Medios de transmisión en telecomunicaciones

Arquitectura de equipos y sistemas informáticos. Redes de telecomunicación. Subredes. Topologías. Cableados. WAN (Wide Area Network). Redes anillo y estrella. ISO (International Standard Organization). OSI (Open Systems Interconnection). Protocolos. Backbone. ATM (Asynchronous Transfer Mode). Coaxial. Fibra óptica. TCP/IP

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Tema 3

3.1 los medios de transmisión.

  • El medio de transmisión es el soporte físico que facilita el transporte de la información y supone una parte fundamental de la comunicación de datos

  • El transporte puede ser mecánico, eléctrico o óptico electromagnético, etc.

A------sistemas de cableado metálico

Incluye todos los medios de transmisión que utilizan conductores metálicos para la transmisión de la señal y que están sujetos por la ley de ohm y a las leyes fundamentales del electromagnetismo.

Al corriente entre la tensión eléctrica V y la intensidad se le llama resistencia eléctrica.

R se mide en ohmios (Ω), V se mide en voltios y la I en amperio.

Los cables de pares

Están formados por pares de filamentos metálicos y constituyen el modo más simple y económico de todos los medios de transmisión.

Tiene algún inconveniente. Cando se sobrepasan ciertas longitudes es necesario el uso de repetidores para establecer el nivel eléctrico de la señal.

Un cable apantallado es aquel que esta protegido de las interferencias eléctricas externas por la acción de un conducto eléctrico externo al cable.

Para subsanar las perturbaciones electromagnéticas sobre otros conductores próximos, los pares se trenzan.

Esta es la razón por la que a este tipo de cables se les llama cables de pares trenzados.

Con este tipo de cables es posible alcanzar velocidades de transmisión comprendidas entre 2 Mbps y 100 Mbps en el caso de señales digitales. A cortas distancias

[8:58] <AGF> puede llegar a 1 Gbps. Es el cable mas utilizado en telefonía y telex.

Cable UTP (Unshielded Twisted Pair) Es un cable de pares trenzado y sin recubrimiento metalico externo, Es un cable barato y sencillo y fácil de instalar. La impedancia característica es de 100 Ω

Cable STP (shielded Twisted Pair) Este cable es semejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas. La impedancia característica es de 150Ω

En los cables de pares distinguimos dos clasificaciones:

1º Clasificación: Las categorías. Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia. Actualmente se utilizan las categorías 3 a 5, que soportan frecuencias de 10,20 y 100MHz respectivamente.

También se utiliza la categoría 5E que mejora las capacidades de la categoría 5.

Se encuentran en estudios las categorías 6 y 7 con 250 y 600 MHz respectivamente.

2º Clasificación: Las clases. Cada clase especifica las distancias permitidas en el ancho de banda conseguido y las aplicaciones. Están especificadas las clases A a F.

Clases:

Clase A

Clase B

Clase C

Clase D

Ancho de banda

100 KHz

1 MHz

20 MHz

MHz

Cat 3

2 Km

500 m

100 m

No hay

Cat 4

3 Km

600 m

150 m

No hay

Cat 5

3 Km

700 m

160 m

100 m

Las aplicaciones típicas son:

Categoría 3 transmisiones de datos hasta 10 mbps (10 base T)

Categoría 4 transmisiones de datos hasta 16 mbps

Categoría 5 transmisiones de datos hasta 100mbps

Velocidad de transmisión de datos

Nivel de atenuación para 100 m

4mbps

10 mbps

16mbps

100mbps

13db

20 db

25 db

67 db

Categoría 5 actual: Se define en los estándares IS11801 EN 50173 y TIA568. Se empezó a utilizar en 1995 y estaba pensado para soportar transmisiones de la tecnología ATM (155 Mbps) pero no es capaz de soportar Gigabit Ethernet (1 Gbps).

Categoría 5 mejorada. (5e o 5 enhanced) Se trata de una revisión de la categoría 5 de 1998. Se puede llegar a transmisiones Gigabit Ethernet.

Categoría 6 Puede soportar frecuencias hasta los 250 MHz en clase E.

Categoría 7 Puede soportar frecuencias hasta los 600 MHz en clase F.

Cable coaxial:

Su estructura es la de un cable formado por un conductor central macizo al que rodea un aislante dieléctrico de mayor diámetro. Una malla exterior aisla de interferencias al conductor central(B). Utiliza un material Aislante para recubrir y proteger todo el conjunto.

Se utilizan dos tipos de cable coaxial:

fino (thinnet) se denomina RG-58 R/U y tiene una impedancia de 50 Ω con este cable se pueden construir redes Ethernet con topología (10 base 2) y una máxima distancia por segmento de 185m

grueso (thicknet) o grueso se denomina RG-8A también de 50 Ω de impedancia. Con este cable se pueden construir redes Ethernet de tipo 10 base 5 con una distancia máxima por segmento de 500 metros.

El cable coaxial es capaz de llegar a anchos de banda comprendidos entre los 80 y los 80 MHz y 400 MHz dependiendo si tenemos cable coaxial fino o grueso.

