Capa f铆sica
La capa f铆sica del modelo OSI se encuentra en la parte inferior de la pila. Forma parte de la capa Acceso a red del modelo TCP/IP. Sin la capa f铆sica, no tendr铆a una red. Este m贸dulo explica, en detalle, las tres formas de conectarse a la capa f铆sica.
Esta capa del modelo OSI es muy importante, por ello se postea completo.
Prop贸sito de la capa f铆sica
La conexi贸n f铆sica
Sea una conexi贸n a una impresora local en el hogar o a un sitio web en otro pa铆s, para que se pueda producir cualquier comunicaci贸n de red se debe establecer antes una conexi贸n a una red local. Una conexi贸n f铆sica puede ser una conexi贸n por cable o una conexi贸n inal谩mbrica mediante ondas de radio.
El tipo de conexi贸n f铆sica utilizada depende de la configuraci贸n de la red. Por ejemplo, en muchas oficinas corporativas, los empleados tienen PC de escritorio o port谩tiles que se conectan f铆sicamente, mediante cables, a un switch compartido. Este tipo de configuraci贸n se denomina red cableada. Los datos se transmiten a trav茅s de un cable f铆sico.
Adem谩s de las conexiones por cable, muchas empresas tambi茅n ofrecen conexiones inal谩mbricas para PC port谩tiles, tablets y smartphones. En el caso de los dispositivos inal谩mbricos, los datos se transmiten mediante ondas de radio. La conectividad inal谩mbrica es com煤n a medida que las personas y las empresas descubren sus ventajas. Los dispositivos en una red inal谩mbrica deben estar conectados a un punto de acceso inal谩mbrico (AP) o router inal谩mbrico como el que se muestra.
Router inal谩mbrico
1.- Las antenas inalambricas (en algunos modelos de router se encuentran integradas, al igual que la versi贸n que se muestra arriba).
2.- Varios puertos de swithc de Ethernet.
3.- Un puerto de internet.
Al igual que una oficina corporativa, la mayor铆a de los hogares ofrecen conectividad cableada e inal谩mbrica a la red. La imagen muestran un router dom茅stico y una computadora port谩til que se conectan a la red de 谩rea local (LAN).
Conexi贸n por cable al router inal谩mbrico
En t茅rminos de rendimiento, no todas las conexiones f铆sicas son iguales a la hora de conectarse a una red.
Tarjetas de interfaz de red
Las tarjetas de interfaz de red (NIC) conectan un dispositivo a la red. Las NIC de Ethernet se usan para una conexi贸n por cable, como se muestra en la figura, mientras que las NIC de la red de 谩rea local inal谩mbrica (WLAN) se usan para la conexi贸n inal谩mbrica. Los dispositivos para usuarios finales pueden incluir un tipo de NIC o ambos. Una impresora de red, por ejemplo, puede contar solo con una NIC Ethernet y, por lo tanto, se debe conectar a la red mediante un cable Ethernet. Otros dispositivos, como las tabletas y los tel茅fono inteligentes, pueden contener solo una NIC WLAN y deben utilizar una conexi贸n inal谩mbrica.
Conexi贸n por cable con una NIC Ethernet
Caracter铆sticas de la capa f铆sica
Est谩ndares de la capa f铆sica
En el tema anterior, obtuvo una visi贸n general de alto nivel de la capa f铆sica y su lugar en una red. Este tema profundiza un poco m谩s en los detalles de la capa f铆sica. Esto incluye los componentes y los medios utilizados para construir una red, as铆 como los est谩ndares necesarios para que todo funcione en conjunto.
Los protocolos y las operaciones de las capas OSI superiores se llevan a cabo en software dise帽ado por ingenieros en software e inform谩ticos. El grupo de trabajo de ingenier铆a de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP.
La capa f铆sica consta de circuitos electr贸nicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros. Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingenier铆a el茅ctrica y en comunicaciones definan los est谩ndares que rigen este hardware.
Existen muchas organizaciones internacionales y nacionales, organizaciones de regulaci贸n gubernamentales y empresas privadas que intervienen en el establecimiento y el mantenimiento de los est谩ndares de la capa f铆sica. Por ejemplo, los est谩ndares de hardware, medios, codificaci贸n y se帽alizaci贸n de la capa f铆sica est谩n definidos y regidos por estas organizaciones de est谩ndares:
- Organizaci贸n Internacional para la Estandarizaci贸n (ISO)
- Asociaci贸n de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y Asociaci贸n de Industrias Electr贸nicas (EIA)
- Uni贸n Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
- Instituto Nacional Estadounidense de Est谩ndares (ANSI)
- Instituto de Ingenieros El茅ctricos y Electr贸nicos (IEEE)
- Autoridades nacionales reguladoras de las telecomunicaciones, incluida la Federal Communication Commission (FCC) de los Estados Unidos y el Instituto Europeo de Est谩ndares de Telecomunicaciones (ETSI)
Adem谩s de estos, a menudo hay grupos de normas de cableado regionales como CSA (Asociaci贸n de Normas Canadienses), CENELEC (Comit茅 Europeo de Normalizaci贸n Electrot茅cnica) y JSA / JIS (Asociaci贸n de Normas Japonesas), que desarrollan especificaciones locales.
Los est谩ndares de la capa f铆sica abarcan tres 谩reas funcionales:
- Componentes f铆sicos
- Codificaci贸n
- Se帽alizaci贸n
Componentes f铆sicos
Los componentes f铆sicos son los dispositivos de hardware electr贸nico, medios y otros conectores que transmiten las se帽ales que representan los bits. Todos los componentes de hardware, como NIC, interfaces y conectores, materiales y dise帽o de los cables, se especifican en los est谩ndares asociados con la capa f铆sica. Los diversos puertos e interfaces de un router Cisco 1941 tambi茅n son ejemplos de componentes f铆sicos con conectores y diagramas de pines espec铆ficos derivados de los est谩ndares.
