Medios De Networking

1.2 Medios de Networking

1.2.1 Medios de la capa física

Para construir una LAN cableada o inalámbrica debe utilizarse una base sólida. Como lo muestra la Figura , esta base se denomina Capa 1 o capa física en el modelo de referencia OSI. La capa física es la capa que define las especificaciones eléctricas, mecánicas, procedimentales y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales.

Esta sección presenta diferentes tipos de medios de networking que se utilizan en la capa física, incluyendo:

• cable de par trenzado blindado

• cable de par trenzado sin blindaje

• cable coaxial

• cable de fibra óptica

• ondas de radio propagadas

Las ondas de radio son el medio utilizado por las tecnologías inalámbricas.

Al diseñar y construir redes, es importante cumplir con todos los códigos de incendio, códigos edilicios y estándares de seguridad aplicables. Deberán seguirse los estándares de desempeño establecidos para asegurar una óptima operación en la red. A causa de la amplia variedad de opciones actualmente disponibles en medios de networking, también deberán considerarse la compatibilidad y la interoperabilidad.

Figura 1

1.2.2 STP

El cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje y trenzado de los alambres. El cableado STP se muestra en la Figura . Cada par de alambres es trenzado y luego envuelto en una lámina metálica. Los cuatro pares de alambres se envuelven en una malla o lámina metálica que lo cubre todo. STP usualmente es un cable de 150 ohms. Según se lo especifica en las instalaciones de red Ethernet, STP reduce el ruido eléctrico. Éste incluye el acoplamiento de par a par, o diafonía, desde el interior del cable, y la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de frecuencia de radio (RFI) desde el exterior del cable. El cable STP debe seguir especificaciones precisas respecto a la cantidad de trenzados existentes cada 30 cm (1 pie) de cable. El cable de par trenzado blindado comparte muchas de las ventajas y desventajas del cable de par trenzado sin blindaje (UTP). Un STP instalado apropiadamente ofrece una mayor protección contra todos los tipos de interferencia externa, pero es más caro y difícil de instalar que el UTP.

Figura 1

Un híbrido entre UTP y STP es UTP protegido (ScTP), también denominado par trenzado con lámina (FTP), o pares en lámina metálica (PiMF). Éste se muestra en la Figura . ScTP es esencialmente UTP envuelto en un blindaje de lámina metálica, o protección. Usualmente es un cable de 100 ohms.

Figura 2

Si se los conecta a tierra inapropiadamente, o si existe alguna discontinuidad a lo largo de la longitud del material del blindaje, (por ejemplo, debido a una instalación pobre) STP y ScTP se vuelven susceptibles a importantes problemas de ruido. Esto se debe a que los problemas de ruido hacen que el blindaje actúe como una antena, recogiendo señales no deseadas. Este efecto funciona de dos maneras. La lámina no sólo evita que ondas electromagnéticas entrantes ocasionen ruido en los alambres de datos, sino que también minimiza las ondas electromagnéticas irradiadas, lo cual podría ocasionar ruido en otros dispositivos. Los cables STP y ScTP no pueden tenderse tan lejos como otros medios de networking, como el cable coaxial o la fibra óptica, sin que la señal se repita. Además, más aislación y blindaje se combinan para incrementar considerablemente el tamaño, el peso y el costo de los cables. Los materiales de blindaje hacen a las terminaciones más difíciles y susceptibles a una mano de obra pobre. A pesar de sus desventajas, los cables STP y ScTP aún son útiles en entornos altamente eléctricos o con ruido de RF, como cerca de la instalación de radar de un aeropuerto. Estos cables también son populares en Europa.

1.2.3 UTP

El cable de par trenzado sin blindaje (UTP) es un medio de cuatro pares de alambres utilizado en una variedad de redes. . Los ocho alambres de cobre individuales del cable UTP están recubiertos por material aislante. Dos alambres se trenzan entre sí para formar pares. Este tipo de cable se basa en el efecto de cancelación, producido por los pares de alambres trenzados, para limitar la degradación de la señal ocasionada por la diafonía y la EMI y RFI externas. Para reducir aún más la diafonía entre pares en el cable UTP, se incrementa la cantidad de trenzados de los pares de alambres. Al igual que el cable STP, el cable UTP debe seguir especificaciones precisas respecto a cuántos trenzados existen cada 30 cm (1 pie) de cable.