Sistemas de fibra óptica:

La fibra óptica permite la transmisión de señales luminosas. Es insensible a interferencias electromagnéticas externas.
La luz ambiental es una mezcla de señales de muchas frecuencias distintas por lo que no es una buena fuente de señal para la transmisión de datos.

Son necesarias fuentes especializadas:

Fuentes laser: A partir de la década de los 60 se descubre el laser a partir de la década de los 60 se descubre el laser una fuente luminosa de alta coherencia, es decir , que produce luz de una sola frecuencia y en la que toda la emisión se produce en fase.

Un caso particular es el diodo laser que es de bajo precio.

Diodos LED

Son semiconductores cuando son excitados eléctricamente

Composición del cable de fibra óptica:

La composición del cable de fibra óptica consta de un núcleo un revestimiento y una cubierta protectora.

El núcleo es el conductor de la señal luminosa. La señal es conducida sin poder escapar del diodo a las reflexiones internas y totales que se producen.

Se utilizan 3 tipos de fibras ópticas para la trasmisión de datos: fibra mona modo, multinodo de índice gradual y multinodo de índice escalonado

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Tipos:

Fibra multimodo Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 100 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

Sistemas inalámbricos

No son necesarios complejos sistemas de cableado, los puestos de la red se pueden desplazar sin grandes problemas adolecen de baja velocidad de transmisión. Son sistemas cuyos parámetros de transmisión están legislados por las administraciones públicas. En algunos casos requieren permisos especiales dependiendo de la banda de frecuencia que utilizan

Los sistemas radio-terrestres

El medio de transmisión en los enlaces de radio es el espacio libre, con o sin atmósfera a través de ondas electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz.

Pueden tener problemas de transmisión provocados por los agentes meteorológicos

Para las transmisiones radio terrestres destacan las siguientes bandas de frecuencias, del espectro electromagnético.

Onda corta

Con frecuencias en el entorno de las decenas de MHz (2300 y 29900 KHz) que utilizan la inosfera terrestre como espejo reflector entre el emisor y el receptor. Son pos

Reflexión de la luz

Cuando un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo encuentra en su camino una superficie bien pulida, se refleja en ella siguiendo una serie de leyes. Este fenómeno es conocido como reflexión regular o especular.

Se llama plano de incidencia al plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia (Ver applet). El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal. El ángulo de reflexión es el que se forma entre el rayo reflejado y la misma normal.

La refracción:

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro.

Diodos Led : Sus ventajas son la gran fiabilidad, su tasa de error, su peso y diámetro

Sus inconvenientes: es la dificultad de realizar una buena conexión de distintas fibras con el fin de evitar reflexiones de la señal.

Desde un principio las redes de fibra óptica bien utilizando un sistema de multiplexación en el tiempo (TDM Time Division Multiplexing)

Para efectuar sus trasmisiones.los sistemas TDM actuales han llegado a velocidades de 10 Gbps. Se ha definido una nueva modulación para la fibra llamada WDM (waselengtoh división multiplexing) o multiplicación en longitud de onda, que consiste en introducir en la fibra no una longuitud de onda sino varias

Las comunicaciones por satélite tienen 2 problemas fundamentales:

*El elevado coste de situar el satélite en el espacio y su mantenimiento posterior.

*El retardo producido en las transmisiones de los satélites originado por las largas distancias que estas deben de recorrer.

Un punto importante en los satélites es que proporcionan la estructura básica para el funcionamiento de los sistemas de posicionamiento global.

Dispositivos de conexión de cables:

Los conectores son interfaces que adecuan la señal del cable al interface del receptor.

  • Conectores para comunicaciones serie.

  • El modem es un elemento intermedio entre el equipo terminal de datos es decir (ETD) y la línea telefónica. Los módems se conectan a la línea telefónica mediante una clavija telefónica. En cuanto a su conexión con el ETD se han definido varios estándares de conectividad los más conocidos son los propuestos por la norma RS-232 o la recomendación V-24 que definen como debe de ser el interfaz de conexión.

  • Estas normas definen tanto las características eléctricas como las funcionales de la conexión.

    Resumen de sus características

    Las señales han de ser binarias

    La tensión no debe de superar los 25V en circuito abierto

    La tensión de utilización del equipo puede ser positiva (Asignando al “o” lógico) o negativa (Asignando al “1”lógico) y su valor de estar comprendido en 5 y 15 voltios.

    v En el caso de cortocircuito la intensidad eléctrica, no debe superar los 0,5 A.

    v La resistencia de carga debe de ser superior a 3000 Ω y no debe superar los

    7.000 Ω.

    v La capacidad de carga debe ser inferior a 2.500 pF (picofaradios)

    v Entre las características funcionales se menciona a los diferentes tipos de circuitos eléctricos que componen la interfaz. La norma define conectores con 25 pines cada uno de los cuales define un circuito. También se pueden encontrar conectores de 9 pines.