Codificaci贸n
La codificaci贸n, o codificaci贸n de l铆nea, es un m茅todo que se utiliza para convertir una transmisi贸n de bits de datos en un “c贸digo” predefinido. Los c贸digos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patr贸n predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor. En otras palabras, la codificaci贸n es el m茅todo o patr贸n utilizado para representar la informaci贸n digital. Similar a la forma en que el c贸digo Morse codifica un mensaje con una serie de puntos y guiones.
Por ejemplo, en la codificaci贸n Manchester los 0 se representan mediante una transici贸n de voltaje de alto a bajo y los 1 se representan como una transici贸n de voltaje de bajo a alto. Un ejemplo de codificaci贸n Manchester se ilustra en la figura. La transici贸n se produce en el medio de cada per铆odo de bit. Este tipo de codificaci贸n se usa en Ethernet de 10 Mbps. Las velocidades de datos m谩s r谩pidas requieren codificaci贸n m谩s compleja. La codificaci贸n Manchester se utiliza en est谩ndares Ethernet m谩s antiguos, como 10BASE-T. Ethernet 100BASE-TX usa codificaci贸n 4B / 5B y 1000BASE-T usa codificaci贸n 8B / 10B.
Se帽alizaci贸n
La capa f铆sica debe generar las se帽ales inal谩mbricas, 贸pticas o el茅ctricas que representan los “1” y los “0” en los medios. La forma en que se representan los bits se denomina m茅todo de se帽alizaci贸n. Los est谩ndares de la capa f铆sica deben definir qu茅 tipo de se帽al representa un “1” y qu茅 tipo de se帽al representa un “0”. Esto puede ser tan simple como un cambio en el nivel de una se帽al el茅ctrica o de un pulso 贸ptico. Por ejemplo, un pulso largo podr铆a representar un 1 mientras que un pulso corto podr铆a representar un 0.
Esto es similar al m茅todo de se帽alizaci贸n que se utiliza en el c贸digo Morse, que puede utilizar una serie de tonos de encendido/apagado, luces o clics para enviar texto a trav茅s de cables telef贸nicos o entre barcos en el mar.
Las figuras muestran se帽alizaci贸n
Cable de Cobre
Se帽ales el茅ctricas sobre cable
Cable de Fibra 贸ptica
Pulsos de luz sobre cable de fibra 贸ptica
Medios inal谩mbricos
Se帽ales de microondas sobre medios inal谩mbricos
Ancho de banda
Los diferentes medios f铆sicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. La transferencia de datos generalmente se discute en t茅rminos de ancho de banda. El ancho de banda es la capacidad a la que un medio puede transportar datos. El ancho de banda digital mide la cantidad de datos que pueden fluir desde un lugar hacia otro en un per铆odo de tiempo determinado. El ancho de banda generalmente se mide en kilobits por segundo (kbps), megabits por segundo (Mbps) o gigabits por segundo (Gbps). En ocasiones, el ancho de banda se piensa como la velocidad a la que viajan los bits, sin embargo, esto no es adecuado. Por ejemplo, tanto en Ethernet a 10 Mbps como a 100 Mbps, los bits se env铆an a la velocidad de la electricidad. La diferencia es el n煤mero de bits que se transmiten por segundo.
Una combinaci贸n de factores determina el ancho de banda pr谩ctico de una red:
• Las propiedades de los medios f铆sicos
• Las tecnolog铆as seleccionadas para la se帽alizaci贸n y la detecci贸n de se帽ales de red
Las propiedades de los medios f铆sicos, las tecnolog铆as actuales y las leyes de la f铆sica desempe帽an una funci贸n al momento de determinar el ancho de banda disponible.
Unidades de medida com煤nmente utilizadas para el ancho de banda.
| Unidad de ancho de banda |
Abreviatura |
Equivalencia |
| Bits por segundo | bps | 1 bps = unidad fundamental de ancho de banda |
| Kilobits por segundo | Kbps | 1 Kbps = 1,000 bps = 103 bps |
| Megabits por segundo | Mbps | 1 Mbps = 1,000,000 bps = 106 bps |
| Gigabits por segundo | Gbps | 1 Gbps – 1,000,000,000 bps = 109 bps |
| Terabits por segundo | Tbps | 1 Tbps = 1,000,000,000,000 bps = 1012 bps |
Terminolog铆a del ancho de banda
Los t茅rminos utilizados para medir la calidad del ancho de banda incluyen:
- Latencia
- Rendimiento
- Capacidad de transferencia 煤til
Latencia
El concepto de latencia se refiere a la cantidad de tiempo, incluidas las demoras, que les toma a los datos transferirse desde un punto determinado hasta otro.
En una internetwork o una red con m煤ltiples segmentos, el rendimiento no puede ser m谩s r谩pido que el enlace m谩s lento de la ruta de origen a destino. Incluso si todos los segmentos o gran parte de ellos tienen un ancho de banda elevado, solo se necesita un segmento en la ruta con un rendimiento inferior para crear un cuello de botella en el rendimiento de toda la red.
Rendimiento
El rendimiento es la medida de transferencia de bits a trav茅s de los medios durante un per铆odo de tiempo determinado.
Debido a diferentes factores, el rendimiento generalmente no coincide con el ancho de banda especificado en las implementaciones de la capa f铆sica. El rendimiento suele ser menor que el ancho de banda. Hay muchos factores que influyen en el rendimiento:
- La cantidad de tr谩fico
- El tipo de tr谩fico
- La latencia creada por la cantidad de dispositivos de red encontrados entre origen y destino.
