Fundamentos de Redes clase 2_2011 (medios fisicos)
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MEDIOS FISICOS FUNDAMENTOS DE REDES DE DATOS ING. DARWIN AGUILAR [email protected] [email protected] Semestre Marzo 2011 / Julio 2011 CAPITULO II
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CAPITULO II ING. DARWIN AGUILAR [email protected] [email protected] Semestre Marzo 2011 / Julio 2011 Guiados Coaxial UTP Fibra Óptica No Guiados Medios de Transmisión 2 D E E E - F u n d a m e n to s d e R e d e s
Transcript of Fundamentos de Redes clase 2_2011 (medios fisicos)
MEDIOS FISICOS
FUNDAMENTOS DE REDES DE DATOS
ING. DARWIN AGUILAR
Semestre Marzo 2011 / Julio 2011
CAPITULO II
TEMARIO
Medios de Transmisión
Guiados
Coaxial
UTP
Fibra Óptica
No Guiados
Modos de Transferencia
Ancho de Banda y Troughput
Nociones de Cableado Estructurado2
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DEFINICIONES:
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Por medio de transmisión, la aceptación amplia de la palabra, se
entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico,
mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el
transporte de información entre terminales distante
geográficamente.
En principio, cualquier medio físico podría ser utilizado, a condición
que asegure la transmisión de toda la información sin interferencias.
Sin embargo, en redes locales se utilizan cableados dedicados lo
que mejora las velocidades de transmisión. (medios guiados)
Otra posibilidad es la transmisión a través del aire, en forma de
señales de radio, microondas, etc. La forma en que se
interconectan entre sí los distintos nodos de la red, determinan su
topología. (medios no guiados)
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El medio de transmisión consiste en el elemento que conecta
físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la
red. Entre los diferentes medios utilizados en las LAN’s se puede
mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el
espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).
Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio
tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación,
ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima
permitidas
MODOS DE TRANSMISIÓN
Antes de pasar al estudio de los medios físicos que se empleannormalmente en la transmisión de señales portadoras deinformación, se comentarán brevemente las dos técnicas
fundamentales que permiten dicha transmisión: Transmisión debanda base (baseband) y Transmisión en banda ancha(broadband).
La Transmisión de banda base consiste en entregar al medio detransmisión la señal de datos directamente, sin que intervenganingún proceso entre la generación de la señal y su entrega a lalínea, como pudiera ser cualquier tipo de modulación. Sin embargo,si pretendiendo optimizar la utilización del ancho de bandadisponible del medio de transmisión en cuestión, se divide dichoancho de banda en canales de anchura adecuada y, usando técnicasde modulación se inserta en cada uno de ellos una señal distinta,diremos que se está utilizando transmisión en banda ancha.
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* TRANSMISIÓN EN BANDA BASE
Los sistemas en banda base utilizan señalización digital en
un único canal. Las señales fluyen en forma de pulsos
discretos de electricidad o luz. La transmisión en banda
base utiliza la capacidad completa del canal de
comunicación para transmitir una única señal de datos. La
señal digital utiliza todo el ancho de banda del cable,
constituyendo un solo canal.
La señal viaja a lo largo del cable de red y, por tanto,
gradualmente va disminuyendo su intensidad, y puede
llegar a distorsionarse. Si la longitud del cable es
demasiado larga, la señal recibida puede no ser reconocida
o puede ser tergiversada. (repetidores).
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** TRANSMISIÓN EN BANDA ANCHA
Los sistemas utilizan señalización analógica y un rango defrecuencias. Las señales son continuas y no discretas. Lasseñales circulan a través del medio físico en forma de ondasópticas o electromagnéticas. Con la transmisión en bandaancha, el flujo de la señal es unidireccional.
Si el ancho de banda disponible es suficiente, varios sistemasde transmisión analógica, como la televisión por cable ytransmisiones de redes, se pueden mantenersimultáneamente en el mismo cable.
A cada sistema de transmisión se le asigna una parte delancho de banda total. (banda base repetidores, bandaancha amplificadores)
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MEDIOS GUIADOS
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Actualmente, la gran mayoría de las redes están conectadas
por algún tipo de cableado, que actúa como medio de
transmisión por donde pasan las señales entre los equipos.
Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para
cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes,
desde las más pequeñas a las más grandes.
Algunos fabricantes de cables publican unos catálogos con
más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres
grupos principales que conectan la mayoría de las redes:
Cable coaxial.