    v Los principales circuitos son los siguientes:

    Los principales circuitos son los siguientes:

    DTR (Data Terminal Reading) Terminal de datos preparado

    DSR (Data Set Reading) Modem preparado

    RTS (Request to Send) Peticion de emision

    CD (Carrier Detected) Deteccion de portadora

    CTS (Clear To send) Listo para transmitir

    TD (Transmited Data) Transmision de datos

    RD (Received Data) Recepcion de datos

    TC (Transmitter Clock) Transmisor de reloj

    RC (Receiver Clock) Receptor de reloj

    GND (Ground) Tierra protectora

    SGND (Signal Ground) Tierra señal de referencia

    Conectores para redes :

    Conectores para fibra óptica:

    Conectores

    Los conectores más comunes usados en la fibra óptica para redes de área local son los conectores ST y SC.

    El conector SC (Subscriber Connector) es un conector de inserción directa que suele utilizarse en conmutadores Ethernet ,La conexión de la fibra óptica al conector requiere el pulido de la fibra y la alineación de la fibra con el conector.

    El conector ST (Straight Tip) es un conector similar al SC, pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo similar a los conectores coaxiales. También se requiere el pulido y alineación de la fibra.

    En redes FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Suele utilizarse el conector de tipo MIC.

    Herramientas de conectorización

    La creación de las conexiones de la red debe ser realizada con sumo cuidado. La mayor parte de los problemas de las redes de área local una vez que han entrado en su régimen de explotación se relacionan directamente con problemas en los cables o en los conectores. Cuanto mayor sea la velocidad de transmisión de las señales de la red, tanto mayor será la necesidad de calidad en los conectores y las conexiones que conforman. Antes de su utilización, cada cable construido debe ser probado para asegurarse de que cumple con las especificaciones de calidad requeridas en la instalación. Esto hace que cuando no se tiene seguridad en la construcción del cable con sus conectores incluidos, el cable debe rechazarse.

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    Figura 3.13. Algunas herramientas para la conectorización de cables de pares.

    Las herramientas utilizadas en la construcción de las conexiones del cableado dependerán del tipo de cable y de conector. Las grandes empresas que diseñan y construyen sistemas de cableados suelen disponer de las herramientas adecuadas para su conectorización. También hay que disponer de la documentación correspondiente al tipo de conector que se va a confeccionar. Estas herramientas toman formas especializadas como alicates, cuchillas y crimpadores. Se pueden adquirir en los comercios especializados por separado o formando parte de kits para cada tipo de cable.

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    Figura 3.14.
    a) Kits de conectorización de fibra óptica. b) Kits de cables de pares.

    Además de las herramientas de conectorización, de los cables y de los conectores, son necesarios algunos otros componentes que cooperan en la calidad de la instalación. Nos fijaremos aquí en algunos de modo orientativo:

    - Macarrón termorretráctil. Se trata de cables huecos construidos con un material plástico termorretráctil, es decir, que se comprimen por aplicación de calor. Suele instalarse en la unión del cable con el conector para que una vez apretado por efecto del calor, el conector quede más solidamente sujeto al cable.
    - Bridas. Son elementos plásticos que abrochan los cables entre sí o a los armarios y canaletas por donde se instalan de modo que se fije la trayectoria del cable y se impida su movilidad.
    - Etiquetas identificativas. Constituyen un sistema de información que se adjunta a cada cable para tenerlo identificado en todo momento.

    Otro tipo de herramientas más comunes como tijeras, pelacables, destornilladores, punzones, cuchillas, pinzas, resinas, cinta aislante, etcétera.

    La tarjeta de red

    El adaptador de red, tarjeta de red o NIC(Network InterfaceCard) es el elemento fundamental en la composición de la parte de una red de area local.

    El adaptador puede venir o no incorporado en la plataforma hardware basica del sistema

    Esta interface inserta en el bus de comunicaciones del ordenador personal convenientemente configurada

    Un equipo puede tener una o más tarjetas

    Descripción y conexión del adaptador

    El adaptador de red es un dispositivo electrónico que se compone de las siguientes partes:

    Interface de conexión al bus del ordenador

    Interface de conexión al medio de transmisión

    Componentes electrónicos internos

    Elementos de configuración de la tarjeta: puentes, conmutadores, etc.…

    Un Slot es el conector físico en donde se conecta la tarjeta

    Actualmente los interfaces más usados son PCI (tanto de 32 como de 64 bits) PCMCIA para ordenadores portátiles y USB.

    Configuración de la tarjeta de red

    Se rige por unos parámetros que los principales son los siguientes:

    IRQ (Interrupt Requet o Solicitud de interrupción) Es el numero de una línea de interrupción con el que se avisan sistema y tarjeta de que se producirá un evento de comunicación entre ellos.

    Valores típicos para la IRQ son 3, 4, 7, 9, 10 y 11.

    Dirección de E/Sà Es una dirección de memoria en la que escriben y leen tanto el procesador central del sistema como la tarjeta.