Existen muchas pruebas de velocidad en l铆nea que pueden revelar el rendimiento de una conexi贸n a Internet. En la p谩gina Prueba de Velocidad de Internet, se proporcionan resultados de ejemplo de una prueba de velocidad.
Capacidad de transferencia 煤til (Goodput)
Existe una tercera medici贸n para evaluar la transferencia de datos utilizables, que se conoce como capacidad de transferencia 煤til. La capacidad de transferencia 煤til es la medida de datos utilizables transferidos durante un per铆odo determinado. La capacidad de transferencia 煤til es el rendimiento menos la sobrecarga de tr谩fico para establecer sesiones, acuses de recibo, encapsulaci贸n y bits retransmitidos. La capacidad de transferencia 煤til siempre es menor que el rendimiento, que generalmente es menor que el ancho de banda.
Cableado de cobre
Caracter铆sticas del cableado de cobre
El cableado de cobre es el tipo m谩s com煤n de cableado utilizado en las redes hoy en d铆a. De hecho, el cableado de cobre no es solo un tipo de cable. Hay tres tipos diferentes de cableado de cobre que se utilizan cada uno en situaciones espec铆ficas.
Las redes utilizan medios de cobre porque son econ贸micos y f谩ciles de instalar, y tienen baja resistencia a la corriente el茅ctrica. Sin embargo, estos medios est谩n limitados por la distancia y la interferencia de se帽al.
Los datos se transmiten en cables de cobre como impulsos el茅ctricos. Un detector en la interfaz de red de un dispositivo de destino debe recibir una se帽al que pueda decodificarse exitosamente para que coincida con la se帽al enviada. No obstante, cuanto m谩s lejos viaja una se帽al, m谩s se deteriora. Esto se denomina atenuaci贸n de se帽al. Por este motivo, todos los medios de cobre deben seguir limitaciones de distancia estrictas seg煤n lo especifican los est谩ndares que los rigen.
Los valores de temporizaci贸n y voltaje de los pulsos el茅ctricos tambi茅n son vulnerables a las interferencias de dos fuentes:
- Interferencia electromagn茅tica (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI): las se帽ales de EMI y RFI pueden distorsionar y da帽ar las se帽ales de datos que transportan los medios de cobre. Las posibles fuentes de EMI y RFI incluyen las ondas de radio y dispositivos electromagn茅ticos, como las luces fluorescentes o los motores el茅ctricos.
- Crosstalk - Crosstalk se trata de una perturbaci贸n causada por los campos el茅ctricos o magn茅ticos de una se帽al de un hilo a la se帽al de un hilo adyacente. En los circuitos telef贸nicos, el crosstalk puede provocar que se escuche parte de otra conversaci贸n de voz de un circuito adyacente. En especial, cuando una corriente el茅ctrica fluye por un hilo, crea un peque帽o campo magn茅tico circular alrededor de dicho hilo, que puede captar un hilo adyacente.
En la figura, se muestra la forma en que la interferencia puede afectar la transmisi贸n de datos.
2.- En el medio, hay una se帽al de interferencia.
3.- La se帽al digital est谩 da帽ada por la se帽al de interferencia.
4.- El equipo recolector lee una se帽al cambia. Observe que un bit 0 ahora se interpreta como un bit 1.
Para contrarrestar los efectos negativos de la EMI y la RFI, algunos tipos de cables de cobre se empaquetan con un blindaje met谩lico y requieren una conexi贸n a tierra adecuada.
Para contrarrestar los efectos negativos del crosstalk, algunos tipos de cables de cobre tienen pares de hilos de circuitos opuestos trenzados que cancelan dicho tipo de interferencia en forma eficaz.
La susceptibilidad de los cables de cobre al ruido electr贸nico tambi茅n se puede limitar utilizando estas recomendaciones:
- La elecci贸n del tipo o la categor铆a de cable m谩s adecuados a un entorno de red determinado.
- El dise帽o de una infraestructura de cables para evitar las fuentes de interferencia posibles y conocidas en la estructura del edificio.
- El uso de t茅cnicas de cableado que incluyen el manejo y la terminaci贸n apropiados de los cables.
Tipos de cableado de cobre
Existen tres tipos principales de medios de cobre que se utilizan en las redes.
Par trenzado no blindado (UTP)
El cableado de par trenzado no blindado (UTP) es el medio de red m谩s com煤n. El cableado UTP, que se termina con conectores RJ-45, se utiliza para interconectar hosts de red con dispositivos intermediarios de red, como switches y routers.
En las redes LAN, el cable UTP consta de cuatro pares de hilos codificados por colores que est谩n trenzados entre s铆 y recubiertos con un revestimiento de pl谩stico flexible que los protege contra da帽os f铆sicos menores. El trenzado de los hilos ayuda a proteger contra las interferencias de se帽ales de otros hilos.
Como se muestra en la figura, los c贸digos por colores identifican los pares individuales con sus alambres y sirven de ayuda para la terminaci贸n de cables.
Los n煤meros en la figura identifican algunas caracteristicas clave del cable de par trenzado sin blindaje:
1.- La cubierta exterior protege los cables de cobre del da帽o f铆sico.2.- Los pares trenzados proteger la se帽al de interferencia.3.- El aislamiento de pl谩stico codificado por colores a铆sla el茅ctricamente los cables entre s铆 e identifica cada par.
Par trenzado blindado (STP)
El par trenzado blindado (STP) proporciona una mejor protecci贸n contra ruido que el cableado UTP. Sin embargo, en comparaci贸n con el cable UTP, el cable STP es mucho m谩s costoso y dif铆cil de instalar. Al igual que el cable UTP, el STP utiliza un conector RJ-45.
