.
Interior de un cable STP
Para la conexión de los cables STP a los diferentes
dispositivos de red se usan unos conectores
específicos, denominados conectores STP.
El cable de par trenzado blindado comparte
muchas de las ventajas del UTP, con la diferencia
de que brinda mayor protección ante toda clase de
interferencias externas como la interferencia
electromagnética (EMI) y la interferencia de
radiofrecuencia (RFI), pero es más caro y de
instalación más difícil que este último.
-Ventajas:
•
Cable delgado y flexible, fácil para
cruzar entre paredes.
•
Como el cable es pequeño, no se llenan
rápidamente los ductos de cableado.
•
El precio del cable UTP cuesta menos
por kilómetro que cualquier otro tipo de
cable LAN.
-Ventajas:
•
Cable relativamente delgado y flexible,
que al igual que el UTP es fácil de cruzar
por las paredes.
•
Brinda mayor protección ante toda clase
de interferencias externas como la
interferencia electromagnética (EMI) y la
interferencia de radiofrecuencia (RFI).
-Desventajas:
•
La susceptibilidad a las interferencias de
radiofrecuencia y/o electromagnéticas.
3.1.3. Par Trenzado Blindado
-Desventajas:
•
Del inglés Shielded Twisted Pair (STP), es otro
tipo de cableado utilizado para comunicaciones.
Combina las técnicas de blindaje, cancelación y
trenzado de cables. Cada par de hilos está
3
Es más caro y de instalación más difícil
que el cable UTP.
•
la irradiación de las ondas electromagnéticas
internas. Estas ondas podrían producir ruido en
otros dispositivos. Los cables STP y ScTP no
pueden tenderse sobre distancias tan largas como
las de otros medios de networking (tales como el
cable coaxial y la fibra óptica) sin que se repita la
señal.
A diferencia del cable coaxial, el blindaje
en el STP no forma parte del circuito de
datos y, por lo tanto, el cable debe estar
conectado a tierra en ambos extremos.
Normalmente, los instaladores conectan
STP a tierra en el armario para el
cableado. Si la conexión a tierra no está
bien
realizada,
el
STP
puede
transformarse en una fuente de
problemas, ya que permite que el
blindaje actúe como si fuera una antena,
absorbiendo las señales eléctricas de los
demás hilos del cable y de las fuentes de
ruido eléctrico que provienen del exterior
del cable.
3.1.5. Fibra Óptica
Es un medio de transmisión empleado
habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino
de material transparente, vidrio o materiales
plásticos, por el que se envían pulsos de luz que
representan los datos a transmitir. El haz de luz
queda completamente confinado y se propaga por
el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión
por encima del ángulo límite de reflexión total, en
función de la ley de Snell, la cual es:
(1)
3.1.4. Par Trenzado Apantallado
Del inglés Screened Unshielded Twisted Pair
(ScTP) también denominado a veces como FTP,
("Foiled Twisted Pair") consiste, básicamente, en
un cable UTP envuelto en un blindaje de papel
metálico, por lo siguiente, comparte las mismas
ventajas y desventajas que un cable STP.
Refracción de la luz
Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va
reflejando contra las paredes en ángulos muy
abiertos, de tal forma que prácticamente avanza
por su centro. De este modo, se pueden guiar las
señales luminosas sin pérdidas por largas
distancias. La fuente de luz puede ser láser o un
LED (Diodo Emisor de Luz).
Componentes de un cable FTP
Los materiales metálicos de blindaje utilizados
tanto en STP como ScTP deben estar conectados a
tierra en ambos extremos. Si no están
adecuadamente conectados a tierra o si hubiera
discontinuidades en toda la extensión del material
del blindaje, el STP y el ScTP se pueden volver
susceptibles a graves problemas de ruido.
Son susceptibles porque permiten que el blindaje
actúe como una antena que recoge las señales no
deseadas. Sin embargo, este efecto funciona en
ambos sentidos. El blindaje no sólo evita que
ondas electromagnéticas externas produzcan ruido
en los cables de datos sino que también minimiza
4
•
Es segura. Al permanecer el haz de luz
confinado en el núcleo, no es posible acceder
a los datos trasmitidos por métodos no
destructivos.
• Es segura, ya que se puede instalar en lugares
donde puedan haber sustancias peligrosas o
inflamables, ya que no transmite electricidad.
-Desventajas:
• La alta fragilidad de las fibras.
• Necesidad de usar transmisores y receptores
más caros.
• No puede transmitir electricidad para
alimentar repetidores intermedios.
• La necesidad de efectuar, en muchos casos,
procesos de conversión eléctrica-óptica.
Componentes de un cable de fibra óptica
Las diferentes trayectorias que puede seguir un
haz de luz en el interior de una fibra se denominan
modos de propagación. Y según el modo de
propagación tendremos dos tipos de fibra óptica:
multimodo y monomodo.
Una fibra multimodo es aquella en la que los
haces de luz pueden circular por más de un modo
o camino. Esto supone que no llegan todos a la
vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil
modos de propagación de luz. Las fibras
multimodo se usan comúnmente en aplicaciones
de corta distancia, menores a 1 km; es simple de
diseñar y económico. Su distancia máxima es de 2
km y usan diodos láser de baja intensidad.
Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que
sólo se propaga un modo de luz. Se logra
reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta
un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite
un modo de propagación. Su transmisión es
paralela al eje de la fibra. A diferencia de las
fibras multimodo, las fibras monomodo permiten
alcanzar grandes distancias (hasta 100 km
máximo, mediante un láser de alta intensidad) y
transmitir elevadas tasas de información (decenas
de Gb/s).
Para las comunicaciones se emplean fibras
multimodo y monomodo, usando las multimodo
para distancias cortas (hasta 5000 m) y las
monomodo para acoplamientos de larga distancia.
-Ventajas:
• Su ancho de banda es muy grande, gracias a
técnicas de multiplexación por división de
frecuencias que permiten enviar hasta 100
haces de luz (cada uno con una longitud de
onda diferente) a una velocidad de 10 Gb/s
cada uno por una misma fibra, se llegan a
obtener velocidades de transmisión totales de
1 Tb/s.
• Es inmune totalmente a las interferencias
electromagnéticas.
3.2. Medios no Guiados
Son medios en los cuales resulta más determinante
la transmisión del espectro de frecuencia de la
señal producida por la antena que el propio medio
de transmisión, el medio solo proporciona un
soporte para que las ondas se transmitan, pero no
las guía.
La distorsión de una señal depende del tipo de
medio utilizado y de la anchura de los pulsos, para
cuantificar sus efectos se utilizan los conceptos de
ancho de banda de la señal y de banda pasante del
medio.
La comunicación de datos en medios no guiados
utiliza principalmente:
• Señales de radio
• Señales de microondas
• Señales de rayo infrarrojo
• Señales de rayo láser
Cada señal que lleva datos por medios no guiados
es una onda electromagnética. A la clasificación
de las ondas electromagnéticas por su onda se le
denomina Espectro Electromagnético (2).
Tabla 1: Espectro electromagnético de algunas
señales de comunicación
Longitud de
Frecuencia
Onda (m)
(Hz)
Luz Visible
< 780 nm
> 384 THz
Infrarrojo
< 2,5 µm
> 120 THz
cercano
Infrarrojo
< 1 mm
> 300 GHz
lejano
5
Microondas
Ultra alta
frecuencia Radio
Muy baja
frecuencia Radio
< 30 cm
<1m
> 1 GHz
> 300 MHz
> 10 km
< 30 kHz
3.2.1. Señales de Radio
Son capaces de recorrer grandes distancias,
atravesando edificios incluso. Son ondas
omnidireccionales: se propagan en todas las
direcciones. Su mayor problema son las
interferencias entre usuarios.
3.2.2 Señales de Microondas
En un sistema de microondas se usa el espacio
aéreo como medio físico de transmisión. La
información se transmite en forma digital a través
de ondas de radio de muy corta longitud (unos
pocos centímetros). Pueden direccionarse
múltiples canales a múltiples estaciones dentro de
un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto
a punto. Las estaciones consisten en una antena
tipo plato y de circuitos que interconectan la
antena con la terminal del usuario.
Los sistemas de microondas terrestres han abierto
una puerta a los problemas de transmisión de
datos, sin importar cuales sean, aunque sus
aplicaciones no estén restringidas a este campo
solamente. Las microondas están definidas como
un tipo de onda electromagnética situada en el
intervalo del milímetro al metro y cuya
propagación puede efectuarse por el interior de
tubos metálicos. Es en sí una onda de corta
longitud.
Rayo laser
4. Conclusión
Al terminar la realización del trabajo, pude
aprender sobre los distintos tipos de medios de
comunicación, y sus diferentes componentes, de
los que principalmente logré observar y analizar
sus ventajas y desventajas. Llegue a la conclusión
de que gran parte de la elección del tipo de
conexión se resume en dos características:
seguridad y costo, por eso al comprar los
componentes para instalar y/o establecer una red,
se deben elegir adecuadamente, dependiendo de
qué es lo que más le conviene al usuario o a la
empresa, pero ante esto, siempre hay que tener en
cuenta que a mayor seguridad hay un mayor costo,
y viceversa.
3.2.3. Señales de rayo infrarrojo
Son ondas direccionales incapaces de atravesar
objetos sólidos (paredes, por ejemplo) que están
indicadas para transmisiones de corta distancia.
3.2.4. Señales de rayo Láser
Las ondas láser son unidireccionales. Se pueden
utilizar para comunicar dos edificios próximos
instalando en cada uno de ellos un emisor láser y
un fotodetector.
5. Referencias Bibliográficas
6
[1]
•
Paul Allen Tipler, Gene Mosca. “Física para la
ciencia y la
tecnología”. Editorial Reveerte,
Vol.II.- pág. 941, 5ª Edición.
[2] Paul G. Hewitt. “Física conceptual”. Editorial
Pearson, pag.498, 9 ª Edición.
[3]
Páginas Web:
•
•
•
•
•
http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_
%C3%B3ptica
http://es.wikipedia.org/wiki/Unshielded_Twis
ted_Pair
http://www.monografias.com/trabajos30/cabl
eado/cableado.shtml#capa
7
http://www.mitecnologico.com/Main/Medios
NoGuiados
http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/fisic
o/Mtransm.html
http://espanol.answers.yahoo.com/question/in
dex?qid=20080416103657AAIJdZ1