Cable de par trenzado (apantallado y no apantallado).
Cable de fibra óptica
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ESPECIFICACIONES DEL CABLE
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MEDIOS FÍSICOS HABITUALES DE ETHERNET
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Medio Cable Distancia Pares Costo
(1BASE5) UTP-2 500m 2 Bajo
(10BASE5)
(10BASE2)
10BASE-T
10BASE-F
Coaxial grueso 50
Coaxial fino 50
UTP-3/5
F.O. 1ª ventana
500 m
185 m
100/150 m
2 Km
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2
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Bajo
Bajo
Bajo
Medio
100BASE-TX
100BASE-FX
UTP-5
F.O. 2ª ventana
100 m
2 Km
2
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Bajo
Alto
1000BASE-T
1000BASE-SX
1000BASE-LX
UTP-5e
F.O. 1ª ventana
F.O. 2ª ventana
100 m
500 m
5 Km
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Medio
Medio
Alto
10GBASE-EX4 F.O. 3ª ventana 50 Km 1 (4 ) Alto
CABLE COAXIAL
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TIPOS DE CABLE COAXIAL
Cable Thinnet (Ethernet fino). Cable coaxial flexible
de unos 0,64 centímetros de grueso. Se puede utilizar
para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya
que es un cable flexible y fácil de manejar. Puede
transportar una señal aproximadamente 185 metros
(unos 607 pies) antes de que la señal comience a
atenuarse. Thinnet pertenece a la familia RG-58 (núcleo
central de cobre) y tiene una impedancia de 50 ohm.
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TIPOS DE CABLE COAXIAL …..
Cable Thicknet (Ethernet grueso). Es
relativamente rígido de aproximadamente 1,27
centímetros de diámetro. El núcleo de cobre del cable
Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet. El
cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros.
Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para
poder soportar transferencia de datos a distancias
mayores, a veces se utiliza como enlace central o
backbone para conectar varias redes más pequeñas
basadas en Thinnet.
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CABLE UTP
SHIELDED TWISTED-PAIR CABLE
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UNSHIELDED TWISTED PAIR (UTP)
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CATEGORÍA CABLE UTP
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CONFIGURACIONES CABLE UTP
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a) Cable Directo
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b) Cable Cruzado
ESTÁNDARES DE CABLEADO
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c) Cable Rollover (Transpuesto)
FIBRA ÓPTICA22
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FIBRA ÓPTICA (F.O)
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MODELO RAYO DE LUZ
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REFLEXIÓN
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REFRACCIÓN
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COMPONENTES DE LA F.O
Se compone de:
Forro
Revestimiento
Núcleo
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esRevestimiento
Núcleo
Forro
Es propiamente la fibra óptica, la hebra delgada de vidrio por donde
viaja la luz. Se construye de elevadísima pureza con el propósito de
obtener una mínima atenuación.
Son capas que rodean a la fibra óptica y están hechas de un material con
un índice de refracción 0,2 a 0,3 % menor a la del núcleo.
Es un revestimiento de plástico que protege a la fibra y la capa media de
la humedad y los maltratos.
Las FO multimodo para telecomunicaciones tienen
normalizado el diámetro del núcleo y revestimiento
en 50 y 125μm con tolerancias de 6% y 2,4%
respectivamente Monomodo 6 a 9 μm.
REFLEXIÓN INTERNA TOTAL
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REFLEXIÓN INTERNA TOTAL
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REFLEXIÓN INTERNA TOTAL
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TIPOS DE FIBRA
Fibra Monomodo
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• Ofrece la mayor capacidad de transporte de información
• Diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la
longitud de onda de las señales ópticas que transmiten (5 a 8
mm)
• La distancia es de aproximadamente 5 Km.
FIBRA MONOMODO
Si la fibra está perfectamente recta, y el rayo de luz se hace entrar en una forma alineada exactamente igual que la fibra.
Este rayo puede ir por el centro de la fibra sin tocar en ningún momento las paredes de la fibra, de esta forma el rayo puede viajar distancias muy grandes y llegará de forma muy rápida al otro extremo de la fibra.
Sin embargo esto nunca sucede, por dos cosas:
1. Es muy difícil tener una fibra óptica perfectamente recta.
2. Es difícil alinear el rayo de luz exactamente con la fibra.33
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Fibra Multimodo
La luz siempre entra con un cierto ángulo de apertura en el extremode la fibra, lo que hace que desde el comienzo del camino el rayovaya rebotando en las paredes.