El cable STP combina las t茅cnicas de blindaje para contrarrestar la EMI y la RFI, y el trenzado de hilos para contrarrestar el crosstalk. Para obtener los m谩ximos beneficios del blindaje, los cables STP se terminan con conectores de datos STP blindados especiales. Si el cable no se conecta a tierra correctamente, el blindaje puede actuar como antena y captar se帽ales no deseadas.
El cable STP que se muestra utiliza cuatro pares de hilos. Cada uno de estos pares est谩 empaquetado primero con un blindaje de hoja met谩lica y, luego, el conjunto se empaqueta con una malla tejida o una hoja met谩lica.
- Cubierta exterior.
- Escudo trenzado o de aluminio
- Escudos de alumnio
- Pares trenzados
Cable coaxial
El cable coaxial obtiene su nombre del hecho de que hay dos conductores que comparten el mismo eje. Como se muestra en la figura, el cable coaxial consta de lo siguiente:
- Se utiliza un conductor de cobre para transmitir las se帽ales electr贸nicas.
- Una capa de aislamiento pl谩stico flexible que rodea al conductor de cobre.
- Sobre este material aislante, hay una malla de cobre tejida o una hoja met谩lica que act煤a como segundo hilo en el circuito y como blindaje para el conductor interno. La segunda capa o blindaje reduce la cantidad de interferencia electromagn茅tica externa.
- La totalidad del cable est谩 cubierta por un revestimiento para evitar da帽os f铆sicos menores.
Existen diferentes tipos de conectores con cable coaxial. Los conectores Bayoneta Neill—Concelman (BNC), tipo N y tipo F se muestran en la figura.
Aunque el cable UTP ha reemplazado esencialmente el cable coaxial en las instalaciones de Ethernet modernas, el dise帽o del cable coaxial se usa en las siguientes situaciones:
- Instalaciones inal谩mbricas - Los cables coaxiales conectan antenas a los dispositivos inal谩mbricos. Tambi茅n transportan energ铆a de radiofrecuencia (RF) entre las antenas y el equipo de radio.
- Instalaciones de Internet por cable - Los proveedores de servicios de cable proporcionan conectividad a Internet a sus clientes mediante el reemplazo de porciones del cable coaxial y la admisi贸n de elementos de amplificaci贸n con cables de fibra 贸ptica. Sin embargo, el cableado en las instalaciones del cliente sigue siendo cable coaxial.
- Cubierta exterior
- Blindaje de cobre trenzado
- Aislamiento pl谩stico
- Conductor de cobre.
Cableado UTP
Propiedades del cableado UTP
En el tema anterior, aprendi贸 un poco sobre el cableado de cobre de par trenzado sin blindaje (UTP). Dado que el cableado UTP es el est谩ndar para su uso en las LAN, en este tema se detallan sus ventajas y limitaciones, y qu茅 se puede hacer para evitar problemas.
Cuando se utiliza como medio de red, el cableado (UTP) consta de cuatro pares de hilos codificados por colores que est谩n trenzados entre s铆 y recubiertos con un revestimiento de pl谩stico flexible. Su tama帽o peque帽o puede ser una ventaja durante la instalaci贸n.
Los cables UTP no utilizan blindaje para contrarrestar los efectos de la EMI y la RFI. En cambio, los dise帽adores de cable han descubierto otras formas de limitar el efecto negativo del crosstalk:
- Anulaci贸n - Los dise帽adores ahora emparejan los hilos en un circuito. Cuando dos hilos en un circuito el茅ctrico est谩n cerca, los campos magn茅ticos son exactamente opuestos entre s铆. Por lo tanto, los dos campos magn茅ticos se anulan y tambi茅n anulan cualquier se帽al de EMI y RFI externa.
- Variando el n煤mero de vueltas por par de hilos - Para mejorar a煤n m谩s el efecto de anulaci贸n de los pares de hilos del circuito, los dise帽adores cambian el n煤mero de vueltas de cada par de hilos en un cable. Los cables UTP deben seguir especificaciones precisas que rigen cu谩ntas vueltas o trenzas se permiten por metro (3,28 ft) de cable. Observe en la figura que el par naranja y naranja/blanco est谩 menos trenzado que el par azul y azul/blanco. Cada par coloreado se trenza una cantidad de veces distinta.
Los cables UTP dependen exclusivamente del efecto de anulaci贸n producido por los pares de hilos trenzados para limitar la degradaci贸n de la se帽al y proporcionar un autoblindaje eficaz de los pares de hilos en los medios de red.
Conectores y est谩ndares de cableado UTP
El cableado UTP cumple con los est谩ndares establecidos en conjunto por la TIA/EIA. En particular, la TIA/EIA-568 estipula los est谩ndares comerciales de cableado para las instalaciones LAN y es el est谩ndar de mayor uso en entornos de cableado LAN. Algunos de los elementos definidos son los siguientes:
Tipos de cables Longitudes del cable Conectores Terminaci贸n del cable M茅todos para realizar pruebas de cable.
El Instituto de Ingenieros El茅ctricos y Electr贸nicos (IEEE) define las caracter铆sticas el茅ctricas del cableado de cobre. IEEE califica el cableado UTP seg煤n su rendimiento. Los cables se dividen en categor铆as seg煤n su capacidad para transportar datos de ancho de banda a velocidades mayores. Por ejemplo, el cable de Categor铆a 5 se utiliza com煤nmente en las instalaciones de FastEthernet 100BASE-TX. Otras categor铆as incluyen el cable de categor铆a 5 mejorada, la categor铆a 6 y la categor铆a 6a.