Figura 1

Los cuatro pares utilizados en el cable UTP para networking son usualmente alambres de cobre con un Calibre de Alambres Norteamericano (AWG) número 22 ó 24. Esto lo diferencia del par trenzado utilizado para el cableado telefónico, que es de usualmente 19, 22, 24, o 26 AWG. Puesto que UTP tiene un diámetro externo de aproximadamente 0,64 cm (0,25 pulgadas), su pequeño tamaño puede resultar ventajoso durante la instalación. Puesto que UTP puede utilizarse con las más importantes arquitecturas de networking, continúa creciendo en popularidad.

El cable UTP tiene muchas ventajas. Es fácil de instalar y es menos caro que otros tipos de medios de networking. Puesto que tiene un diámetro externo pequeño, UTP no llena los conductos de cableado tan rápidamente como otros tipos de cable, a excepción del cable de fibra óptica, que es el más costoso de adquirir e instalar. Éste puede ser un factor extremadamente importante a considerar, particularmente al

instalar una red en un edificio antiguo. Otra ventaja del UTP está relacionada con la topología en estrella basada en el hub o basada en el switch que se utiliza en las LANs Ethernet cableadas con UTP . Resulta mucho más fácil detectar problemas en esta topología que en la topología de bus de las LANs cableadas con coaxial.

Figura 2

También hay desventajas en el uso de cableado UTP. El cable UTP es más proclive al ruido eléctrico y a la interferencia que otros tipos de medios de networking, y la distancia entre potenciamientos de la señal es más corta para UTP que lo que lo es para los cables coaxiales y de fibra óptica.

UTP se consideraba más lento en la transmisión de datos que otros tipos de cable. UTP puede alcanzar actualmente velocidades de transmisión de hasta 1000 Mbps (1 Gbps). Se está considerando un estándar de 10 Gbps.

1.2.4 Cable coaxial

El cable coaxial consiste en un conductor central, ya sea en hebras o sólido, que está rodeado por una capa de material aislante llamado dieléctrico. El dieléctrico está rodeado por un blindaje hecho de papel de aluminio, hebras de alambre trenzado, o ambos. Fuera de este blindaje hay una vaina de aislación protectora que forma la funda del cable.

Todos los elementos del cable coaxial rodean al conductor central, como los anillos de crecimiento de un árbol rodean al núcleo. Puesto que todos comparten el mismo eje, esta construcción se denomina coaxial, o abreviado, coax. El coax es el medio más ampliamente utilizado para transportar elevadas frecuencias de radio a través del alambre, especialmente señales de televisión por cable. Los cables que conducen a las antenas más externas son de coax. Los cables de video que conectan una VCR a una TV son de coax. En la mayoría de las instalaciones de producción de video se encuentran kilómetros de coax.

En el pasado, el cable coaxial ofrecía ventajas significativas para las LANs. Su respuesta de frecuencia le permitía transportar señales con menor degradación a través de distancias más largas que los medios de par trenzado disponibles en el momento. Técnicas de fabricación mejoradas y una mejor electrónica han hecho desde hace tiempo del par trenzado o de las fibras ópticas la opción preferida para el cableado de red.

Originalmente, las LANs Ethernet utilizaban un grueso cable coaxial que tenía 1,27 cm (0,5 pulgadas) de diámetro. La industria comenzó a referirse a este cable como Thicknet. Era difícil trabajar con el gran coax

utilizado para las redes de la era 10Base5 y requería gran cuidado para evitar dobleces y torceduras. Cuando se estandarizó Ethernet, Thicknet se convirtió en IEEE 802.3 10Base5.

Posteriormente, el comité 802.3 estandarizó 10Base2, una versión que utilizaba un cable coaxial mucho más delgado, con un diámetro exterior de sólo 0,635 cm (0,25 pulgadas). 10Base2 se denomina en ocasiones Thinnet. A causa de su bajo costo y facilidad de instalación, también se denomina en ocasiones cheapernet.

Consideraciones respecto a la conexión a tierra

Debe tenerse un especial cuidado en asegurarse de que los cables coaxiales estén siempre apropiadamente conectados a tierra. En networking, una conexión a tierra correcta significa que el cable

queda sin conexión a tierra en uno de sus extremos. En la mayoría de las otras aplicaciones es importante

asegurarse de que exista una sólida conexión eléctrica a ambos extremos del cable. El no observar una conexión a tierra apropiada puede resultar en que corrientes errantes fluyan por el blindaje del coax. Esto puede resultar en una interferencia electromagnética y posiblemente incluso en la corrupción de paquetes de datos hasta el punto de que la red se vuelva inutilizable. También podría crear un riesgo de choque eléctrico.