Tardar un cierto tiempo más que el rayo que viaja sin rebotar.
El rayo de luz no es un solo rayo como tal, en realidad es un haz derayos, que pueden tardar diferentes tiempos en llegar al otroextremo.
Los rebotes suceden además porque las fibras no se colocansiempre en línea recta, normalmente tienen dobleces y curvaturasque hacen que los rayos se vean forzados a rebotar.
Aún así la fibra óptica puede transmitir esa luz una distancia decientos de kilómetros sin necesidad de repetidoras.
Tipos de fibra óptica multimodo:
De salto de índice.- Existe una discontinuidad de índices derefracción entre el núcleo (n1 = ctte) y la cubierta o revestimientode la fibra (n2 = ctte).
De índice gradual.- La variación del índice es gradual. Esto permiteque en las fibras multimodo de índice gradual los rayos de luzviajen a distinta velocidad, de tal modo que aquellos que recorranmayor distancia se propaguen más rápido, reduciéndose ladispersión temporal a la salida de la fibra.
TIPOS DE FIBRA
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PERDIDAS EN F.O
Pérdidas por absorción
Pérdida de Rayleigh
Dispersión cromática
Pérdidas por radiación
Dispersión modal
Pérdidas por acoplamiento
Pérdidas por absorción. Impurezas en la fibra absorben la luz, y estase convierte en energía calorífica.
Pérdida de Rayleigh. En la manufactura el enfriamiento provocamicroscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; (los rayosse difractan)
Dispersión cromática. Sólo en fibras tipo monomodo, los rayos de luzemitidos por la fuente se propagan sobre el medio, no llegan al extremoopuesto en el mismo tiempo.
Pérdidas por radiación. Cuando la fibra sufre dobleces (instalación yvariación en la trayectoria)
Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de losrayos de luz.
Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dancuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.
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MEDIO OPTICO
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SEÑALES Y RUIDO EN FIBRAS OPTICAS
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o Interferencia Intersimbólica (ISI)
FIBRA MULTIMODO
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SCATTERING (DISPERSIÓN)
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BENDING (DOBLAMIENTOS)
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TERMINACIONES DE LA FIBRA
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SPLICING (EMPALMES)
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TIPOS DE CONECTORES:
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CONECTORES MÁS COMUNES
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ANCHO DE BANDA
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ABB = f4 – f3ABA = f2 – f1
AB = fH – fL
• Ancho de Banda Absoluto
• Ancho de Banda Efectivo
ANCHO DE BANDA
Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud,
medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se
concentra la mayor parte de la potencia de la señal.
En Internet el ancho de banda es la cantidad de
información o de datos que se puede enviar a través de una
conexión de red en un período de tiempo dado. El ancho de
banda se indica generalmente en bits por segundo (bps),
kilobits por segundo (Kbps), o megabits por segundo (Mbps)
Gbps.
La tasa de transferencia máxima permitida por el sistema o
canal, va a depender del ancho de banda analógico, de la
potencia de la señal, de la potencia de ruido y de la
codificación de canal.
Para determinar el AB necesario para transmitir uns señal
se usa el criterio de Nyquist AB = 2 fmáx
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VELOCIDAD DE MODULACION
Se define como la inversa del tiempo más corto
entre dos instantes significativos de la señal.
Esta velocidad está dada por la velocidad de
cambio de la señal y por lo tanto dependerá del
esquema de codificación elegido. 53
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VELOCIDAD DE TX
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•VTX cantidad de bits que se transmiten por segundo independientemente
de si los mismos contienen información o no.
• Si tenemos un solo canal y trabajando con dos niveles como sucede con
el sistema binario, la velocidad de transmisión resulta
Si se tiene un sistema multinivel, se puede incrementar la velocidad de
transmisión sin cambiar la velocidad de modulación.
Por ejemplo:
Si n = 4
Si n = 8
MEDIOS NO GUIADOS
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La técnica de la radiocomunicación consiste en la
superposición de la información que se desea transmitir sobre
una onda electromagnética llamada portadora.
La onda modulada se envía al medio de propagación a través
de un dispositivo de acoplamiento con el medio denominado
antena.
El conjunto de equipos para el tratamiento de la información:
moduladores, filtros, antenas...constituye la estación
transmisora (o abreviadamente, el transmisor).
Cuando la onda transmitida alcanza el punto o puntos de
destino, accede al sistema receptor por medio de una antena
de recepción, que capta una fracción de la energía.
