Aplicación de los conocimientos del Curso CCNA

Aplicación de los conocimientos del Curso CCNA.
Conocimientos Prácticos sobre del Cableado de una Red de CAMPUS.
CAMPUS.
Ciclo Formativo de Grado Superior de ASI.
ASI. 2º Trimestre.
Autora: Guadalupe María Vizcaíno Vergara
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
Introducción
En el número anterior de Educa-Innova, se presentó un documento bajo el título “Amplicación de los
conocimientos del Curso CCNA. Conocimientos Prácticos para el diseño de una Red de CAMPUS IP
Multiservicio”. En dicho documento se expusieron algunos conocimientos útiles a la hora de hacer la
elección en la Electrónica de Red a usar para interconectar varios edificios entre sí – Crear una Red de
Campus -.
El presente documento pretende ser un complemento al nombrado en el párrafo anterior, haciendo
aquí un repaso al tipo de cableado usado y exponiendo algún ejemplo sobre la forma en la que se
ejecuta el mismo en las Redes de Campus. Si bien la elección de un determinado tipo de conmutadores
o routers de una Red y la configuración de dicha electrónica es el grueso gordo en los conocimientos
que debe dominar un/a técnico/a de redes, y cuya base teórica se adquiere en los Cursos de Cisco
CCNA 1 y 2 a lo largo del curso en la asignatura de Redes de Área Local, el motivo de realizar esta guía
útil y rápida sobre el cableado en las redes de Campus se debe a que, indudablemente, la capa física (el
cable) es un elemento esencial para el buen funcionamiento de la red.
De hecho, ya en el capítulo titulado “Cableado de las LAN y las WAN” del curso CCNA 1 se estudian los
conocimientos teóricos básicos acerca del tipo de cables existentes para la interconexión de los
elementos de distintos tipos de Redes. Además, también se estudian los distintos estándares que rigen
y definen las características en la implementación de la capa física de las Redes (que recordando se
tratan de: la distancia máxima que alcanza el cable usado, el ancho de banda que es capaz de soportar,
el tipo de conectores que se deben usar en los extremos, y la topología o configuración física del
cableado).
Hay que decir que, en dicho capítulo del CCNA se hace bastante hincapié en el cableado de las Redes
de Área Local (el cableado UTP principalmente –Unshield Twisted Pair o cable de pares sin apantallar-).
Sin embargo, el objeto de este documento es adquirir nuevos conocimientos, tratando aspectos sobre el
cableado de las Redes de Campus y los parámetros a tener en cuenta en la elección de éste.
Desarrollo
1 Cableado en Redes de Campus.
Campus. Parámetros de Diseño del Cableado.
Empecemos recordando el ejemplo que se tomó como apoyo para desarrollar el documento del número
de Mayo. En dicho ejemplo, se planteaba elegir la electrónica de Red necesaria para constituir una Red
de Campus para la interconexión de 5 edificios de un recinto Universitario, y se hablaba de que la red a
implementar debía cumplir o usar la tecnología GigaEthernet.
La elección de este tipo de tecnología no es casual, ya que, es actualmente la tecnología más usada
para la interconexión entre edificios o entre Capa de Distribución y Capa de Core (recordad las distintas
Jerarquías o capas a implementar en una Red de campus).
Haciendo un breve repaso, recordemos que la tecnología GigabitEthernet hace referencia a una
evolución de Ethernet, desarrollada en las especificaciones del IEEE 802.3z ( GigabitEthenet sobre Fibra
Óptica), y IEEE 802.3ab (sobre Cable UTP). Dentro de estas especificaciones, se encuentran distintas
implementaciones o estándares, nombrados según tres características básicas: La tasa de transferencia
de los datos en Mb/s; El método de señalización utilizado ; y La máxima longitud del segmento de cable
en cientos de metros según el tipo de medio. De todos éstos estándares los más usados en el mundo
real son:
1000Base1000Base-CX :
El estándar IEEE para Ethernet en banda base, a 1000Mb/s
(1Gb/s) sobre cableado de cobre blindado balanceado de 150
Ω (cable STP). Este es un cable especial con una longitud
máxima de 25m.
1
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
1000Base1000Base-T :
El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s
(1Gb/s) sobre 4 pares de categoría 5 o superior de cable UTP,
con una distancia máxima de cableado de 100m
1000Base
1000Base0Base-SX :
El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s
(1Gb/s) sobre 2 fibras multimodo (50/125 µm o 62.5/125 µm)
de cableado de fibra óptica.
