1

2.1 Introducción a LANs (I) LAN: red de datos de alta velocidad, tolerante a fallas,

cubre área geográfica pequeña, conectan estaciones de trabajo, impresoras, PCs, etc. permitiendo acceso compartido a dispositivos y aplicaciones, intercambio compartido a dispositivos y aplicaciones, intercambio de archivos, etc.

2

2.1 Introducción a LANs (II)Las redes LAN podemos dividirlas en: LAN tradicionales: IEEE 802.3, IEEE 802.4 y

IEEE 802.5 (Ethernet, Token Bus y Token Ring). LAN rápidas: Fast Ethernet, 100VGAnyLAN, LAN rápidas: Fast Ethernet, 100VGAnyLAN,

FDDI, ATM, Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet.

LAN inalámbricas.

3

2.2 Protocolos LANs y Modelo OSI

4

2.3 Topologías LAN

5

2.4 El Medio Físico Medios guiados

Cables metálicos: coaxiales, pares trenzados

Cables de fibra óptica: monomodo y Cables de fibra óptica: monomodo y multimodo

Medios no guiados

Enlaces InfrarojosEnlaces de RadioEnlaces Vía Satélite

6

Velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas

Medio Velocidad (Km/s)

Vacío o aire 300.000

Cobre 200.000 (aprox.)

La velocidad de propagación impone un retardo mínimo en la transmisión de información

¿Éste es el único retardo a considerar?

7

Cobre 200.000 (aprox.)

Fibra Óptica 180.000 (aprox.)

Problemas de la transmisión de señales en cables metálicos Atenuación

La señal se reduce con la distancia debido a: Calor (resistencia)

Emisión electromagnética al ambiente Emisión electromagnética al ambiente La pérdida por calor es menor cuanto más

grueso es el cable La pérdida por emisión electromagnética es

menor cuanto más apantallado está el cable La atenuación aumenta con la frecuencia

8

Atenuación A 10 MHz la potencia de la señal en un cable RG-58

(coaxial fino) se reduce a:

la mitad en 75m (-3 dB) la cuarta parte en 150m (-6 dB) la cuarta parte en 150m (-6 dB) la octava parte en 225m (-9 dB)

La atenuación del cable RG-58 a 10 MHz es de 4 dB/100m.

9

Problemas de la transmisión de señales en cables metálicos

Desfase. Variación de la velocidad de propagación de la señal en función de la frecuencia.

Interferencia electromagnética:

Externa. Solo es importante en cable no apantalladoapantallado

De señales paralelas: crosstalk. La diafonía puede deberse al NEXT o FEXT

El efecto de crosstalk aumenta con la frecuencia

10

Crosstalk

11

La señal inducida en cables vecinos se propaga

en ambas direcciones

Near end Crosstalk (NEXT)

12

NEXT lo produce la señal inducida que vuelve y es percibida en el lado del emisor

Far end crosstalk (FEXT)

13

FEXT lo produce la señal inducida que es percibida en el lado receptor. Es mas débil que el NEXT

Componentes del Crosstalk: FEXT y NEXT El FEXT y el NEXT aumentan con la frecuencia. El NEXT es más fuerte que el FEXT porque la

intensidad de la señal inducida en el extremo cercano es mayor.es mayor.

Si se usa una frecuencia distinta en cada sentido el NEXT no genera problemas

14

Reduciendo el Crosstalk

15

Atenuación y Crosstalk Atenuación: compensar con emisor más potente o

receptor más sensible. Crosstalk (NEXT) impone limitación en el uso de

estas técnicas A medida que aumenta la frecuencia la atenuación A medida que aumenta la frecuencia la atenuación

y el crosstalk aumentan. Para un cable dado existe una frecuencia a la cual la

intensidad del crosstalk es comparable a la señal, esa es la frecuencia máxima aprovechable y fija su BW

16

Señal recibida = señal atenuada del emisorRuido = NEXT (principalmente)

Transmisor

Interferencia externa (despreciable)

Señal

La relación señal/ruido

Receptor

17

Transmisor

Receptor

Host Switch/Hub

Señal

NEXT

Transmisión de la señal en una conexión LAN sobre cable de pares trenzados

Receptor

Transmisor

Se necesita más señal (electrones azules y morados) que NEXT (electrones grises)

Tx Rx

Señal

18

Rx

Host

Tx

Switch/Hub

Señal

¡Problemas!