El alcance útil o cobertura de una emisión radioeléctrica
depende del tipo e intensidad de las perturbaciones56
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TIPOS DE TRANSMISIÓN INALÁMBRICA
Existen dos tipos fundamentales de transmisión
inalámbrica:
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La antena Tx. emite en todas las
direcciones y la receptora recibe
igualmente en toda dirección.
La energía emitida se concentra en un haz,
para lo cual se requiere que la antena
receptora y transmisora estén alineadas.
ESPECTRO DE FRECUENCIAS
BANDAS DEL ESPECTRO
FRECUENCIAS Y TIPOS DE ONDA
Básicamente se emplean tres tipos de ondas del espectro
electromagnético para comunicaciones:
- Microondas: 2 GHz - 40 GHz. Muy direccionales. Pueden ser
terrestres o por satélite.
- Ondas radio: 30 MHz - 1 GHz. Omnidireccionales.
- Infrarrojos: 3 · 1011 - 2 · 1014 Hz.
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USOS
Mejoras que representan
Conexiones temporales a una red existente
Backup a una red existente
Portabilidad
Principales usos
Áreas concurridas Para usuarios con mucha
movilidad
Áreas aisladas en edifícios
Entornos donde el cableado es difícil: edificios
históricos
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MICROONDAS POR SATÉLITE
El satélite se comporta como una estación repetidora que
recoge la señal de algún transmisor en tierra y la retransmite
difundiéndola entre una o varias estaciones terrestres
receptoras, pudiendo regenerar dicha señal o limitarse a
repetirla. Las frecuencias ascendente y descendente son
distintas: fasc < fdesc. Para evitar interferencias entre satélites
está normalizada una separación entre ellos de un mínimo
de 3º (en la banda de la 12/14Ghz) o 4º (4/6GHz).
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CARACTERÍSTICAS DE LOS SATÉLITES
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MICROONDAS TERRESTRES
La antena típica de este tipo de microondas es parabólicay tiene unos tres metros de diámetro; el haz es muyestrecho por lo que las antenas receptora y emisora debenestar muy bien alineadas.
Las principales frecuencias alrededor de los 12 GHz, 18 y23 Ghz 1 y 15 millas de distancia. Equipos que operaentre 2 y 6 Ghz 20 y 30 millas.
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ONDAS DE RADIO
Se caracterizan por ser omnidireccionales, por lo que no
necesitaremos antenas parabólicas. Utilizarán la banda
comprendida entre 30 MHz - 1GHz, para transmitir
señales FM, TV (UHF, VHF), datos...
Este rango de frecuencias es el más adecuado para
transmisiones simultáneas (difusión,...). Las
perturbaciones que sufriremos en este tipo de
comunicaciones son provocadas por las reflexiones que se
producen tanto en la tierra como en el mar, debidas a
interferencias multitrayecto.
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INFRARROJO
Son ondas electromagnéticas que se propagan en línea recta,siendo susceptibles de ser interrumpidos por cuerpos opacos. Suuso no precisa de licencia administrativa y no se ven afectados porinterferencias radioeléctricas externas.
InfraLAN es una red basada en infrarrojos compatible con lasredes Token Ring a 4 Mbps, pudiendo utilizarseindependientemente o combinada con una red de área localconvencional.
Características fundamentales:
Reflexión directa.
Utilización de transductores que modulan la luz infrarroja no coherente.Deberán estar alineados o tener una reflexión directa.
No pueden atravesar obstáculos.
Rapidez en la instalación, ya que no es necesario tener ningún permiso.
Imposibilidad de establecer enlaces en medios abiertos debido al cambio delas condiciones climatológicas, que pueden actuar a modo de obstáculos. 66
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BLUETOOTH
Posibilita la transmisión de voz y datos entre
diferentes equipos mediante un enlace por
radiofrecuencia.
Ofrecen una conectividad espontánea para los
dispositivos móviles de los usuarios y permite acceso
instantáneo a información utilizando puntos de
acceso de redes locales y redes metropolitanas.
Comunicaciones limitadas a 10 m
Permiten conectar todos sus aparatos Bluetooth: ya
sean computadoras portátiles, dispositivos de mano,
teléfonos celulares y otros más.
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SELECCIÓN DEL MEDIO DE TX.
Hay que tener en cuenta
El tráfico de la red (disponibilidad)
Necesidades de seguridad
Distancia que tiene que recorrer el cable
Opciones de medio
Presupuesto
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