1.2.5 Fibra óptica

El cable de fibra óptica es un medio de networking que utiliza transmisiones de luz modulada. Puede ser más costoso que otros medios de networking, dependiendo de la pureza y del tamaño de la fibra utilizada. Los conectores que terminan la fibra también tienden a ser más costosos. La fibra no es susceptible a la interferencia electromagnética o de frecuencia de radio. Es capaz de velocidades de datos más elevadas que cualquiera de los otros tipos de medios de networking actuales. A medida que el diámetro de la fibra se hace más pequeño, se incrementa la velocidad de transmisión máxima.

Los datos que viajan por el cable de fibra óptica se convierten en impulsos luminosos y se permite a esta luz propagarse por la fibra.

Según lo ilustra la Figura , las partes que guían la luz de una fibra óptica se denominan núcleo y revestimiento. El núcleo es usualmente vidrio muy puro. Cuando una capa de revestimiento de vidrio o plástico con un índice de refracción más bajo rodea al vidrio del núcleo, la luz puede quedar atrapada en el núcleo de la fibra. Este proceso se denomina reflexión total interna, y permite a la fibra óptica actuar como un conducto luminoso que guía a la luz a través de tremendas distancias, incluso en curvas.

Figura 1

La comunicación de fibra óptica se basa en cierta cantidad de invenciones del siglo diecinueve. No fue hasta los '60, con la introducción de las fuentes de luz láser de estado sólido y los vidrios de alta calidad y libres de impurezas, que se pusieron en práctica las comunicaciones de fibra óptica. Las compañías telefónicas, que vieron sus beneficios para las comunicaciones a larga distancia, fueron pioneras en su uso difundido.

1.2.6 Atmósfera: los medios inalámbricos

Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas, que pueden viajar a través del espacio. Ningún medio físico es necesario para las señales inalámbricas, que viajan tan bien en el vacío del espacio como lo hacen a través del aire en un edificio de oficinas. La capacidad de las ondas de radio de atravesar las paredes y abarcar grandes distancias convierten a la tecnología inalámbrica en una forma versátil de construir una red. La Figura muestra tecnologías y funciones inalámbricas. La Figura representa una onda electromagnética.

Figura 1

Figura 2

Las ondas difieren sólo en su frecuencia. Las ondas de energía, ondas de radio, microondas, ondas de luz infrarroja, ondas de luz visible, ondas de luz ultravioleta, rayos x, y rayos gamma proporcionan algunas características muy importantes:

• Todas estas ondas tienen un patrón de energía similar al representado en la Figura .

• Todas estas ondas viajan a la velocidad de la luz, c = 299.792.458 metros por segundo, en el vacío.

Esta velocidad podría denominarse con más precisión velocidad de las ondas electromagnéticas.

• Todas estas ondas obedecen a la ecuación (frequencia) x (longitud de onda) = c.

• Todas estas ondas viajarán a través del vacío. No obstante, tienen interacciones muy diferentes con diversos materiales.

• La diferencia principal entre las diferentes ondas electromagnéticas es su frecuencia. Ondas electromagnéticas de baja frecuencia tienen una longitud de onda larga, mientras que las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta. La longitud de onda representa la distancia de un pico al siguiente en la onda sinusoidal.

Aplicaciones inalámbricas

Una aplicación común de comunicación de datos inalámbrica es el uso móvil. Algunos ejemplos de uso móvil incluyen los siguientes:

• Comunicaciones persona a persona desde automóviles o aviones en movimiento

• Transmisiones de comunicación satelital

• Señales de telemetría a sondas espaciales remotas

• Enlaces de comunicación a transbordadores espaciales y estaciones espaciales

• Comunicaciones sin basarse en cobre o hebras de fibra óptica

• Comunicaciones de cualquiera a cualquiera para intercambiar datos en la red

1.2.7 Instalación de los medios

Es importante calcular todos los costos involucrados al diseñar redes. El impacto del diseño y la construcción del edificio deben considerarse al instalar medios LAN. Algunos factores importantes a considerar incluyen la calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC), el agua, los desagües cloacales, la iluminación y los sistemas eléctricos existentes. Los materiales estructurales como el yeso, el cemento armado, la madera y el acero, así como los códigos de incendios, deben considerarse también. Muchas paredes representan un papel estructural y de contención de incendios, y no pueden perforarse sin seguir pasos especiales para restaurar su integridad.