1000Base1000Base-LX :
El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s
(1Gb/s) sobre 2 fibras monomodo o multimodo (50/125 µm or
62.5/125 µm) de cableado de fibra óptica.
Visto esto, podemos empezar a considerar el Primer Parámetro de elección del cableado a considerar en
las redes de Campus: la Velocidad de Transmisión de los Datos. Así pues, dado que en el ejemplo se
exigía que la interconexión entre los edificios utilizara la tecnología GigabitEthernet, lo que se está
imponiendo sobre el cableado es que, éste soporte una velocidad de transmisión de 1000Mbps. De
aquí se deduce que, el cableado, puertos y conectores usados en la infraestructura física de
interconexión entre edificios del ejemplo propuesto, podría funcionar bajo cualquiera de los anteriores
estándares.
Sin embargo, veremos a continuación que no todos los estándares anteriores son igualmente válidos.
Prosiguiendo con el ejemplo propuesto, supongamos que la distancia media entre edificio y edificio del
recinto Universitario es de unos 1500 metros. Aquí entraría en juego nuestro Segundo Parámetro a
considerar en el diseño del cableado, la distancia a cubrir. Según este nuevo parámetro de diseño, para
nuestro ejemplo, el cableado a usar no puede ser cable STP o UTP como proponen los estándares
1000Base-T o 1000Base-CX, ya no se alcanzan las distancias a cubrir, y por tanto, los datos sufrirían
un gran deterioro en el camino, significando esto que en el extremo receptor no se recibiría nada
parecido a lo que se espera.
De los dos párrafos anteriores se llega a una conclusión importante y conocida acerca del cableado a
usar en la interconexión de edificios, y es que, la Fibra Óptica es el tipo que cable que ofrece mejores
prestaciones en cuanto a distancias a cubrir y atenuación, a la hora de realizar la Infraestructura de
Cableado en las Redes de Campus.
Dicho lo anterior, habría que añadir que, para cubrir la distancia de 1500m entre edificio-edifico, no
sería últil un cable de fibra óptica multimodo, ya que, según se establece en los estándares que usan
este tipo de cable de fibra óptica, la distancia máxima que puede llegar a alcanzar es de unos 400
metros. Por el contrario, el cable de fibra óptica monomodo, puede llegar a alcanzar hasta 10Km de
distancia.
Para concluir este apartado, habrá que hacer mención a un Tercer Parámetro importante a la hora de
hacer el diseño físico del cableado de conexión en una red de Campus. Se trata de las Pérdidas que se
producen en el cable, las cuales se miden en dB, y pueden ser calculadas mediante una fórmula que
recoge todos los tipos de degradaciones que sufre la señal por el camino, desde origen hasta el final. Se
trata de la siguiente educación:
At = L*aL + ne*ae + nc*ac + np*ap + md
Donde:
-
At = Atenuación total del enlace expresada en dB.
L = Longitud del enlace expresada en Km.
aL = Atenuación de la fibra expresada en dB/Km.
ne = Número de empalmes del enlace.
2
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
-
ae = Atenuación por cada empalme expresada en dB.
nc = Número de conectores por enlace.
ac = Atenuación por conector en dB.
np = Número de paneles de parcheo.
ap = Atenuación de cada panel de parcheo en dB.
md = Margen de dispersión
Para el cálculo de las pérdidas que se producen en un enlace de fibra óptica, hay que ir a la hoja técnica
de características de los tipos de conectores que se estén usando, y a la normativa UIT-T G.652. Así
pues, por ejemplo, el organismo UIT, en su norma UIT-T G.652 establece que el valor de aL es de 0,38
dB/Km para la fibra óptica monomodo tipo 10/125 (relación núcleo y rádio). Para un empalme de fibra
óptica se puede considerar que ae va desde 0,1dB a 0,3dB, según lo bueno que sea éste, ac=0,5dB
tanto para conectores LC como tipo SC. Finalmente, ap suele tomar un valor de 0,5dB y el margen de
dispersión se fija en 1dB.
Finalmente con respecto a éste tercer parámetro de diseño, decir que para verificar la validez de los
enlaces de fibra, se suele calcular la atenuación total en el enlace, y realizar comprobaciones del
siguiente tipo: por un lado, que la potencia mínima en recepción sea mayor que la sensibilidad del
equipo, y por otro, que la máxima potencia de recepción sea menor que la potencia de saturación, es
decir:
PTmin – At – Ms > PRmin
PTmax – At < PRmax
2 Breve Repaso de Tipos de Cable de Fibra Óptica.
A continuación, veamos brevemente las características más básicas de los dos tipos de cable de fibra
óptica usados actualmente en el mundo de la implementación física de infraestructuras de cableado de
redes de Campus.