Los cables de categor铆as superiores se dise帽an y fabrican para admitir velocidades superiores de transmisi贸n de datos. A medida que se desarrollan y adoptan nuevas tecnolog铆as Ethernet de velocidad gigabit, la categor铆a 5e es ahora el tipo de cable m铆nimamente aceptable, y la categor铆a 6 es el tipo recomendado para nuevas instalaciones de edificios.
- La figura muestra tres categor铆as de cable UTP:
- La categor铆a 3 se utiliz贸 originalmente para la comunicaci贸n de voz a trav茅s de l铆neas de voz, pero m谩s tarde para la transmisi贸n de datos.
- Las categor铆as 5 y 5e se utilizan para la transmisi贸n de datos. La categor铆a 5 soporta 100Mbps y la categor铆a 5e soporta 1000 Mbps
- La categor铆a 6 tiene un separador a帽adido entre cada par de cables para soportar velocidades m谩s altas. Categor铆a 6 soporta hasta 10 Gbps.
- Categor铆a 7 tambi茅n soporta 10 Gbps.
- Categor铆a 8 soporta 40 Gbps.
Algunos fabricantes producen cables que exceden las especificaciones de la categor铆a 6a de la TIA/EIA y se refieren a estos como cables de Categor铆a 7.
Los cables UTP generalmente se terminan con un conector RJ-45. El est谩ndar TIA/EIA-568 describe las asignaciones de los c贸digos por colores de los hilos a la asignaci贸n de pines (diagrama de pines) de los cables Ethernet.
Como se muestra en la figura, el conector RJ-45 es el componente macho, engarzado al final del cable.
un conector RJ45 y un cable terminado con un conector RJ45.
Conectores RJ-45 para UTP
El socket, que se muestra en la figura, es el componente hembra de un dispositivo de red, pared, salida de partici贸n de cub铆culo o panel de conexiones. Cuando se realizan las terminaciones de manera incorrecta, cada cable representa una posible fuente de degradaci贸n del rendimiento de la capa f铆sica.
vista frontal y lateral de un socket UTP RJ45, incluido el c贸digo de color para la terminaci贸n del cable
Socket RJ-45 para UTP
Esta figura muestra un ejemplo de un cable UTP mal terminado. Este conector defectuoso tiene cables que est谩n expuestos, sin torcer y no cubiertos completamente por la funda.
Cable UTP mal terminado que muestra cables sin torsi贸n que se extienden fuera del conector RJ45
Cable UTP mal terminado
La siguiente figura muestra un cable UTP correctamente terminado. Es un buen conector, los hilos est谩n sin trenzar solo en el trecho necesario para unir el conector.
Cable UTP de terminaci贸n correcta que muestra la cubierta del cable que se extiende al conector RJ45 lo suficiente como para engarzar de forma segura con los ocho cables que llegan al extremo del conector.
Cable UTP correctamente terminado
Nota: La terminaci贸n incorrecta de los cables puede afectar el rendimiento de la transmisi贸n.
Cables UTP directos y cruzados
Seg煤n las diferentes situaciones, es posible que los cables UTP necesiten armarse seg煤n las diferentes convenciones para los cableados. Esto significa que los hilos individuales del cable deben conectarse en diferente orden para distintos grupos de pins en los conectores RJ-45.
A continuaci贸n se mencionan los principales tipos de cables que se obtienen al utilizar convenciones espec铆ficas de cableado:
- Cable directo de Ethernet - El tipo m谩s com煤n de cable de red. Por lo general, se utiliza para interconectar un host con un switch y un switch con un router.
- Cable cruzado Ethernet - El cable utilizado para interconectar dispositivos similares. Por ejemplo, para conectar un switch a un switch, un host a un host o un router a un router. Sin embargo, los cables de cruce ahora se consideran heredados, ya que las NIC utilizan cruzado de interfaz dependiente medio (Auto-MDIX) para detectar autom谩ticamente el tipo de cable y realizar la conexi贸n interna.
Nota: Otro tipo de cable es un rollover, que es propiedad de Cisco. Se utiliza para conectar una estaci贸n de trabajo al puerto de consola de un router o de un switch.
Es posible que el uso de un cable de conexi贸n cruzada o de conexi贸n directa en forma incorrecta entre los dispositivos no da帽e los dispositivos pero tampoco se producir谩 la conectividad y la comunicaci贸n entre los dispositivos. Este es un error com煤n de laboratorio. Si no se logra la conectividad, la primera medida para resolver este problema es verificar que las conexiones de los dispositivos sean correctas.
La figura identifica los pares de cables individuales para los est谩ndares T568A y T568B.
La figura muestra diagramas de los est谩ndares de cableado T568A y T568B. Cada uno muestra el pinout correcto para los pares de cables individuales. Cada par de cables de color est谩 numerado y consta de un cable de color s贸lido y un cable rayado blanco. El par 1 es azul, el par 2 es naranja, el par 3 es verde y el par 4 es marr贸n. Cada est谩ndar alterna entre cables blancos rayados y s贸lidos. Para el est谩ndar T568A, el par azul se termina en los pines 4 y 5, el par naranja se termina en los pines 3 y 6, el par verde se termina en los pines 1 y 2, y el par marr贸n se termina en los pines 7 y 8. Para el est谩ndar T568B, el par azul se termina en los pines 4 y 5, el par naranja se termina en los pines 1 y 2, el par verde es la terminaci贸n en los pines 3 y 6, y el par marr贸n se termina en los pines 7 y 8.
T568A y T568B estandar.