Las LANs se convertirán rápidamente en una combinación de sistemas cableados e inalámbricos, dependiendo de las necesidades de la red y de las restricciones de diseño. En redes empresariales más grandes, las capas principal y de distribución continuarán siendo sistemas de backbone cableados, conectados en general por medio de fibra óptica y cables UTP. La capa más cercana al usuario final, la capa de acceso, será la más afectada por la implementación de la tecnología inalámbrica.

Enlaces inalámbricos de edificio a edificio

Las conexiones de edificio a edificio se llevan a cabo en general utilizando fibra óptica, a causa de las altas velocidades disponibles y para evitar medidas de protección de conexión a tierra que se requieren en los

medios de cobre. Instalar cable de fibra óptica entre edificios es muy costoso y consume mucho tiempo.

Incluso cortas distancias son difíciles de cubrir debido a utilidades subterráneas existentes, cemento armado y otros obstáculos estructurales. Una instalación aérea sujeta con cuerdas es una opción de instalación alternativa. Las WLANs se han convertido actualmente en una opción popular puesto que la instalación se limita a construir antenas montadas. ¿Qué sucedería si utilizáramos conexiones de edificio a edificio allí donde las distancias excedieran los límites de una propiedad o las limitaciones de cableado? La mayoría de los negocios utilizan una conectividad WAN entre sitios metropolitanos distantes. Algunos negocios utilizan microondas entre sitios distantes. En el caso de los bridges LAN inalámbricos, los edificios que se encuentran a hasta 32 km (20 millas) de distancia pueden conectarse a velocidades de hasta 11 Mbps.

En general, cuanto mayor es la distancia entre edificios, más alto es el costo de la instalación LAN inalámbrica. Las antenas estándar rubber ducky no serán adecuadas. Se requieren torres y antenas de elevada ganancia. Las torres pueden resultar costosas, dependiendo de la altura y los requisitos de la construcción. El costo inicial puede recuperarse dentro del primer año. Se generan ganancias provenientes de un incremento en la productividad utilizando más elevado ancho de banda y tarifas de líneas arrendadas mensuales discontinuas.

Los bridges inalámbricos Cisco ofrecen muchas ventajas sobre conexiones alternativas más costosas. Por ejemplo, una línea T-I cuesta en general aproximadamente 400 a 1000 dólares estadounidenses por mes. Para un sitio con cuatro edificios, eso significaría alrededor de 15.000 a 36.000 dólares estadounidenses al año. Con un sistema inalámbrico, la recuperación de los costos de hardware podría tener lugar realmente en menos de un año.

Si una línea T-I no está disponible o los edificios están ubicados en la misma propiedad, podría colocarse un cable subterráneo. No obstante, la introducción en la tierra puede costar más de 100 dólares estadounidenses por cada 0,3 m (1 pie), dependiendo de la tarea. Para conectar tres edificios ubicados a

305 m (1000 pies) separados entre sí, el costo podría exceder los 200.000 dólares estadounidenses.

Las microondas son una solución posible. En el caso de las microondas se requiere usualmente un permiso del gobierno. En Estados Unidos, éste se obtiene de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). Este permiso sirve como proceso de registro que permite al dueño del permiso tomar acciones legales contra aquéllos que interfieran. El costo del equipamiento es en general de más de 10.000 dólares estadounidenses por sitio, lo cual no incluye el costo de los elementos de instalación. El desempeño puede verse severamente degradado en el caso de niebla espesa, lluvia o nieve. Las microondas también tienden a ser punto a punto. Las conexiones multipunto usualmente no son posibles.

Independientemente de si son cableadas o inalámbricas, las redes modernas deben poder manipular un ancho de banda más elevado, más aplicaciones y una mayor movilidad. Se requieren combinaciones de tecnologías cableadas e inalámbricas para proporcionar las soluciones. El diseñador de redes es responsable de proporcionar el diseño más eficaz en materia de costos y la solución que cumpla con o exceda las necesidades de la organización.

El diseño, la preparación y el sondeo del sitio se tratarán en detalle posteriormente en el curso. Debe completarse un sondeo del sitio antes de tomar las decisiones de implementación. Por ejemplo, los planes

iniciales pueden incluir una solución inalámbrica, pero el sondeo del sitio podría indicar que la tecnología inalámbrica sería ineficaz. Inversamente, una solución cableada puede planificarse inicialmente y el sondeo final puede probar que la solución inalámbrica resultaba una mejor opción.

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