NEXT NEXT

ACR La calidad de un cable para transmitir una señal viene

dada por la razón entre atenuación y crosstalk, que se denomina ACR (Attenuation Crosstalk Ratio)

El ACR refleja el margen de seguridad con que funciona el cable (rango dinámico)funciona el cable (rango dinámico)

La atenuación y el crosstalk son medibles con los equipos certificadores de redes. El ACR se calcula.

19

ACR

20

Cable coaxial Es el que tiene menor atenuación y menor

interferencia. La impedancia puede ser de 50 o 75 Ω

50 Ω: usado en redes locales Ethernet (10BASE2 y 10BASE5)10BASE5)

75 Ω: usado en conexiones WAN y redes CATV (Community Antenna TeleVision)

21

Cable coaxial

22

Usado en sistema telefónico Los pares van trenzados para minimizar

interferencias Inadecuado para largas distancias por la atenuación Según el apantallamiento puede ser:

Cable de pares trenzados (I)

Según el apantallamiento puede ser:

UTPSTPFTP o ScTP

23

Cable de pares trenzados (II)

24

Cable de pares trenzados (II)

25

Categorías de cables de pares trenzados

Cat. Vuelta/m f (MHz) Bit Rate (Mbps)

1 0 N.E. No se utiliza

2 0 1 1 (2 pares)

3 10-16 16 100 (2 pares)

26

3 10-16 16 100 (2 pares)

4 16-26 20 100 (2 pares)

5 26-33 100 1000 (4 pares)

5e 80-100 100 1000 (4 pares)

6 250 4000 (4 pares)

7 600 10000 (4 pares)

7a 1000 40000 (4 pares)

Cat5e es un estándar

27

Conectores Cat7

28

Cableado estructurado (I) 1984: AT&T pierde juicio de monopolio telecomunicaciones

en USA. 1985: primeros sistemas de cableado integrado LANs pasan

de usar cable coaxial al cable de pares 1991: aparecen estándares de cableado estructurado EIA/TIA

568 e ISO/IEC 11801. Ambos estándares son muy similares, aunque difieren en algunos detalles, especialmente en aunque difieren en algunos detalles, especialmente en nomenclatura.

29

“Chicote”

Enlace básico

(max. 90 m) Roseta

“Chicote” Patch panel

Cableado estructurado (II)

30

Rack de

comunicaciones

Enlace = enlace básico + Chicotes

max. 100 mSwitch/Hub

Cableado estructurado (III)

31

Formas estándar de cablear conector RJ45

1 3 42 6 7 85 1 3 42 6 7 85

Par 3

Par 2

Par 1 Par 4 Par 2

Par 3

Par 1 Par 4

B/V V B/N A B/A N B/M M B/N N B/V A B/A MB/MV

32

T568A T568B

Colores: Par 1: A y B/A (Azul y Blanco/Azul)

Par 2: N y B/N (Naranja y Blanco/Naranja)

Par 3: V y B/V (Verde y Blanco/Verde)

Par 4: M y B/M (Marrón y Blanco/Marrón)

10/100 BASE-T usa:

1-2 para TX

3-6 para RX

Cómo Hacer un Cable

33

Cómo Hacer un Cable

34

Cómo Hacer un Cable

35

Fibras ópticas+ Mayor ancho de banda, mayor capacidad

+ Mucho menor atenuación, mayor alcance

+ Inmune a las interferencias radioeléctricas

+ Tasa de errores muy baja+ Tasa de errores muy baja

- Costo más elevado

- Manipulación más compleja y delicada

36

Fibras ópticas

37

Fibras ópticas Transmisión simplex, dúplex requiere dos fibras Dos tipos de diodos:

