1Facultad de InformticaProf. Juan Carlos Cano

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Topologas y medios de transmisin

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Indice

Medios de transmisin Medios guiados y no guiados Par trenzado Coaxial Fibra ptica

Topologas y medios de transmisin Bus / rbol Anillo Estrella

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Emisor /Receptor

MedioFsico

Emisor /Receptor

MedioFsico

Emisor /Receptor

Punto a PuntoEmisor /Receptor

Emisor /Receptor

Repetidor /Amplificador

MedioFsico

Emisor /Receptor

Emisor /Receptor

MedioFsico

Multipunto

Medios de Transmisin (I)

El medio de transmisin es el camino fsico entre el emisor y el receptor de una red de comunicacin.

Medios de transmisin guiados: par trenzado cable coaxial fibra ptica

Ancho de bandaLongitudSeguridadInstalacin

Coste

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Medios de Transmisin (II)

Medios de transmisin no guiados: (punto a punto y difusin) Microondas terrestres Microondas por satlite

Ondas de radio

Infrarrojos

2 40 Ghz, direccionales

30 Mhz 1GHz Omnidireccionales

ISM

3 x 1011 2 x 1014 HzUnidireccionales

Seguridad

Punto a punto

Difusin

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Medios de Transmisin (III)

Factores relacionados con el medio de transmisin y la seal, que determinan la distancia y velocidad:Ancho de banda

Al aumentar el ancho de banda -> puede incrementarse la velocidad ( ejemplo: velocidad W bps -> 2W Hz de A.banda)

Atenuacin En orden decreciente: par trenzado -> cable coaxial -> fibra

Interferencias Medios no guiados Pares trenzados, en mangueras

Nmero de receptores Atenan y distorsionan la seal -> menor distancia

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Hilos deCobre

Aislante

Conectores

MdT: Par trenzado (I)

Descripcin fsica: Consiste en dos cables aislados y trenzados en forma

espiral. Los cables son de cobre o de acero cubiertos de cobre. El trenzado minimiza la interferencia entre pares. Los cables tienen un dimetro entre 0.016 y 0.036 pulgadas.

Trenzado, reduce las interferencias electromagnticas

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MdT: Par trenzado (II)

Caractersticas de transmisin: Se utilizan para transmitir tanto seales analgicas como

digitales. El uso ms comn es en telefona (ancho de banda 4

KHz). Se pueden transmitir hasta 24 canales de voz mediante FDM utilizando un ancho de banda hasta 268 KHz.

Redes de Area Local, a 10 y 100 Mbps

Tipos: UTP: Unshielded Twisted Pair (No apantallado) STP: Shielded Twisted Pair (apantallado, malla metlica)

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MdT: Par trenzado (III)

Categoras (Norma EIA-568-A): Categora 1 = Sin criterios de prestaciones Categora 2 = Hasta 1 MHz (cableado telefnico) Categora 3 = Hasta 16 MHz (Ethernet 10Base-T) Categora 4 = Hasta 20 MHz (Token-Ring, 10Base-T) Categora 5 = Hasta 100 MHz (100Base-T, 10Base-T)

Conectividad: Es ms utilizado para conexiones punto a punto.

Ambito geogrfico: En enlaces punto a punto alrededor de 15 Km. En RALs

unos 100 m.

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Inmunidad al ruido: Es bastante susceptible a las interferencias y ruido

debido a la facilidad de acoplamiento de campos electromagnticos.

Si corre paralelo a una lnea de corriente elctrica puede inducir una seal de 50 Hz

Los pares adyacentes pueden producir cruce de lneas

Coste: Es ms barato que el coaxial y el ptico en coste por

metro. Sin embargo, dadas sus limitaciones de conectividad, los costes de instalacin pueden aproximarse a los de otros medios.

MdT: Par trenzado (y IV)

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MallaVivo

Aislante

Conectores

MdT: Coaxial (I)

Descripcin fsica: Consiste en dos conductores aislados de cobre o

aluminio de forma que uno recubre al otro en toda su longitud. Los cables tienen un dimetro entre 0.4 y 1 pulgadas. Se utilizan dos tipos de cables de 75 (CATV) y 50 .