    Tamaños típicos de este bloque de memoria o buffer son 16 Kbytes o 32 Kbytes.

    DMA (Direct Memory Access). (Acceso directo a memoria) Pone de acuerdo a la memoria y a la tarjeta sin necesidad de que integra la CPU en el proceso de preferencia

    Dirección del puerto de E/S es un conjunto de bytes de memoria en los que procesador central y periféricos intercambian entrada/salida o del estado del periférico.

    Tipo de transceptor

    Como cualquier otra tarjeta el adaptador de red necesita de un software controlador o driver que es un programa de muy bajo nivel especifico para cada tarjeta.

  • Conectores para redes

    El conector es el interface entre el cable y el DTE o el DCE de un sistema de comunicación, o entre dos dispositivos intermedios en cualquier parte de la red.

    En las redes de área extendida la estandarización es muy importante, puesto que hay que garantizar que sea cual sea el fabricante de los equipos, los ordenadores conectados se puedan entender, incluso en el nivel físico.

    En las redes de área local, al tener un único propietario, hay una mayor libertad en la elección de los conectores. Aún así están totalmente estandarizados.

    Algunos de estos conectores se describen a continuación (Figura 3.9):

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    Figura 3.9. Distintos tipos de cables y conectores.

    - RJ11, RJ12, RJ45. Estos conectores se suelen utilizar con cables UTP, STP y otros cables de pares. Para estos cables se habían definido distintas clases y categorías, que son también heredadas por los conectores. Por tanto, al adquirir los conectores se debe especificar la categoría del cable que se pretende utilizar con ellos.

    - AUI, DB15. Utilizados en la formación de topologías en estrella con cables de pares, o para la conexión de transceptores a las  estaciones.

    - BNC. Se utiliza con cable coaxial fino, típico de Ethernet. Mantiene la estructura coaxial del cable en cada conexión (Figura 3.10).

    - T coaxial. Es el modo natural de conectar una estación en un bus de cable coaxial.

    - DB25 y DB9. Son conectores utilizados para transmisiones serie.

    Nota: Este curso forma parte del libro "CEO - Instalación y mantenimiento de servicios de redes locales" del autor A. Abad
    , publicado por la editorial McGraw-Hill (ISBN: 84-481-9980-4).

  • En el caso de redes inalámbricas no podemos hablar de conectores sino de antenas de radiación.

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    Figura 3.10. a) Piezas que componen un conector BNC para cable coaxial y un terminador de 50 . c) Conectores RJ45. c) Conectores y latiguillos para fibra óptica.

    Pero cables y conectores no son los únicos elementos físicos de la red. También hay que considerar la conducción de los cables por las instalaciones arquitectónicas, los elementos que adecuan los cables a las tarjetas de red, etcétera.

    - Balums y transceptores. Son capaces de adaptar la señal pasándola de coaxial, twinaxial, dual coaxial a UTP o, en general, a cables de pares, sean o no trenzados. La utilización de este tipo de elementos produce pérdidas de señal ya que deben adaptar la impedancia de un tipo de cable al otro.
    - Rack. Es un armario que recoge de modo ordenado las conexiones de toda o una parte de la red (Figura 3.11).
    - Latiguillos. Son cables cortos utilizados para prolongar los cables entrantes o salientes del rack.
    - Canaleta. Es una estructura metálica o de plástico, adosada al suelo o a la pared, que alberga en su interior todo el cableado de red, de modo que el acceso a cualquier punto esté más organizado y se eviten deterioros indeseados en los cables.
    - Placas de conectores y rosetas. Son conectores que se insertan en las canaletas, o se adosan a la pared y que sirven de interface entre el latiguillo que lleva la señal al nodo y el cable de red.

    C) Conectores para fibra óptica

    Los conectores más comunes utilizados en instalaciones de fibra óptica para redes de área local son los  conectores ST y SC. En redes FDDI, suele utilizarse el conector de tipo MIC.

    El conector SC (Straight Connection) es un conector de inserción directa. Suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. La conexión de la fibra óptica al conector requiere el pulido de la fibra y la alineación de la fibra con el conector.

    El conector ST (Straight Tip) es un conector semejante al SC pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo semejante a los conectores coaxiales. Suele utilizarse en instalaciones Ethernet hibridas entre cables de pares y fibra óptica. Como en el caso del conector SC, también se requiere el pulido y la alineación de la fibra.

    En las instalaciones de fibra óptica hay que tener mucho cuidado con la torsión del cable ya que se trata de un material muy frágil. Los fabricantes de fibra suelen recomendar que la fibra no se doble con radios de curvatura inferiores a 25 veces el diámetro del propio cable de fibra.

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    La tarjeta de red

    El adaptador de red, tarjeta de red o NIC (Network Interface Card) es el elemento fundamental en la composición de la parte física de una red de área local. Cada adaptador de red es un interface hardware, entre la plataforma o sistema informático y el medio de transmisión físico, por el que se transporta la información de un lugar a otro.