LED: corto alcance y bajo costoLáser: largo alcance y costo elevadoLáser: largo alcance y costo elevado

Dos tipos de fibras:

Multimodo: 62,5/125 µm o 50/125 µm Monomodo: 9/125 µm

38

Ley de Snell

Postulados del Modelo de Rayo de la luz:

1. La luz viaja en forma de rayo. Estos rayos son emitidos por fuentes y pueden ser observados cuando ellos alcanzan un detector óptico.

2. Un medio óptico está caracterizado por una cantidad

mc

cn =

39

2. Un medio óptico está caracterizado por una cantidad n≥1 llamado Índice de Refracción.

3. En un medio no-homogéneo, el índice de refracción n posee dependencia espacial. Es decir, n(x,y,z). En un medio homogéneo, n es constante en ese espacio.

Ley de Snell

( ) ( )2211 sinsin θθ ⋅=⋅ nn

40

Ejemplo: Aire (in) – Agua

( ) ( )2211 sinsin θθ ⋅=⋅ nn

n1 Ángulo 1 n2 Ángulo 2

1,01 0 1,33 0

1,01 1 1,33 0,759382191

1,01 2 1,33 1,518666527

1,01 3 1,33 2,277755027

1,01 4 1,33 3,036549461

1,01 5 1,33 3,794951224

1,01 6 1,33 4,552861209

1,01 7 1,33 5,3101796811,01 7 1,33 5,310179681

1,01 8 1,33 6,066806148

1,01 9 1,33 6,822639233

1,01 10 1,33 7,577576542

1,01 20 1,33 15,05415641

1,01 30 1,33 22,31555543

1,01 40 1,33 29,219169

1,01 45 1,33 32,47994957

1,01 50 1,33 35,57534569

1,01 60 1,33 41,12704471

1,01 70 1,33 45,53859607

1,01 80 1,33 48,42195091

1,01 90 1,33 49,43624017

41

El primer medio es Aire y el segundo es Agua.

Note que el Ángulo 2, es más pequeño que el ángulo 1

Ejemplo: Agua (in) - AireCuidado: Aquí el índice de refracción del Agua es mayor que el índice de refracción del Aire.

Notemos que el rayo Trasmitido esta más alejado

42

Trasmitido esta más alejado que el rayo incidente.

Calculemos…

Ejemplo: Agua (in) - Aire

n1 Ángulo Incidente n2 Ángulo Refractado

1,33 0 1,01 0

1,33 10 1,01 13,21846025

1,33 20 1,01 26,76777527

1,33 30 1,01 41,17700075

1,33 40 1,01 57,81779209

1,33 45 1,01 68,58990345

1,33 46 1,01 71,276675

1,33 47 1,01 74,3386229

1,33 48 1,01 78,06018695

1,33 49 1,01 83,48135438

1,33 49,1 1,01 84,28622314

1,33 49,2 1,01 85,22103274

1,33 49,3 1,01 86,38398741

1,33 49,4 1,01 88,15792256

1,33 49,5 1,01 Error!!

1,33 50 1,01 Error!!

1,33 60 1,01 Error!!

43

Algo paso entre el ángulo

49,4 y 49,5

Reflexión Total Interna TIR

=

1

2arcsinn

n

cθ

El ángulo donde se produjo el problema se le conoce como Ángulo Critico

Al Fenómeno que se produce después de ese ángulo se le conoce

44

Al Fenómeno que se produce después de ese ángulo se le conoce como Reflexión Total Interna TIR

Reflección Total Interna

45

Reflección Total InternaSi se refleja una vez, Se puede reflejar muchas más…

46

Fibra Óptica Básica

Esta es la esencia de la fibra óptica, un sistema de dos índices de refracción distintos, donde el del núcleo es mayor que el del cladding. Fibra Monomodo: Core <12 µµm ; Cladding ~ 125 µµm Fibra Multimodo: Core 50-200 µµm ; Cladding 125-400 µµm

47

Apertura Numérica. NA.