Menos susceptible a interferencias, que el par trenzado

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MdT: Coaxial (II)

Caractersticas de transmisin: En redes de rea local se utiliza tanto en transmisin en banda

base, como banda ancha. El de 50 se utiliza exclusivamente para transmisin digital.

Normalmente se emplea codificacin Manchester. La velocidad de transmisin llega a los 10 Mbps. (10BASE2)

El de 75 se utiliza tanto para transmisin digital como para analgica. (10BROAD36) Para seales analgicas son posibles frecuencias hasta 300 400 MHz. Utilizando banda ancha se pueden definir un gran nmero de canales

FDM (seal de TV = 6 MHz). Para los datos digitales se utilizan ASK, FSK o PSK. En un canal se pueden alcanzar entre 5 y 20 Mbps.

Para mayores velocidades (>50 Mbps) es necesario el ancho de banda completo (Banda portadora).

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MdT: Coaxial (III)

Conectividad: Se utiliza tanto para conexiones punto a punto como

para multipunto. Es ms utilizado para conexiones multipunto.

El de 50 soporta una centena de dispositivos, mientras que el de 75 puede llegar a mil.

mbito geogrfico: En banda base 0.5 a 1 Km. En banda ancha unas pocas decenas de Km. En banda portadora (50 Mbps) en torno a 1 Km.

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MdT: Coaxial (y IV)

Inmunidad al ruido: Depende de la aplicacin y la implementacin. En

general es superior a la del par trenzado.

Coste: Es ms barato que el ptico y ms caro que el par

trenzado en coste por metro.

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Ejemplo: Montaje de una Intranet

Creacin de una Intranet Privada Instalacin del Hardware: Tarjetas de red -> Medio fsico

(Topologa y Necesidades futuras) Coaxial puro Par trenzado (UTP) Coaxial y UTP

Instalacin del Software de Red Red basada en Servidores vs Peer-to-Peer Seleccionar la pila de protocolos a utilizar

Conexin de la Intranet a Internet Conexin directa Conexin mediante Gateway

Cable Modem

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Ejemplo: Aula de PC,s

Cable Coaxial puro Hardware

Conectores tipo T Terminadores

Software Agregar Tarjeta Instalar protocolo

NETBEUI Windows

TCP/IP.Direcciones de Intranet 192.168.0.1 192.168.0.10

Wins, DNS, Gateway ???

Terminador

Terminador

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Ejemplo: Aula de PC,s

Cable Coaxial y UTP (Conectamos aula a Red de la UPV) Hardware

Adaptador

Software Modificar TCP/IP

Obtener direccinautomticamente(DHCP)

Terminador

Terminador

Adaptador de medios

RJ 45

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Ejemplo: Aula de PC,s Par Trenzado UTP Hardware

Adaptadores Topologa estrella + Cable + Ampliable TCP/IP.

Direcciones IP192.168.0.1 192.168.0.10

Hub

Fiabilidad ???

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Ejemplo: Aula de PC,s

Conexin de Intranet a InternetUPV (Infraestructura)

Conexin directa DHCP

RJ 45 Hub

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Ejemplo: Aula de PC,s

Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway ONO, ADSL Requerimos

PC (puente y router) 2 Tarjetas de red (Una conectada a cada una de las

redes) 1 tarjeta de Red conectada a la Intranet y un

mdem o mdem ADSL conectado al proveedor de Internet

Software especfico de Routing Linux, NT y 2000 ->Incorporado Win98 -> Winproxy, Sybergen, Nat32, ...

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Ejemplo: Aula de PC,s

Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway (2 tarjetas) Hardware

Adaptadores

Software Router(Proxy) Clientes:

Gatewayy DNS Clientes

Dir IP de la tarjeta de laIntranet delRouter

Hub

ONO

ADSL(Router)

Proxy (2 Tarjetas de Red)USB

1) Ejemplos en casa??

2) Ventajas Proxy??

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Ejemplo: Aula de PC,s

Conexin de Intranet a InternetA traves de un Gateway (Tarjeta de red y Modem) Hardware

Adaptador y Modem

Software Similar al

caso anteriorHub

ONO

Modem

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Ncleo

Revestimiento Cubierta

Descripcin fsica: Consiste en tres secciones concntricas, el ncleo (uno

o ms hilos de vidrio o plstico) est revestido con una envoltura de vidrio o plstico de propiedades pticas distintas. La envoltura externa protege el conjunto.