    El adaptador puede venir o no incorporado con la plataforma hardware básica del sistema. En algunos ordenadores personales hay que añadir una tarjeta separada, independiente del sistema, para realizar la función de adaptador de red. Esta tarjeta se inserta en el bus de comunicaciones del ordenador personal convenientemente configurada. Un equipo puede tener una o más tarjetas de red para permitir distintas configuraciones o poder atacar con el mismo equipo distintas redes.

    Descripción y conexión del adaptador

    La tarjeta de red es un dispositivo electrónico que se compone de las siguientes partes:

    - Interface de conexión al bus del ordenador.
    - Interface de conexión al medio de transmisión.
    - Componentes electrónicos internos, propios de la tarjeta.
    - Elementos de configuración de la tarjeta: puentes, conmutadores, etcétera.

    La conexión de la tarjeta de red al hardware del sistema sobre el que se soporta el host de comunicaciones se realiza a través del interface de conexión. Cada ordenador transfiere internamente la información entre los distintos componentes (CPU, memoria, periféricos) en paralelo a través de un bus interno. Los distintos componentes, especialmente los periféricos y las tarjetas, se conectan a este bus a través de unos conectores llamados slots de conexión, que siguen unas especificaciones concretas.

    Por tanto, un slot es el conector físico en donde se «pincha» la tarjeta. Es imprescindible que la especificación del slot de conexión coincida con la especificación del interface de la tarjeta. También es preciso guardar unas medidas de seguridad mínimas para garantizar que la electrónica de los componentes no se estropee por una imprudente manipulación, como por  ejemplo, descargarse de electricidad estática, trabajar en un ambiente seco y limpio, etcétera.

    La velocidad de transmisión del slot, es decir, del bus interno del ordenador, y el número de bits que es capaz de transmitir en paralelo, serán los primeros factores que influirán decisivamente en el rendimiento de la tarjeta en su conexión con el procesador central. Actualmente los interfaces más usados son PCI (tanto de 32 como de 64 bits), PCMCIA para ordenadores portátiles y USB. La tecnología más consolidada para PC compatibles es PCI, que está implantada en la mayor parte de las plataformas modernas.

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    En el mercado existen muchos tipos de tarjetas de red. Cada tarjeta necesita su controlador de software para comunicarse con el sistema operativo del host. Hay firmas comerciales poseedoras de sus propios sistemas operativos de red que tienen muy optimizados estos controladores. Esto hace que muchas tarjetas de red de otros fabricantes construyan sus tarjetas de acuerdo
    con los estándares de estos fabricantes mayoritarios, de modo que las tarjetas se agrupan por el tipo de controlador que soportan. Por ejemplo, las tarjetas NE2000 de Novell son un estándar de facto seguido por otros muchos fabricantes que utilizan un software compatible.

    En general, es conveniente adquirir la tarjeta de red asegurándose de que existirán los controladores apropiados para esa tarjeta, y para el sistema operativo del host en el que se vaya a instalar. Además hay que cerciorarse de que se dispondrá de un soporte técnico para solucionar los posibles problemas de configuración o de actualización de los controladores con el paso del tiempo, tanto de los sistemas operativos de red como de las propias redes. Los componentes electrónicos incorporados en la tarjeta de red se encargan de gestionar la transferencia de datos entre el bus del ordenador y el medio de transmisión, así como del proceso de estos datos.

    La salida hacia el cable de red requiere una interfaz de conectores especiales para red como los que ya se han visto anteriormente: BNC, RJ45, DB25, etc., dependiendo de la tecnología de la red y del cable que se deba utilizar. Normalmente, la tarjeta de red procesará la información que le llega procedente del bus del ordenador para producir una señalización adecuada en el medio de transmisión, por ejemplo, una modulación, un empaquetamiento de datos, un análisis de errores, etc. En el caso de adaptadores para redes inalámbricas el procedimiento de instalación es semejante aunque no se utilizan cables, que serán sustituidos por las antenas de radiación que los propios interfaces llevan incorporadas.

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    Figura 3.16. Adaptadores de red con interface PCMCIA para ordenadores portátiles

    Configuración de la tarjeta de red

    La tarjeta de red debe ponerse de acuerdo con el sistema operativo del host y su hardware en el modo en el que se producirá la comunicación entre ordenador y tarjeta. Esta configuración se rige por unos parámetros que deben ser configurados en la tarjeta dependiendo del hardware y software del sistema de modo que no colisionen con los parámetros de otros periféricos o tarjetas. Los principales parámetros son los siguientes:

    - IRQ (Interrupt Request o solicitud de interrupción). Es el número de una línea de interrupción con el que se avisan sistema y tarjeta de que se producirá un evento de comunicación entre ellos. Por ejemplo, cuando la tarjeta recibe una trama de datos, ésta es procesada y analizada por la tarjeta, activando su línea IRQ para avisar al procesador central de que tiene datos preparados para el sistema. Valores típicos para el la IRQ son 3, 5, 7, 9, 10 y 11, aunque pueden variar dependiendo del hardware instalado.