Tipos y estandares de Cable
Hasta hace poco, la luz solo pod铆a viajar en una direcci贸n sobre la fibra 贸ptica. Se requirieron dos fibras para soportar la operaci贸n d煤plex completa. En consecuencia, los cables de conexi贸n de fibra 贸ptica forman un haz de dos cables de fibra 贸ptica, y su terminaci贸n incluye un par de conectores de fibra monomodo est谩ndar. Algunos conectores de fibra aceptan tanto las fibras de transmisi贸n como de recepci贸n en un 煤nico conector, conocido como conector d煤plex, como se muestra en el conector LC multimodo d煤plex en la figura. Los est谩ndares BX como 100BASE-BX utilizan diferentes longitudes de onda para enviar y recibir a trav茅s de una sola fibra.
Hasta hace poco, la luz solo pod铆a viajar en una direcci贸n sobre la fibra 贸ptica. Se requirieron dos fibras para soportar la operaci贸n d煤plex completa. En consecuencia, los cables de conexi贸n de fibra 贸ptica forman un haz de dos cables de fibra 贸ptica, y su terminaci贸n incluye un par de conectores de fibra monomodo est谩ndar. Algunos conectores de fibra aceptan tanto las fibras de transmisi贸n como de recepci贸n en un 煤nico conector, conocido como conector d煤plex, como se muestra en el conector LC multimodo d煤plex en la figura. Los est谩ndares BX como 100BASE-BX utilizan diferentes longitudes de onda para enviar y recibir a trav茅s de una sola fibra.
Cable de conexi贸n monomodo LC-LC
Cable de conexi贸n multimodo ST-LC
| Tipo de cable | Est谩ndar | Aplicaci贸n |
| Cable directo de Ethernet | Ambos extremos son T568A o T568B. | Conecta un host de red a un dispositivo de red como un switch o concentrador. |
| Cruzado Ethernet | Un extremo T568A, otro extremo T568B. | Conecta dos hosts de red Conecta dos dispositivos intermediarios de red (switch a switch o router a router). |
| Rollover | Propietario de Cisco | Conecta el puerto serial de una estaci贸n de trabajo al puerto de consola de un router utilizando un adaptador. |
Cableado de fibra 贸ptica
Propiedades del cableado de fibra 贸ptica
El cableado de fibra 贸ptica es el otro tipo de cableado utilizado en las redes. Debido a que es caro, no es tan com煤nmente utilizado en los diversos tipos de cableado de cobre. Pero el cableado de fibra 贸ptica tiene ciertas propiedades que lo convierten en la mejor opci贸n en ciertas situaciones.
El cable de fibra 贸ptica transmite datos a distancias m谩s largas y con anchos de banda m谩s altos que cualquier otro medio de red. A diferencia de los cables de cobre, el cable de fibra 贸ptica puede transmitir se帽ales con menos atenuaci贸n y es totalmente inmune a las EMI y RFI. El cable de fibra 贸ptica se utiliza para interconectar dispositivos de red.
La fibra 贸ptica es un hilo flexible, pero extremadamente delgado y transparente de vidrio muy puro, no mucho m谩s grueso que un cabello humano. Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz. El cable de fibra 贸ptica act煤a como una gu铆a de ondas, o una “tuber铆a de luz”, para transmitir la luz entre los dos extremos con una p茅rdida m铆nima de la se帽al.
A modo de analog铆a, imagine un rollo de toallas de papel vac铆o que tiene el interior recubierto con material reflectante. Este rollo mide mil metros de largo y tiene un peque帽o puntero l谩ser que se utiliza para enviar se帽ales de C贸digo Morse a la velocidad de la luz. B谩sicamente, as铆 es c贸mo funciona un cable de fibra 贸ptica, excepto que tiene un di谩metro m谩s peque帽o y utiliza tecnolog铆as de emisi贸n y recepci贸n de luz sofisticadas.
Tipos de medios de fibra
En t茅rminos generales, los cables de fibra 贸ptica pueden clasificarse en dos tipos:
- Fibra 贸ptica monomodo (SMF)
- Fibra multimodo (MMF)
Fibra monomodo
SMF consta de un n煤cleo muy peque帽o y utiliza tecnolog铆a l谩ser cara para enviar un solo rayo de luz, como se muestra en la figura. SMF es popular en situaciones de larga distancia que abarcan cientos de kil贸metros, como las requeridas en aplicaciones de telefon铆a de larga distancia y televisi贸n por cable.
Fibra multimodo
MMF consta de un n煤cleo m谩s grande y utiliza emisores LED para enviar pulsos de luz. Espec铆ficamente, la luz de un LED ingresa a la fibra multimodo en diferentes 谩ngulos, como se muestra en la figura. Se usa mucho en las redes LAN, debido a que pueden alimentarse mediante LED de bajo costo. Proporciona un ancho de banda de hasta 10 Gb/s a trav茅s de longitudes de enlace de hasta 550 metros.
Una de las diferencias destacadas entre MMF y SMF es la cantidad de dispersi贸n. La dispersi贸n se refiere a la extensi贸n de los pulsos de luz con el tiempo. El aumento de la dispersi贸n significa una mayor p茅rdida de la intensidad de la se帽al. FMM tiene una mayor dispersi贸n que SMF. Es por eso que MMF s贸lo puede viajar hasta 500 metros antes de la p茅rdida de se帽al.
Uso del cableado de fibra 贸ptica
En la actualidad, el cableado de fibra 贸ptica se utiliza en cuatro tipos de industrias:
- Redes empresariales - Se utilizan para aplicaciones de cableado backbone y dispositivos de infraestructura de interconexi贸n
- Fibra hasta el hogar (FTTH) - se utiliza para proporcionar servicios de banda ancha siempre activos a hogares y peque帽as empresas
- Redes de larga distancia - Utilizadas por proveedores de servicios para conectar pa铆ses y ciudades
- Redes de cable submarino - se utilizan para proporcionar soluciones confiables de alta velocidad y alta capacidad capaces de sobrevivir en entornos submarinos hostiles a distancias transoce谩nicas. Busque en Internet el "mapa de telegeograf铆a de cables submarinos" para ver varios mapas en l铆nea.