MdT: Fibra ptica (I)

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Multimodo

( 100 Mbps -> 300 m )

Multimodo ndice graduado

( 100 Mbps -> 4 Km )

Monomodo

( 100 Gbps -> 1 Km )

Caractersticas de transmisin:

MdT: Fibra ptica (II)

Futuro: WDM (Wavelength Division Multiplexing). 1 Tbps

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Conectividad: Se utiliza tanto para enlaces punto a punto como para

multipunto. Los emisores pueden ser LED (ligth-emiting diode) o ILD (injection laser diode) y los receptores son dispositivos de estado slido PIN (silicio intrnseco entre niveles P y N de un diodo) o APD (fotodiodo de avalancha).

Ambito geogrfico: Con la tecnologa actual se consiguen distancias entre 6

y 8 Km.

MdT: Fibra ptica (III)

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MdT: Fibra ptica (y IV)

Inmunidad al ruido: No le afectan las interferencias magnticas ni elctricas,

lo que permite altas velocidades sobre grandes distancias y una alta seguridad.

Coste: Es ms caro que el coaxial y el par trenzado en coste

por metro y componentes requeridos.

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Comparacin de los diferentes tipos de medios de transmisin guiados

MdT: Valoracin cualitativa

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MdT no guiados: Microondas

Frecuencias Existen anchos de banda reservados para uso general. El resto de las frecuencias se tienen que autorizar.

Interferencias Entre diferentes redes inalmbricas. Seleccin del rango de frecuencias. Transmisin en banda ancha.

Seguridad La seal no queda confinada en el edificio de emisin. Se pueden interceptar las comunicaciones.

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MdT no guiados: Infrarrojos

Emisor/receptor Deben estar a la vista, o alcanzables mediante reflexin

en una superficie clara.

Interferencias La seal no atraviesa muros. Interferencias con otros emisores de infrarrojos: la luz

solar.

Seguridad La seal queda confinada en la habitacin del emisor.

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Indice

Medios de transmisin Medios guiados y no guiados Par trenzado Coaxial Fibra ptica

Topologas y medios de transmisin Bus / rbol Anillo Estrella

Cableado estructurado

1) Complejidad Instalacin2) Tolerancia a fallos3) Gestin de averias4) Capacidad de expansin 5) Coste6) Topologa -> MAC

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Topologas

Topologas punto a puntoEstrella Anillo Irregular

AnilloBus Satlite

Topologas multipunto

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Relaciones entre Topologas y Medios

Hay tres ingredientes tecnolgicos que determinan la naturaleza de las Redes de Area Local Topologa Medio de Transmisin Tcnica de Control de Acceso al Medio

Respecto al Medio de Transmisin, en las Redes de Area Local se utilizan comnmente Medio metlico

par trenzado cable coaxial

Fibras pticas

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RR

RR

RR

Repetidor

Transceiver(TAP)

Cable deTransceiver

(50 m)

Terminador

Topologa en Bus / Arbol.

T. en Bus / Arbol. (I)

1) Repetidor ??

2) MAC ??

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Operacin: Todos los dispositivos comparten el mismo medio fsico. Las estaciones transmiten los datos en forma de

paquetes que contienen la direccin del destino. El paquete se propaga a travs del medio. Todas las

estaciones reciben el paquete. La estacin destino copia el paquete.

Medio dividido en segmentos -> adecuar potencia seal.

Seal absorbida por el terminador.

T. en Bus / Arbol. (II)

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T. en Bus / Arbol. (III)

Tcnicas de transmisin: Banda base: Par trenzado o coaxial. Banda ancha: Coaxial.

Banda Base Banda AnchaSealizacin digital (Manchester o

Manchester diferecial)Sealizacin Analgica (requiere

mdem)La seal consume el ancho de banda

completoPosible FDM (datos, vdeo, audio)

Bidireccional UnidireccionalBus Bus o rbol

Unos pocos Km Decenas de Km

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Banda baseBidireccional

f1 f2Banda (ancha)

partida

Banda anchacable dual

T. en Bus / Arbol. (IV)

Configuraciones:

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ControladorCable de Transceiver

CableCoaxial

(grueso)

Transceiver

Banda Base / Cable Coaxial Componentes:

Cable coaxial 50 Terminadores 50 Transceiver Cable de Transceiver Controlador

T. en Bus / Arbol. (V)

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ConfiguracinConfiguracinFsicaFsica

Cable Dual: Cable Dual: Entrada y salida en cables separados, la cabecera es un conector.