    - Dirección de E/S (Entrada/Salida). Es una dirección de memoria en la que escriben y leen tanto el procesador central del sistema como la tarjeta, de modo que les sirve de bloque de memoria para el intercambio mutuo de datos. Tamaños típicos de este bloque de memoria (o buffer) son 16 KBytes o 32 KBytes. Este sistema de intercambio de datos entre el host y la tarjeta es bastante rápido, por lo que es muy utilizado en la actualidad, pero requiere de procesadores más eficientes. La dirección de E/S se suele expresar en hexadecimal, por ejemplo DC000H.

    - DMA (Direct Memory Access, acceso directo a memoria). Cuando un periférico o tarjeta necesita transmitir datos a la memoria central, un controlador hardware apropiado llamado controlador DMA, pone de acuerdo a la memoria y a la tarjeta sobre los parámetros en que se producirá el envío de datos, sin necesidad de que intervenga la CPU en el proceso de transferencia. Cuando un adaptador de red transmite datos al sistema por esta técnica (DMA), debe definir qué canal de DMA va a utilizar que no vaya a ser utilizado por otra tarjeta. Este sistema de transferencia se utiliza poco en las tarjetas modernas.

    - Dirección del puerto de E/S. El puerto de Entrada/Salida es un conjunto de bytes de memoria en los que procesador central y periféricos intercambian datos de Entrada/Salida o del estado del periférico.

    - Tipo de transceptor. Algunas tarjetas de red incorporan varias salidas con diversos conectores -tarjetas COMBO-, de modo que se puede escoger entre ellos en función de las necesidades. Algunas de estas salidas necesitan transceptor externo, y hay que indicárselo a la tarjeta cuando se configura.

    Tradicionalmente estos parámetros se configuraban en la tarjeta a través de puentes -jumpers- y conmutadores -switches- (Figura 3.17). Actualmente está muy extendido un modo de configuración por software, que no requiere la manipulación interna del hardware:  los parámetros son guardados por el programa configurador que se suministra con la tarjeta, en una memoria
    no volátil que reside en la propia tarjeta.

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    Como en cualquier otra tarjeta, el adaptador de red necesita de un software controlador que conduzca sus operaciones desde el sistema operativo. De este modo, las aplicaciones a través del sistema operativo tienen controlados los accesos al hardware del sistema, y en concreto, a la red. Este software es un programa de muy bajo nivel denominado controlador o driver de red que es específico para cada adaptador. Normalmente cada fabricante construye su propio controlador para cada una de las tarjetas que fabrica, aunque los sistemas operativos tienen integrados controladores para las tarjetas más comunes. Si el sistema operativo es avanzado, es posible, que estos controladores estén firmados digitalmente con objeto de garantizar su procedencia como signo de estabilidad y correcto funcionamiento.

    Sobre este controlador pueden establecerse otros programas de más alto nivel y que tienen funciones específicas relacionadas con los protocolos de la red. A estos programas se les llama packet-drivers, porque son los encargados de la confección de los paquetes o tramas que circularán por la red. Estos paquetes están construidos de acuerdo con las especificaciones de los protocolos de capa superior adecuándolos a las características del medio físico de la red.

    Este fraccionamiento del software en capas de programas (no hay que confundir con los niveles OSI que especifican funciones) permite que sobre la misma tarjeta de red puedan soportarse distintos protocolos sin interferencias entre ellos. Son las llamadas pilas o stacks de protocolos de distintas familias.

    De modo análogo, son posibles los sistemas que tienen una o más pilas de protocolos sobre una o más tarjetas de red. El sistema se encarga de gestionar los mensajes de red que entran y salen por cada una de sus tarjetas, y de los protocolos que soportan cada una de ellas. Hay dos tecnologías básicas para realizar este enlace entre las capas de alto nivel, por ejemplo, las aplicaciones de usuario y el adaptador de red. Se trata de las especificaciones NDIS (Network Driver Interface Specification, de Microsoft y 3COM) y ODI (Open Datalink Interface, de Novell y Apple). El software de estas especificaciones actúa como interface entre los protocolos de  transporte y la tarjeta de red.

    Cuando se instala hardware nuevo en un sistema y se arranca, si éste soporta la tecnología plug & play, entonces avisará del nuevo hardware encontrado y tratará de instalar con el consentimiento del usuario, más o menos automáticamente, los controladores apropiados para hacer funcionar correctamente esos nuevos dispositivos.

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    Figura 3.18. Configuración del adaptador de red en un sistema Windows.

    para el administrador de la red visitar con alguna frecuencia la sede web de los fabricantes de las tarjetas de red de la instalación para comprobar que los controladores que tiene instalados con las tarjetas de red coinciden con la última versión que distribuye el fabricante. Normalmente, las nuevas versiones corrigen problemas y hacen mejorar el rendimiento del hardware.