- Fibra óptica Monomodo 10/125:
-
-
Núcleo:
o
24/32 fibras monomodo 10/125 multitubo.
o
(1) Elemento central de refuerzo (ECR) dieléctrico compuesto de fibra de vidrio.
o
(2) Tubos Activos Holgados de PBT, conteniendo f.o. y tubos pasivos de PE – cuando la
geometría del núcleo lo requiera - cableados en S-Z en torno al ECR, en material
bloqueante de agua para evitar su propagación.
Cubierta PFVP:
o
(3) (P) Cubierta de polietileno.
o
(4) (FV) cabos de fibra de vidrio como elemento de protección antirroedores y refuerzo
resistente a la tracción.
o
(5) (P) Segunda cubierta de polietileno.
- Fibra óptica Multimodo 50/125:
3
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
-
-
Núcleo:
o
24/32 fibras monomodo 10/125 multitubo.
o
(1) Elemento central de refuerzo (ECR) dieléctrico compuesto de fibra de vidrio.
o
(2) Tubos Activos Holgados de PBT, conteniendo de 1 a 8 f.o. y Tubos Pasivos de PE –
cuando la geometría del núcleo lo requiera – cableados en SZ en torno al E.C.R. en
material bloqueante del agua para evitar su propagación.
Cubierta FVT:
o
(3) (FV) Cabos de Fibra de vidrio como elemento de protección antirroedores y de
refuerzo resistente a la tracción.
o
(4) (T) Cubierta de material termoplástico retardante de la llama, baja emisión de
humos y libre de halógenos.
3 Ejemplo de conexión. Puertos de Fibra óptica en Switches
Switches..
A la hora de realizar la conexión de un edificio a otro mediante un enlace bajo del estándar 1000BaseLX (con una fibra óptica monomodo), lo primero que habrá que garantizar es que los switches que den
conexión a la red de Campus dispongan de puertos en Fibra óptica. En el ejemplo de apoyo que se está
siguiente, y recordando lo expuesto en el apartado 3 de la guía del número de Mayo, los switches
Catalyst de la serie 3750, eran los que daban conectividad desde un edificio cualquiera (Capa
distribución) al edificio donde se encontraba el núcleo o punto central de la Red (Capa de Core). Por otro
lado, en la capa de Core, se expuso que la serie de switches de Cisco Catalyst 6500 son los que mejores
se adaptan a las funcionalidades que requiere este nivel o punto central de conmutación en la red.
Dado que lo que se está tratando es la conexión entre edificios, veamos de qué interfaces disponen
estas dos gamas de switches de Cisco para poder usar cable de Fibra Óptica entre Capa de distribución
y capa de Core.
La siguiente figura muestra los puertos del Switch Catalyst 3750 en los que se pueden insertar unos
módulos conocidos como Transceptores SFP (Transceivers - Small Form Factor), y que no son más que
los elementos que dotan al switch de la capacidad de conectar un cable de fibra óptica.
4 Puertos para Transceptores 1000base-LX SFP de fibra óptica en un Catalyst 3750 de 24 puertos
Los módulos de “Transceptor” o “Transmisor-Receptor”, hacen referencia al hecho de que para enviar la
información por un cable de fibra óptica entre un punto origen y un destino, son necesarios como
mínimo, dos hilos de fibra óptica, uno para transmitir y otro para recibir. En la siguiente figura se
muestra uno de estos transceptores, en particular el 1000base-LX/LH SFP module Transceiver de
Cisco, que puede ser integrado en cualquiera de las 4 ranuras señaladas anteriormente en el Catalyst
3750, para que conectar de este Switch, por un cable de fibra óptica monomodo de 2 hilos, a otro
switch ubicado en otro edificio (que será el switch de core o núcleo de la red).
4
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
Módulo de Transceptor 1000base-LX SFP
De igual forma, en el extremo al que se conecte dicho cable de 2 hilos de Fibra Óptica, procedente de
éste switch de capa de Distribución, debe de disponerse de un puerto o interfaz de fibra óptica. Como el
extremo opuesto de nuestra comunicación es el Switch de Core o Catalyst Serie 6500, veamos en la
siguiente figura mediante qué puertos de uno de éstos tipos de switches se pueden hacer conexiones
en fibra óptica bajo el estándar 1000base LX/LH.