Frecuencia Partida: Frecuencia Partida: Entrada y salida en bandas de frecuencia distintas, la cabecera puede ser un conversor de frecuencia(analgico) o un remodulador (digital)

T. en Bus / Arbol. (VI)

Banda Ancha / Configuracin Dual y Partida A diferencia de los sistemas de banda base, las tomas (taps)

utilizadas permiten que las seales se propaguen en una sola direccin. Esto significa que solamente las estaciones que se hallen aguas abajo recibirn esas seales.

Se necesitan dos caminos de datos. Estos dos caminos se juntan en un punto que se denomina cabecera (headend). En el caso de un bus la cabecera es un extremo del bus, en el caso de un rbol la cabecera es la raz del rbol.

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T. en Bus / Arbol. (VII)

Componentes: Cable Coaxial 75

Troncal (trunk): Semirgido, de 0,412 a 1,0 pulgadas, interiores y exteriores

Distribucin o ramal (feeder): distancias cortas, semirgido o flexible, de 0,4 a 0,5 pulgadas (RG-11 = 0,405 pulgadas ~ 800 m).

Bajada (drop): conectan tomas y estaciones a los ramales, flexible, interiores, de 3 a 15 m. (RG-59 = 0,242 pulgadas, RG-6 = 0,332 pulgadas o RG-11)

Terminadores 75

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T. en Bus / Arbol. (VIII)

Componentes (cont.): Amplificadores, en cables troncales y de distribucin,

para compensar la atenuacin del cable. Acopladores direccionales: Dividen una entrada en dos

salidas y combinan dos entradas en una salida. Divisores (splitters) igual atenuacin en ambas ramas. Tomas (taps) ms atenuacin en el cable de bajada.

Mdems Controladores

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T. en Bus / Arbol. (y IX)

Comparacin Banda Base / Banda Ancha

Ventajas DesventajasBanda Base - Barato (sin mdem)

- Tecnologa ms simple - Facilidad de instalacin

- Canal nico - Capacidad limitada - Distancia limitada

Banda Ancha - Alta Capacidad - Mltiples tipos de trfico - Configuraciones ms

flexibles - Cobertura grandes

distancias - Tecnologa CATV

- Coste de los mdems - Complejidad de instalacin y

mantenimiento- Retardos de propagacin

dobles.

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ReceptorO->E

TransmisorE->O

Estacin

FibraOptica

FibraOptica

Bypass

AcopladorPasivo

Detectorptico

Estacin

FibraOptica

FibraOptica

AcopladorActivo

Codificador

Decodificador

Trans.ptico

Medio ptico: Topologa en Bus Acceso a un bus de fibra ptica se realiza mediante

acopladores que pueden ser activos o pasivos

T. en Bus de f. ptica (I)

1) Coste??2) Retardo??3) Distancia??

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Bus con bucle

Bus unidireccional A

Bus unidireccional A

Doble busBus unidireccional B

Bus unidireccional A

T. en Bus de f. ptica (II)

Configuraciones

DQDB 802.6

Ventajas e inconvenientes

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Transmisin Escucha Bypass

T. en Anillo (I)

Topologa en Anillo

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T. en Anillo (II)

Estados: Transmisin:

Cada estacin es responsable de retirar de la red el paquete que estn emitiendo (no hay terminadores).

Escucha: Cada bit recibido es retransmitido con un retardo de un bit

necesario para: Analizar la direccin de destino de la trama Copiar el bit correspondiente en el caso de que la estacin sea la

destinataria de la trama. Modificar determinados bits (reconocimiento, reserva de

prioridad, etc.) a medida que la trama pasa por la estacin.

Bypass Cuando las estaciones no estn activas (apagadas) o ha

sucedido algn fallo

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T. en Anillo (III)

Ventajas: Posee las ventajas de cualquier otra topologa

multiacceso (las tramas llegan a toda la red simultneamente).