    No obstante, antes de hacer una actualización de un controlador de tarjeta de red conviene hacer una copia de seguridad del sistema operativo o al menos crear un punto de restauración por si el nuevo controlador diera algún problema. Algunas tarjetas de red incorporan un zócalo para la inserción de un chip que contiene una memoria ROM (Read Only Memory, Memoria de sólo lectura) con un programa de petición del sistema operativo del host a través de la red. De este modo el host puede cargar su sistema operativo a través de la red, por ejemplo a través de un servicio de red denominado BOOTP.

    En la última generación de tarjetas, la configuración se realiza automáticamente: elección del tipo de conector, parámetros de comunicación con el sistema, etc., aunque requiere hardware especializado en el host. Esta tecnología de configuración automática se llama plug & play (enchufar y funcionar), y facilita extraordinariamente el trabajo del instalador, quien ya no tiene que preocuparse de los parámetros de la tarjeta.

    Características de las tarjetas de red

    No todos los adaptadores de red sirven para todas las redes. Existen tarjetas apropiadas para cada tecnología de red: Ethernet, Token Ring, FDDI, redes inalámbricas, etcétera. Algunas tarjetas que sirven para el mismo tipo de red se parametrizan de acuerdo con ciertas especificaciones.

    Por ejemplo, una tarjeta Ethernet puede estar configurada para transmitir a 10 Mbps o 100 Mbps, si está preparada para ello, dependiendo del tipo de red Ethernet a la que se vaya a conectar. También se puede elegir el tipo de conexión: 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT, etcétera.

    Algunos adaptadores de red no se conectan directamente al bus de comunicaciones interno del ordenador, sino que lo hacen a través de otros puertos de comunicaciones serie, paralelo o, más recientemente, USB (Universal Serial Bus, Bus Serie Universal).

    Para su correcto funcionamiento requieren controladores especiales y su rendimiento no es tan alto como en las tarjetas conectadas al bus. Los ordenadores portátiles suelen llevar la tarjeta de red integrada en su placa madre, pero en cualquier caso se les puede añadir otra tarjeta PCMCIA.

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    Figura 3.19. Características configurables de un adaptador de red en un sistema Windows.

    Aunque una tarjeta de red no especifica la función de una máquina como cliente o como servidor, conviene que las tarjetas de red instaladas en servidores sean de mejor calidad y con algunas funcionalidades añadidas. Algunas de estas características son:

    - Poseer más de un puerto de red. La misma tarjeta tiene varios canales de entrada/salida como interface de red, de modo que una sola tarjeta puede conectarse a varias redes distintas.

    - Migración de puerto después de un error. Cuando se produce un error en el puerto utilizado de la tarjeta se pone en funcionamiento automáticamente otro semejante de modo que el sistema se hace insensible a problemas en el puerto de red.

    - Agregación de puerto. Se trata de que varios puertos puedan volcar información a la misma red. De este modo, el ancho de banda del sistema será la suma de los anchos de banda de cada uno de los puertos de red. Hay fabricantes que permiten la agregación de puertos de tarjetas distintas sobre el mismo sistema.

    - Compatibilidad con tramas de tipo jumbo. Las tramas jumbo están prohibidas en el estándar Ethernet sin embargo, si todas las tarjetas de la instalación contemplan esta característica es posible crear redes de mayor eficacia, pues en vez de enviar tramas de 1514 bytes típicas de Ethernet, las tramas jumbo emplean la misma tecnología pero con tramas de 9014 bytes.

    - Compatibilidad con VLAN. Las tarjetas de red que incorporan esta característica permiten la creación de redes de área local virtuales que admiten la configuración de redes en la que los nodos no pertenecen a la red en función de su conexión de cableado sino en función de su configuración de software de red.

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    Figura 3.20. Configuración de un adaptador de red inalámbrico.

    3.4 Red Ethernet

    Una trama IEEE 802.3 se compone de los siguientes campos (Figura 3.23):

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    Figura 3.23. Formato de la trama IEEE 802.3.

    - Preámbulo. Este campo tiene una extensión de 7 bytes que siguen la secuencia
    - Inicio. Es un campo de 1 byte con la secuencia <<10101011>>, que indica que comienza la trama.
    - Dirección de destino. Es un campo de 2 o 6 bytes que contiene la dirección del destinatario. Aunque la norma permite las dos longitudes para este campo, la utilizada en la red de 10 Mbps es la de 6 bytes. Esta dirección puede ser local o global. Es local cuando la dirección sólo tiene sentido dentro de la propia red, y suele estar asignada por el administrador de red.

    Una dirección global (dirección MAC o dirección Ethernet)  es única para cada tarjeta de red, normalmente codifica la compañía constructora de la tarjeta y un número de serie. El bit de mayor orden de este campo, que ocupa el lugar 47, codifica si la dirección de destino es un único destinatario (bit puesto a 0) o si representa una dirección de grupo (bit puesto a 1). Una dirección de grupo es la dirección a la que varias estaciones tienen derecho de escucha (transmisión de uno a varios). Cuando todos los bits del campo dirección están a 1, se codifica una difusión o «broadcast », es decir, codifica una trama para todas las estaciones de la red. El sistema sabe si se trata de una dirección local o global analizando el valor del bit 46.