WS-X6748 -SFP
48 PORT GI GABIT ET HERNET SF P
1
ST ATUS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
2
3
WS-X6704 -10 GE
POR T1
TUS
STA
4
TX
1
LI NK
2
K
LIN
LI
NK
3
K
L IN
3
K
L IN
RX
PORT2
TX
PORT3
RX
TX
RX
TX
RX
PORT4
TX
RX
4
4 PORT 10 GIGABIT ETHERNET
5
FAN
STATUS
WS-X6704 -10 GE
6
POR T1
TUS
STA
TX
1
LI NK
2
K
LIN
LI
NK
RX
PORT2
TX
PORT3
RX
PORT4
TX
RX
4
4 PORT 10 GIGABIT ETHERNET
INPUT
INPUT
100-240 V~
16 A
60/50 Hz
100-240 V~
16 A
60/50 Hz
L
AL
ST N
IN
RU
L
AL
ST
IN UN
R
INPUT
OK
FAN
OK
WS-X6748-SFP
48 PORT GIGABIT ETHERNET SFP
INPUT
OK
OUTPUT
FAIL
FAN
OK
OUTPUT
FAIL
STATUS
Power Supply 1
Power Supply 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Catalyst 6500 SERIES
Módulo de 48 ranuras de transceptores SFP Gigabit Ethernet
Se ha mostrado el dibujo de un Calalyst 6506 (6 slots), en el que se ha integrado el módulo conocido
comercialmente como “WS-X6748-SFP”, y que no es más que un módulo que se introduce en un de los
slots del 6506 para dotarle de capacidad de conectividad por fibra óptica (en el que a su vez habría que
incluir los correspondientes Transceptores de fibra óptica 1000Base LX/LH).
Para finalizar este apartado, veamos un esquema simple de cómo se llevaría a cabo el conexionado
mediante fibra óptica entre un edifico del Campus desde su armario de distribución que conecta a la
Red de Campus hasta el edificio en el que se ubica el armario con el elemento de conmutación central
de la Red (capa Core- Switch 6506 en este ejemplo).
W S- X6 748 S
- FP
48 P ORT GI GAB T
I E TH E RN ET S FP
1
ST AT U S
1
W S- X6 748 S
- FP
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
17
18
19
20
21
22
23
24
25
22
23
24
25
26
27
26
27
28
29
30
31
32
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
48 P ORT GI GAB T
I E TH E RN ET S FP
2
ST AT U S
1
2
3
4
5
6
3
W S- X 6704 1
- 0GE
S
4
S
T
A
T
U
P OR T 1
TX
L
I
N
K
1
K
I N
L
2
L
I
N
K
3
L
I
N
K
RX
P OR T2
TX
P OR T 3
RX
TX
RX
TX
RX
P OR T4
TX
RX
4
4 P ORT 10 GI GA B T
I E TH ER NE T
5
FAN
STATU S
W S- X 6704 1
- 0GE
S
PORT 1
6
STATU
TX
L
I
N
K
1
K
I N
L
2
L
I
N
K
3
L
I
N
K
RX
PORT2
TX
PORT 3
RX
PORT4
TX
RX
4
4 P ORT 10 GI GA B T
I E TH ER NE T
INPUT
INPUT
100-240 V~
16 A
60/50 H z
100-240 V~
16 A
60/50 H z
LL
TA
INS UN
R
LL
TA
INS UN
R
I NPUT
OK
FAN
OK
OUTPUT
FAI L
I NPUT
OK
P ower Supply 1
FAN
OK
OUTPUT
FAI L
Power Supply 2
Ca ta lyst 6500 S ERIE S
5
Conocimientos Prácticos sobre el cableado de una Red de Campus
Resumen y Plateamiento
Plateamiento Final
En la discusión hecha, se han aprendido algunos conocimientos prácticos acerca de la conexión a través
de cable de fibras ópticas entre los edificios de una Red de Campus, más en concreto, entre los
armarios en los que se ubica la electrónica de Red que componen la red.
Para finalizar, se plantea como ejercicio el siguiente cálculo. Teniendo en cuenta lo dicho en el primer
apartado sobre los cálculos de las pérdidas en un enlace de fibra óptica, los valores de atenuaciones
dados y la validez del enlace, comprobar que, mediante una fibra monomodo tipo 10/125, el enlace
construido entre un edificio con electrónica de Distribución y el edificio central con la electrónica de
Core, es válido, si éstos están separados una distancia de 1500 metros, y no son necesarios empalmes
intermedios de fibra óptica entre dichos edificios. Para la resolución de este ejemplo, se suministran los
siguientes valores:
Transceptor 1000Base1000Base-LX/LH
Potencia de transmisión
Pontencia de recepción
Atenuación permitida
Unidades
dBm
dBm
dBm
Max
-3
-3
10,5
Min
-9,5
-20
0
6