Las conexiones punto a punto permiten cubrir mayores distancias.

El mantenimiento del cableado es ms fcil. La electrnica emisin/recepcin es ms simple.

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T. en Anillo (IV)

Problemas potenciales: Vulnerabilidad del cable Fallos en repetidores Recorrido del anillo en caso de fallo Problemas en la insercin de nuevas estaciones Lmites en el nmero de repetidores Inicializacin y recuperacin de fallos

Protocolo MAC ms Complejo !!!

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Concentrador(HUB)

T. en Anillo (y V)

Topologa Anillo / Estrella Anillo con un

concentrador de cableado Sencillo aislar fallos Incorporacin sencilla

de nuevas estaciones Conlleva una gran

cantidad de cableado

DiferenciasDifusin (Hub) vs

Conmutacin (Swith) ???

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Anillo Doble Reconfiguracinfallo de estacin

Reconfiguracinfallo de enlace

T. en Anillo de f. ptica (I)

Medio ptico: Topologa en Anillo La forma de operacin es idntica a la del anillo con

medio metlico, pero se pueden lograr mayores distancias debido a la utilizacin de fibra ptica.

FDDI

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HUB deCabecera

HUB deCabecera

HUBIntermedio

HUBIntermedio

HUBIntermedio

HUBIntermedio

Dos parestrenzados

T. en Estrella (I)

Topologa en Estrella (Bus lgico)

Hubs: 1, 2, 3 y 4 Generacin ???

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T. en Estrella (II)

Caractersticas: Utiliza principalmente par trenzado, uno par para

emisin y otro para recepcin. Pueden utilizarse los cables telefnicos existentes. Distancias entre el HUB y la estacin de hasta 100 m. Problemas:

El cableado existente puede no ser adecuado para transmisin de datos. El par trenzado no siempre est trenzado.

Los cables de pares corren muy prximos unos a otros y pueden haber problemas de interferencias.

La versin inicial (StarLAN) empleaba 1 Mbps, versiones actuales (10BASE-T) llegan hasta 10 Mbps, nuevas versiones (IEEE 802.12) pueden llegar hasta 100 Mbps.

100VGAnyLAN

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T. en Estrella en f. ptica (I)

La topologa en estrella es la primera topologa que surgi para este tipo de medio fsico.Estrella pasiva

Un conector pasivo mltiple Una estacin se conecta al conector mediante dos fibras

una para transmitir y otra para recibir. El nmero de estaciones puede ser de varias decenas. El radio mximo llega a 2,5 Km. Es una topologa en estrella con comportamiento de bus

lgico (con colisiones, etc.)

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T. en Estrella en f. ptica (II)

Estrella activa El acoplador central es un repetidor activo en lugar de

un dispositivo pasivo El nmero de estaciones puede llegar a varias centenas. El radio mximo llega a 2,5 Km. Es ms cara que la estrella pasiva

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Con

trol

de

enla

ce (L

LC) IEEE 802.2

Servicio no orientado a conexin no confirmadoServicio en modo de conexinServicio no orientado a conexin confirmado

Con

trol

de

acce

so a

l med

io(M

AC

)

CSMA/CD Bus conpaso detestigo

Rotacincircular

conprioridad

Anillo conpaso detestigo

Anillo conpaso detestigo

DQDB CSMAsondeo

Fisi

ca

IEEE

802

.3 Cablecoaxial debanda base10 Mbps

Par trenzadonoapantallado10, 100 Mbps

Cablecoaxial debanda ancha10 Mbps

Fibra ptica10 Mbps

IEEE

802

.4 Cablecoaxialbandaancha 1, 5,10 Mbps

Cablecoaxialbandaportadora 1,5, 10 Mbps

Fibra ptica5, 10, 20Mbps

IEEE

802

.12

Partrenzadonoapntallado100 Mbps

IEEE

802

.5

Partrenzadoapantallado4, 16 Mbps

Partrenzado noapantallado4 Mbps

FDD

I

Fibraptica 100Mbps

Partrenzadonoapantallado 100 Mbps

IEEE

802

.6

Fibraptica 100Mbps

IEEE

802

.11

Infrarrojos1, 2 Mbps

Espectroexpandido1, 2, Mbps

Topologas y normas