48

Apertura Numérica. AN. Si los fabricantes nos proporcionan la apertura

numérica, fácilmente podemos obtener el ángulo máximo de aceptación de la luz.

49

Pérdidas por deformaciones

50

Microbending Macrobending

Tipos de fibras ópticas

51

¿Cuál es Cuál?

52

Multimodo Fiber Optic Single Mode Fiber Optic

Dispersión en fibras ópticas En multimodo con luz normal el haz se produce un

ensanchamiento del pulso debido a los diferentes haces de luz que viajan por la fibra.

El efecto es proporcional a la velocidad y a la distancia. El efecto es proporcional a la velocidad y a la distancia. Se mide por el parámetro ancho de banda

Sólo es importante en conexiones de alta velocidad

53

Característica LED Láser

Velocidad máxima Baja (622 Mbps) Alta (10 Gbps)

Fibra Multimodo Multimodo y Monomodo

Comparación de emisores defibra óptica LED y láser

54

Monomodo

Distancia Hasta 2 Km Hasta 160 Km

Vida media Larga Corta

Sensibilidad a la temperatura

Pequeña Elevada

Costo Bajo Alto

Atenuación

55

La ventana utilizada depende del tipo de aplicación

Vent Modo d (Km) Costo Usos

1ª

(850nm)

Multi 0,1 – 2 Bajo LAN

Alcance y usos de la fibra óptica

56

2ª

(1310 nm)

Multi 0,5 - 2 Medio LAN

2ª

(1310 nm)

Mono 40 Alto LAN, WAN

3ª

(1550 nm)

Mono 160 Muy alto WAN

Factores que influyen en la atenuación de un trayecto de fibra óptica Distancia a cubrir

“Chicotes”, empalmes y soldaduras

Curvas cerradas en la fibra

Suciedad en los conectores Suciedad en los conectores

Variaciones de temperatura

Envejecimiento de los componentes

57

Fibra vs cobre (I) La fibra tiene mayor ancho de banda La fibra no presenta el problema de crosstalk, EMI o

corrosión La fibra es más delgada y liviana La fibra es más delgada y liviana La fibra es difícil de intervenir La fibra es unidireccional La fibra es bastante más cara

58

Fibra vs cobre (II) Se recomienda utilizar fibra cuando:

Se conectan edificios diferentesSe usan velocidades altas o muy altasSe usan distancias de más de 100 mSe requiere máxima seguridadSe atraviesan atmósferas corrosivasSe corre el riesgo de tener fuerte EMI

Caso contrario, cobre es más barato…

59

Medios No Guiados Enlaces de radio Enlaces de microondas Infrarrojos Satélite Satélite

60

Enlaces de radio (I)Ventajas

Fáciles de generar Permiten viajar distancias largas Atraviesan edificios Atraviesan edificios Omnidireccionales

61

Enlaces de radio (II)Desventajas

Problemas atmosféricos EMI Ancho de banda bajo Ancho de banda bajo Requieren licencia gubernamental

62

Enlaces Microondas (I)Ventajas

Económicos Acceso a diversos lugares Transmisión direccional Transmisión direccional Mejor ancho de banda que enlaces de radio

63

Enlaces Microondas (II)Desventajas

Requieren línea de vista Requieren muchos repetidores No atraviesan edificios No atraviesan edificios Costo de mantención

64

Infrarrojos

Ventajas

Baratos Buen ancho de banda (dependiendo de la Buen ancho de banda (dependiendo de la

aplicación) No requieren antena Relativamente direccionales No necesitan licenciaDesventajas

Corta distancia No atraviesan objetos

65

SatélitesVentajas

Gran ancho de banda Permiten llegar a cualquier parteDesventajasDesventajas

Presentan retardo apreciable Costo elevado Problemas de seguridad Sensibles al clima

66