Componentes y estructura de una red de Telecomunicación.

Componentes y Estructuras de una Red de Telecomunicación
Informática 2011
Componentes y estructura de una red de
Telecomunicación.
1. Modelo para las telecomunicaciones
Las redes de telecomunicación constituyen la infraestructura básica de transporte para el intercambio de
información entre dos puntos. Una red queda identificada cuando se conoce:
- La naturaleza de los elementos físicos que la forman: terminales, medios de transmisión y sistemas de
conmutación
- La topología o disposición básica de dichos elementos
- Las normas operativas que establecen los protocolos de acceso y funcionamiento de la red
En la figura se representa una comunicación entre dos ordenadores a través de la red telefónica.
Todas las redes de telecomunicación siguen un modelo similar, donde podemos definir las siguientes partes:
- Fuente: genera la información a transmitir (computadora del Sistema Origen)
- Transmisor: transforma y codifica la información de la fuente generando señales adecuadas al sistema de
transmisión (MODEM).
- Sistema de Transmisión: Lleva la información del transmisor al receptor. Puede ser un simple cable o una
compleja red de transmisión.
- Receptor: acepta la señal proveniente del sistema de transmisión y la transforma para que pueda ser
manejada por el destino
- Destino: recibe la información.
Los sistemas de transmisión proporcionan los enlaces que unen al Sistema Origen (fuente y transmisor) con el
Sistema Destino (receptor y destino). Estos enlaces, a su vez, pueden ser de dos tipos:
- Conmutados: Cuando el transmisor puede elegir el receptor al que desea transmitir la información. Suelen
tener una tarifa variable en función del tiempo que se utilizan y su disponibilidad depende del estado de la
red (puede no haber enlaces libres). Como ejemplo tenemos la comunicación telefónica entre dos abonados
pertenecientes a distintas centrales.
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- Dedicados: Cuando siempre unen el mismo transmisor y receptor. Su disponibilidad es total y su tarificación
no depende del tráfico cursado o del tiempo que se utilizan. Como ejemplo podemos citar una línea directa
entre dos usuarios.
Existen muchas clasificaciones posibles para las redes de telecomunicación. En función del modo de
administrarlas podemos distinguir:
- Redes públicas: cuando para ser usuario de la misma no existe otra restricción que la disponibilidad de
medios técnicos. Como ejemplo podemos nombrar la red telefonía fija (RTC) o la red GSM (donde no hay
cobertura no puede utilizarse).
- Redes Privadas: operan para un fin determinado y sus usuarios pertenecen a un conjunto con interés
específico en la red. En esta categoría se enmarcan las redes corporativas, que interconectan las
instalaciones de una empresa ofreciendo a sus empleados un servicio orientado a las aplicaciones que
necesita la empresa. Las redes para aplicaciones específicas, como la reserva de pasajes o las redes militares
y de la administración también pertenecen a este grupo.
En función de la dirección que sigue el flujo de la información transmitida podremos distinguir:
- Redes de interconexión total, donde la información se puede transmitir entre dos terminales cualesquiera que
se encuentren conectados a la red. (Ejemplo: red telefónica conmutada)
- Redes de difusión, también llamadas punto multipunto, en donde la información se distribuye desde un punto
central a los distintos terminales (ejemplo: red de televisión por cable o radio-televisión terrestre)
- Redes de recolección, en las que los terminales envían información a un nodo central para su
almacenamiento o procesamiento (ejemplo: red de alarmas centralizadas)
2. Topología de una red
Por tal entendemos la forma en que los equipos terminales y los nodos se conectan entre sí, a través de los
enlaces. Es posible distinguir cuatro topologías básicas:
- Estrella
Diseñada con un nodo central al que se encuentran conectados todos los terminales y que actúa como
distribuidor del tráfico de las comunicaciones. Posee la estructura más simple y permite una comunicación
rápida. Resulta especialmente apta para áreas geográficas concentradas con un número de terminales no
muy elevado. Su principal problema es la escasa fiabilidad pues si falla el nodo central los terminales quedan
incomunicados.
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- Malla
En ella todos los equipos se encuentran conectados entre sí (mallado total), aunque a veces pueden faltar
ciertos enlaces (mallado parcial).
El número de medios de transmisión necesarios en esta topología es elevado (para N nodos necesitaré
N*(N-1)/2). La eficiencia de los enlaces es baja, pues éstos permanecerán inactivos gran parte del tiempo. Por
el contrario es una estructura muy fiable, pues existen caminos alternativos para llevar la información a los
nodos. Suele utilizarse en el núcleo de las redes.
- Anillo
Cada equipo se conecta con los dos adyacentes hasta formar entre ellos un anillo.