Conectores de fibra 贸ptica
Un conector de fibra 贸ptica termina el extremo de una fibra 贸ptica. Hay una variedad de conectores de fibra 贸ptica disponibles. Las diferencias principales entre los tipos de conectores son las dimensiones y los m茅todos de acoplamiento. Las empresas deciden qu茅 tipos de conectores utilizar谩n en base a sus equipos.
Nota: Algunos switches y routers tienen puertos que admiten conectores de fibra 贸ptica a trav茅s de un transceptor conectable de factor de forma peque帽o (SFP). Busque en Internet varios tipos de SFP.
Conectores de punta directa (ST)
Los conectores ST fueron uno de los primeros tipos de conectores utilizados. El conector se bloquea de manera segura con un mecanismo tipo bayoneta "enroscable/desenroscable".
Conectores suscriptor (SC)
Los conectores SC a veces se denominan conector cuadrado o conector est谩ndar. Es un conector LAN y WAN ampliamente adoptado que utiliza un mecanismo de inserci贸n/extracci贸n para asegurar la inserci贸n correcta. Este tipo de conector se utiliza con la fibra 贸ptica multimodo y monomodo.
Hasta hace poco, la luz solo pod铆a viajar en una direcci贸n sobre la fibra 贸ptica. Se requirieron dos fibras para soportar la operaci贸n d煤plex completa. En consecuencia, los cables de conexi贸n de fibra 贸ptica forman un haz de dos cables de fibra 贸ptica, y su terminaci贸n incluye un par de conectores de fibra monomodo est谩ndar. Algunos conectores de fibra aceptan tanto las fibras de transmisi贸n como de recepci贸n en un 煤nico conector, conocido como conector d煤plex, como se muestra en el conector LC multimodo d煤plex en la figura. Los est谩ndares BX como 100BASE-BX utilizan diferentes longitudes de onda para enviar y recibir a trav茅s de una sola fibra.
Conectores Lucent (LC) Conectores Simplex
Los conectores LC simplex son una versi贸n m谩s peque帽a del conector SC. A veces se denominan conectores peque帽os o locales y est谩n creciendo r谩pidamente en popularidad debido a su tama帽o m谩s peque帽o.
Conectores LC multimodo d煤plex
Un conector LC multimodo d煤plex es similar a un conector LC simplex, pero utiliza un conector d煤plex.
Hasta hace poco, la luz solo pod铆a viajar en una direcci贸n sobre la fibra 贸ptica. Se requirieron dos fibras para soportar la operaci贸n d煤plex completa. En consecuencia, los cables de conexi贸n de fibra 贸ptica forman un haz de dos cables de fibra 贸ptica, y su terminaci贸n incluye un par de conectores de fibra monomodo est谩ndar. Algunos conectores de fibra aceptan tanto las fibras de transmisi贸n como de recepci贸n en un 煤nico conector, conocido como conector d煤plex, como se muestra en el conector LC multimodo d煤plex en la figura. Los est谩ndares BX como 100BASE-BX utilizan diferentes longitudes de onda para enviar y recibir a trav茅s de una sola fibra.
Cables de conexi贸n de fibra
Los cables de conexi贸n de fibra 贸ptica son necesarios para interconectar dispositivos de infraestructura. El uso de colores distingue entre los cables de conexi贸n monomodo y multimodo. El conector amarillo corresponde a los cables de fibra 贸ptica monomodo y el naranja (o aqua) corresponde a los cables de fibra 贸ptica multimodo.
Cable de conexi贸n multimodo SC-SC
Fibra versus cobre
La utilizaci贸n de cables de fibra 贸ptica ofrece muchas ventajas en comparaci贸n con los cables de cobre. La tabla destaca algunas de estas diferencias.
En la actualidad, en la mayor铆a de los entornos empresariales, la fibra 贸ptica se utiliza principalmente como cableado troncal para conexiones punto a punto de alto tr谩fico entre instalaciones de distribuci贸n de datos. Tambi茅n se utiliza para la interconexi贸n de edificios en campus de m煤ltiples edificios. Debido a que los cables de fibra 贸ptica no conducen electricidad y tienen una baja p茅rdida de se帽al, son adecuados para estos usos.
| Problemas de implementaci贸n | Cableado UTP | Cableado de fibra 贸ptica |
| Ancho de banda soportado | 10 Mb/s - 10 Gb/s | 10 Mb/s - 100 Gb/s |
| Distancia | Relativamente corta (de 1 a 100 metros) | Relativamente largo (1 - 100,000 metros) |
| Inmunidad a EMI y RFI | Baja | Alta (Totalmente inmune) |
| Inmunidad a peligros el茅ctricos | Baja | Alta (Totalmente inmune) |
| Costos de medios y conectores | M谩s bajo | M谩s alto |
| Se necesitan habilidades de instalaci贸n | M谩s bajo | M谩s alto |
| Precauciones de seguridad | M谩s bajo | M谩s alto |
Medios inal谩mbricos
Propiedades de los medios inal谩mbricos
Es posible que est茅 tomando este curso usando una tableta o un tel茅fono inteligente. Esto solo es posible debido a los medios inal谩mbricos, que es la tercera forma de conectarse a la capa f铆sica de una red.
Los medios inal谩mbricos transportan se帽ales electromagn茅ticas que representan los d铆gitos binarios de las comunicaciones de datos mediante frecuencias de radio y de microondas.
Los medios inal谩mbricos proporcionan las mejores opciones de movilidad de todos los medios y la cantidad de dispositivos habilitados para tecnolog铆a inal谩mbrica sigue en aumento. La tecnolog铆a inal谩mbrica es ahora la principal forma en que los usuarios se conectan a las redes dom茅sticas y empresariales.