Para incrementar la fiabilidad de la red se utiliza el anillo doble, que permite continuar las comunicaciones
caso de fallar un enlace o un nodo.
Esta topología resulta adecuada cuando la separación entre nodos es muy grande. Es muy utilizada en las
redes de transporte de fibra óptica de operadores públicos de telefonía y televisión por cable.
- Bus
Todos los equipos terminales se encuentran conectados a un mismo medio de transmisión, normalmente
metálico, por el cual se difunde la información. Es necesario arbitrar una técnica para acceder al medio
compartido a fin de enviar información.
Un nodo no depende del resto para que la información circule, por lo que su fiabilidad aumenta
notablemente.
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Utiliza la transmisión punto a multipunto. El canal o medio de transmisión se usa de forma muy eficiente, pues
todas las transmisiones circulan por él. Esto mismo puede provocar problemas de saturación cuando el
número de equipos que desean transmitir en el medio compartido es excesivo. La localización de fallos en la
comunicación es difícil y la longitud máxima del Bus se encuentra acotada por falta de regeneración en la
señal.
Es una topología de bajo coste, y muy utilizada en las redes de área local, dónde el número de usuarios no
resulta muy elevado y se encuentran concentrados en un espacio reducido.
Para superar las limitaciones de las topologías básicas surgen las topologías híbridas, como:
- Estrella/Malla, muy utilizada en las centrales de conmutación telefónicas dentro de una ciudad. Proporciona
mayor robustez o fiabilidad a una red en comparación con la topología en estrella.
- Estrella/Estrella, Red Jerárquica o Árbol, donde ciertos nodos son tributarios de otros de mayor jerarquía. El
encaminamiento resulta sencillo, aunque algunos puntos de la red se convierten en críticos. Es la estructura
utilizada por las centrales de conmutación telefónicas interurbanas.
- Anillo/Estrella o Bus/Estrella son otras variantes utilizadas
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3. Estructura de una red
A la hora de diseñar las redes se deben considerar aspectos tan diversos como el coste de la instalación de
nodos, terminales, medios de transmisión, obra civil, gastos de mantenimiento, ingresos, etc. Así mismo, como
criterio de diseño se ha de tener en cuenta la fiabilidad de la red, el número de usuarios, la disposición
geográfica de los mismos, y el tráfico que ha de soportar a medio y largo plazo.
Para ofrecer mayor fiabilidad se aplica redundancia en los posibles puntos de fallo de la red. Podemos hablar
de dos tipos de redundancia:
- Redundancia en medios de transmisión: consiste en tener distintos caminos físicos para llegar a un nodo, lo
que facilita el cambio de camino ante el fallo en uno de ellos. La estructura de mallado parcial (o total) es la
que presenta mayor redundancia en medios de transmisión.
- Redundancia en equipos: consiste en poseer equipos (o parte de ellos) inactivos que puedan sustituir a los
que están funcionando en caso de avería. Podremos tener redundancia en el equipo completo o bien en
partes del mismo, como el chasis, la fuente de alimentación o distintas placas (procesadoras, puertos para la
Conexión de usuarios,…). Esto último se suele dar en equipos modulares, normalmente empleados en los
núcleos de grandes redes. La redundancia en equipos puede ser realizada mediante la compra de
equipamiento redundante o mediante la subcontrata de una empresa de mantenimiento que asegure la
Sustitución de una pieza o equipo en un tiempo máximo. La elección de uno u otro método dependerá de lo
crítico que sea el fallo de un punto de la red y del coste económico, pues el acopio inicial de piezas de
reserva puede suponer una elevada inversión.
Las redes suelen organizarse en tres niveles:
- Red Terminal
Es la parte de la red que llega hasta el usuario final. Tiene una necesidad relativamente baja en cuanto a
fiabilidad por lo que habitualmente no se utiliza redundancia. Cursa poco tráfico y el coste de los equipos es
bajo. Suele emplear las topologías bus, estrella o anillo.
- Red de Acceso
Permite al tráfico de los usuarios acceder al núcleo de la red. Requiere un nivel medio de fiabilidad, por lo que
suele emplearse redundancia en equipos y algunas medidas de seguridad. Cursa mas tráfico que la red
terminal y el coste de los equipos es mayor, pues son de mayor capacidad y fiabilidad. Las topologías
empleadas normalmente son anillo, estrella y árbol.
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- Red Dorsal
Conocida como núcleo o backbone soporta un alto nivel de tráfico, por lo que normalmente se emplean
enlaces de alta velocidad y nodos de gran capacidad. Necesita la máxima fiabilidad, por lo que suele
emplearse redundancia en equipos y medios de transmisión. Los equipos utilizados son críticos para el
funcionamiento de la red, y suelen ser de tipo modular. Las topologías malladas (total o parcial), anillo doble
y jerárquica con mallado parcial son las más habituales.
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Componentes para Armar una Red
1. Generalidades
1.1 Una red pequeña consiste generalmente de:
- PCs, cableado y periféricos como pueden ser las impresoras y los servidores de impresora.
- Equipo por medio del cual sus PCs y periféricos se pueden comunicar entre sí, como pueden ser un
concentrador o conmutador
-Módems, Switch y Routers
- Un sistema operativo de red como puede ser Windows 2000, XP, Seven
2. Tarjeta de Red
2.1 Todos los PC necesitan tarjetas de interfaz de red (Tarjeta de Red) para poder utilizarse en operaciones en
red. Algunos se venden con la tarjeta de Red incorporada en la Placa Base (Motherboard). Para instalar en un
PC, debería 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 Tarjeta de Red disponible dentro de su PC-ISA o PCI.
2.2 Tipo de conexión
Se está instalando una red que utiliza cables de par trenzado, necesitará una Tarjeta de Red con un
conector RJ-45.
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3. Conmutador o Switch
Los conmutadores utilizan la información de la dirección de cada paquete (TCP/IP) para controlar el flujo
del tráfico de la red. Por medio de la monitorización de los paquetes que recibe, un conmutador distingue
qué dispositivos están conectados a sus puertos, y envía los paquetes a los puertos adecuados solamente.
Un conmutador reduce la cantidad de tráfico innecesario porque la información recibida en un puerto se
envía solamente al dispositivo que tiene la dirección de destino correcta.
4. Módems y Routers
4.1 Un módem es un dispositivo que se conecta directamente a una PC y que utiliza la línea telefónica
para llamar a sitios remotos, como puede ser un servicio online. La tarea fundamental de un módem es
convertir los datos digitales que el ordenador necesita en señales analógicas, para transmitirlas por la línea
de teléfono o viceversa.
La velocidad a la que un módem transmite se mide en Kilobits por segundo (Kbps). La mayoría de los
módems utilizados hoy en día transmiten a velocidades que varían entre los 28.8Kbps y los 56Kbps. Los
módems también se definen según su norma ITU (Unión de Telecomunicaciones Internacional). Por
ejemplo, un módem que es capaz de descargar a velocidades de hasta 56Kbps, es denominado V.90.
4.2 El router (enrutador o encaminador) es un dispositivo hardware o software de interconexión de redes
de ordenadores/computadoras que opera en capas. Este dispositivo interconecta segmentos de red o
redes enteras. Hace pasar paquetes de datos entre redes tomando como base la información de la capa
de red. El router toma decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de
una red interconectada y luego dirige los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados.
Sus decisiones se basan en diversos parámetros. Una de las más importantes es decidir la dirección de la
red hacia la que va destinado el paquete (En el caso del protocolo IP esta sería la dirección IP).
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Otras decisiones son la carga de tráfico de red en los distintos interfaces de red del router y establecer la
velocidad de cada uno de ellos, dependiendo del protocolo que se utilice.
Los protocolos de enrutamiento son aquellos protocolos que utilizan los routers o encaminadores para
comunicarse entre sí y compartir información que les permita tomar la decisión de cual es la ruta mas
adecuada en cada momento para enviar un paquete.
4.3 Modem ADS: ADSL son las siglas de Asymmetric Digital Subscriber Line ("Línea de Abonado Digital
Asimétrica"). ADSL es un tipo de línea DSL. Consiste en una línea digital de alta velocidad, apoyada en el
par simétrico de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado, siempre y cuando
el alcance no supere los 5,5 km. medidos desde la Central Telefónica.
Es una tecnología de acceso a Internet de banda ancha, lo que implica capacidad para transmitir más
datos, lo que, a su vez, se traduce en mayor velocidad. Esto se consigue mediante la utilización de una
banda de frecuencias más alta que la utilizada en las conversaciones telefónicas convencionales (3003.800 Hz) por lo que, para disponer de ADSL, es necesaria la instalación de un filtro (llamado splitter o
discriminador) que se encarga de separar la señal telefónica convencional de la que será usada para la
conexión mediante ADSL.
Esta tecnología se denomina asimétrica debido a que la velocidad de descarga (desde la Red hasta el
usuario) y de subida de datos (en sentido inverso) no coinciden. Normalmente, la velocidad de descarga
es mayor que la de subida.
En una línea ADSL se establecen tres canales de comunicación, que son el de envío de datos, el de
recepción de datos y el de servicio telefónico normal. (Splitter para línea ADSL)
Actualmente, en diversos países (como España) las empresas de telefonía están implantando versiones
mejoradas de esta tecnología como ADSL2 y ADSL2+ con capacidad de suministro de televisión y video
de alta calidad por el par telefónico, lo cual supone una dura competencia entre los operadores
telefónicos y los de cable, y la aparición de ofertas integradas de voz, datos y televisión, a partir de una
misma linea y dentro de una sola empresa, que ofreza estos tres servicios de comunicación.