Estas son algunas de las limitaciones de la tecnolog铆a inal谩mbrica:
- 脕rea de cobertura - Las tecnolog铆as inal谩mbricas de comunicaci贸n de datos funcionan bien en entornos abiertos. Sin embargo, existen determinados materiales de construcci贸n utilizados en edificios y estructuras, adem谩s del terreno local, que limitan la cobertura efectiva.
- Interferencia - La tecnolog铆a inal谩mbrica tambi茅n es vulnerable a la interferencia, y puede verse afectada por dispositivos comunes como tel茅fonos inal谩mbricos dom茅sticos, algunos tipos de luces fluorescentes, hornos microondas y otras comunicaciones inal谩mbricas.
- Seguridad - La cobertura de la comunicaci贸n inal谩mbrica no requiere acceso a un hilo f铆sico de un medio. Por lo tanto, dispositivos y usuarios sin autorizaci贸n para acceder a la red pueden obtener acceso a la transmisi贸n. La seguridad de la red es un componente principal de la administraci贸n de redes inal谩mbricas.
- Medio compartido - WLAN opera en medio duplex, lo que significa que solo un dispositivo puede enviar o recibir a la vez. El medio inal谩mbrico se comparte entre todos los usuarios inal谩mbricos. Muchos usuarios que acceden a la WLAN simult谩neamente resultan en un ancho de banda reducido para cada usuario.
Aunque la conectividad inal谩mbrica de escritorio est谩 aumentando en popularidad, el cobre y la fibra son los medios de capa f铆sica m谩s populares para la implementaci贸n de dispositivos de red intermedios, como routers y switches.
Tipos de medios inal谩mbricos
Los est谩ndares de IEEE y del sector de las telecomunicaciones sobre las comunicaciones inal谩mbricas de datos abarcan la capas f铆sica y de enlace de datos. En cada uno de estos est谩ndares, las especificaciones de la capa f铆sica se aplican a 谩reas que incluyen:
- Codificaci贸n de se帽ales de datos a se帽ales de radio
- Frecuencia e intensidad de la transmisi贸n
- Requisitos de recepci贸n y decodificaci贸n de se帽ales
- Dise帽o y construcci贸n de antenas
Estos son los est谩ndares inal谩mbricos:
- Wi-Fi (IEEE 802.11) - Tecnolog铆a de red LAN inal谩mbrica (WLAN), com煤nmente llamada Wi-Fi. WLAN utiliza un protocolo por contenci贸n conocido como acceso m煤ltiple por detecci贸n de portadora con prevenci贸n de colisiones (CSMA/CA). La NIC inal谩mbrica primero debe escuchar antes de transmitir para determinar si el canal de radio est谩 libre. Si otro dispositivo inal谩mbrico est谩 transmitiendo, entonces la NIC deber谩 aguardar hasta que el canal est茅 libre. Wi-Fi es una marca comercial de Wi-Fi Alliance. Wi-Fi se utiliza con dispositivos WLAN certificados basados en los est谩ndares IEEE 802.11.
- Bluetooth (IEEE 802.15) - Este es un est谩ndar de red de 谩rea personal inal谩mbrica (WPAN), com煤nmente conocido como «Bluetooth». Utiliza un proceso de emparejamiento de dispositivos para distancias de 1 a 100 metros.
- WiMAX (IEEE 802:16) - Com煤nmente conocida como Interoperabilidad mundial para el acceso por microondas (WiMAX), utiliza una topolog铆a punto a multipunto para proporcionar un acceso de ancho de banda inal谩mbrico.
- Zigbee (IEEE 802.15.4) - Zigbee es una especificaci贸n utilizada para comunicaciones de baja velocidad de datos y baja potencia. Est谩 dise帽ado para aplicaciones que requieren corto alcance, baja velocidad de datos y larga duraci贸n de la bater铆a. Zigbee se utiliza normalmente para entornos industriales e Internet de las cosas (IoT), tales como interruptores de luz inal谩mbricos y recopilaci贸n de datos de dispositivos m茅dicos.
Nota: Otras tecnolog铆as inal谩mbricas como las comunicaciones celulares y satelitales tambi茅n pueden proporcionar conectividad de red de datos.
LAN inal谩mbrica
Una implementaci贸n com煤n de tecnolog铆a inal谩mbrica de datos permite a los dispositivos conectarse en forma inal谩mbrica a trav茅s de una LAN. En general, una WLAN requiere los siguientes dispositivos de red:
- Punto de acceso inal谩mbrico (AP) - Concentra las se帽ales inal谩mbricas de los usuarios y se conecta a la infraestructura de red existente basada en cobre, como Ethernet. Los routers inal谩mbricos dom茅sticos y de peque帽as empresas integran las funciones de un router, un switch y un punto de acceso en un solo dispositivo, como el que se ve en la figura.
- Adaptadores NIC inal谩mbricos - Brindan capacidad de comunicaciones inal谩mbricas a los hosts de red
A medida que la tecnolog铆a fue evolucionando, surgi贸 una gran cantidad de est谩ndares WLAN basados en Ethernet. Al comprar dispositivos inal谩mbricos, aseg煤rese de compatibilidad e interoperabilidad.
Los beneficios de las tecnolog铆as inal谩mbricas de comunicaci贸n de datos son evidentes, especialmente en cuanto al ahorro en el cableado costoso de las instalaciones y en la conveniencia de la movilidad del host. Los administradores de red deben desarrollar y aplicar pol铆ticas y procesos de seguridad estrictos para proteger las WLAN del acceso no autorizado y los da帽os.
Cisco Meraki MX64W
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