En otras palabras, ADSL es la tecnología que algunas compañias telefónicas usan para darnos servicio de
internet mediante el mismo cable telefónico, entonces por el mismo cable pueden transmitir voz y datos,
diferenciandose según la frecuencia(pulsaciones por segundo) a la que son mandados. El splitter tiene
como función separar lo que es voz y lo que son datos y mandarlos a su respectivo aparato (teléfono si es
voz, y computadora si son datos).
5. Sistemas operativos de red
5.1 Su ordenador tiene un sistema operativo de red que le permite ofrecer servicios a través de la red, a
otros usuarios.
Existen diferentes tipos de sistemas operativos de red. Por ejemplo, Microsoft ha creado una serie de
sistemas operativos entre los que se cuentan: Windows 95, Windows NT, Windows 2003, Windows XP, Novell,
Unix, etc. Estos sistemas operativos se comunican con otros dispositivos en su red utilizando un conjunto de
normas. Estas normas se conocen como Protocolos.
Un sistema operativo puede soportar varios protocolos, pero solamente los dispositivos que utilizan el mismo
protocolo pueden comunicarse entre sí.
Cuando conecta su ordenador a la red (utilizando una tarjeta Tarjeta de Red, PCMCIA o módem), el
ordenador asocia automáticamente un protocolo con dicho dispositivo. El protocolo asociado por
defecto con el dispositivo dependerá del sistema operativo instalado en el ordenador.
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Cables y conectores Coaxil y RJ45
2. ¿Par trenzado o cableado coaxial?
Los cables de par trenzado y los coaxiales son tipos de cable diferentes, que se pueden utilizar para conectar
el equipo cuando se crea una red. El cable de par trenzado es más fácil de utilizar.
Cableado coaxial
2.1 El segmento coaxial completo debe permanecer intacto para que funcione la red. Por ello, si una sección
del cable se daña o desconecta, la red se interrumpe y no se puede utilizar. También, el segmento se
interrumpe al efectuar cambios en la red, como por ejemplo si se añade un PC. La red queda inutilizable
mientras tienen lugar estos cambios, durante un período conocido como 'tiempo de indisponibilidad de la
red'.
Es un cable de red de alta capacidad. El cable coaxial (o coaxial) consiste en una funda hueca blindada con
cobre trenzado o metal, rodeando un único conductor de cobre interno con aislamiento plástico entre las dos
capas conductoras. El cable coaxial se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (como es, por
ejemplo, el cable de televisión) y cables de banda base (como es, por ejemplo, Ethernet). El cable coaxial no
se ve habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de
transmisión en largas distancias.
El cable coaxial utiliza conectores llamasdos BNC (Conector Naval Británico). Los conectores BNC se utilizan
para conectar, extender o terminar redes de cables coaxiales, como es Ethernet. Algunos concentradores
tienen un puerto BNC.
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Conector BNC
Par trenzado (UT - UTP)
2.4 El cableado de par trenzado está reemplazando al cableado coaxial. Se utiliza más comúnmente porque
es más fácil de utilizar y más flexible que el cable coaxial. Como resultado de esto, la mayoría del equipo de
red de Ethernet de hoy en día, tiene puertos para cables de par trenzado.
Una red pequeña de par trenzado se crea normalmente mediante la conexión de un conmutador
directamente a PCs
2.5 El cable de par trenzado tiene conectores fáciles de utilizar, que se insertan simplemente en los puertos de
los dispositivos y del equipo de red.
Si uno de los cables de par trenzado se daña o se desconecta, solamente quedará interrumpida esa conexión
específica, y el resto de la red continúa funcionando normalmente. Efectuar cambios en la red, tales como
añadir PCs, es fácil, y se puede hacer sin que afecte a otros dispositivos en la red.
par trenzado (TP)
Es un par de cables delgados que se utilizan generalmente en los teléfonos y en las redes de ordenadores. Los
cables están trenzados uno alrededor del otro para minimizar las interferencias provenientes de otros cables.
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Los dos tipos de cables de par trenzado más importantes son los pares trenzados blindados (STP) y los pares
trenzados no blindados (UTP). UTP es popular porque es más delgado y no ocupa mucho espacio, pero STP
ofrece más protección contra interferencias electromagnéticas.
Cable con conectores RJ-45
Es un conector estándar que se utiliza para conectar las redes Ethernet. "RJ" son las siglas de las palabras
"registered jack" o clavija registrada. Se usa una pinza especial para su armado llamada "grimpiadora" y
utilizamos cable con pares trenzados UTP categoria 5