    - Dirección de origen. Es semejante al campo de dirección de destino, pero codifica la dirección MAC de la estación que originó la trama, es decir, de la tarjeta de red de la estación emisora.
    - Longitud. Este campo de dos bytes codifica cuántos bytes contiene el campo de datos. Su valor oscila en un rango entre 0 y 1 500.
    - Datos. Es un campo que puede codificar entre 0 y 1500 bytes en donde se incluye la información de usuario procedente de la capa de red.
    - Relleno. La norma IEEE 802.3 especifica que una trama no puede tener un tamaño inferior a 64 bytes, por tanto, cuando la longitud del campo de datos es muy pequeña se requiere rellenar este campo para completar una trama mínima de al menos 64 bytes. Es un campo que puede, por tanto, tener una longitud comprendida entre 0 y 46 bytes, de modo que la suma total de la trama sea al menos de 64 bytes.
     - CRC. Es el campo de 4 bytes en donde se codifica el control de errores de la trama.

    3.5 El cableado de red

    El cableado de red

    Fuera del ámbito doméstico, la instalación de un sistema de cableado para una corporación exige la realización de un proyecto en el que ha de tenerse en cuenta, como en cualquier proyecto, los recursos disponibles, procedimientos, calendarios de ejecución, costes, documentación, etcétera.

    A-El proyecto de instalación

    En primer lugar se ha de tener en cuenta las normativas laborales en cuanto a seguridad del trabajo se refiere. En la operación eléctrica ha de cuidarse:

    - No trabajar con dispositivos encendidos que estén con la carcasa abierta.
    - Utilizar los instrumentos de medida adecuados a las características de las señales con las que se trabaja: no es lo mismo medir los 5 V en un componente electrónico que los 220 V de fuerza en la red eléctrica.
    - Conectar a tierra todos los equipamientos de la red.
    - No perforar ni dañar ninguna línea tanto de fuerza como de datos o de voz.
    - Localizar todas las líneas eléctricas, así como motores y fuentes de interferencia antes de comenzar con la instalación de transporte de datos.

    En los procedimientos laborales ha de tenerse en cuenta:

    - Asegurarse bien de las medidas de la longitud de los cables antes de cortarlos.
    - Utilizar protecciones adecuadas al trabajo que se realiza: gafas protectoras, guantes, etcétera.
    - Asegurarse de que no se dañará ninguna infraestructura al realizar perforaciones en paredes, suelos o techos.
    - Limpieza.

    Flujo de trabajo de la instalación

    La instalación consiste en la ejecución ordenada según las directrices del proyecto de instalación de un conjunto de tareas que revierten en proporcionar el servicio que el cliente que solicitó la instalación necesitaba.

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    Figura 3.25. Flujo de trabajo de una instalación de red.

    Nota: Este curso forma parte del libro "CEO - Instalación y mantenimiento de servicios de redes locales" del autor A. Abad
    , publicado por la editorial McGraw-Hill (ISBN: 84-481-9980-4).

    Algunas de estas tareas se pueden superponer en el tiempo; es algo que habrá que tener en cuenta al confeccionar el calendario de instalación. A continuación describimos algunas de estas tareas:

    - Instalación de las tomas de corriente. Esta tarea suele realizarla un electricista, pero desde el punto de vista del proyecto hemos de asegurarnos que hay tomas de corriente suficientes para alimentar todos los equipos de comunicaciones.

    - Instalación de rosetas y jacks. Es la instalación de los puntos de red finales desde los que se conectarán los equipos de comunicaciones sirviéndose de latiguillos. La mayor parte de estas conexiones residirán en canaletas o en armarios de cableado.

    - Tendido de los cables. Se trata de medir la distancia que debe recorrer cada cable y añadirle una longitud prudente que nos permita trabajar cómodamente con él antes de cortarlo. Hemos de asegurarnos de que el cable que utilizaremos tenga la certificación necesaria.

    - Conectorización de los cables en los patch panels y en las rosetas utilizando las herramientas de crispado apropiadas.

    - Probado de los cables instalados. Cada cable construido y conectorizado debe ser inmediatamente probado para asegurarse de que cumplirá correctamente su función.

    - Etiquetado y documentación del cable y conectores. Todo cable debe ser etiquetado en ambos extremos así como los conectores de patch panels y rosetas de modo que queden identificados unívocamente.

    - Instalación de los adaptadores de red. Gran parte de los equipos informáticos vienen ya con la tarjeta de red instalada, pero esto no es así necesariamente.

    - Instalación de los dispositivos de red. Se trata de instalar los concentradores, conmutadores, puentes y encaminadores. Algunos de estos dispositivos deben ser configurados antes de prestar sus servicios.

    - Configuración del software de red en clientes y servidores de la red.

    B-Elementos de la instalación

    La instalación de la red no sólo se compone de cables y conectores. Estos deben ser fijados a las instalaciones arquitectónicas de los edificios y, además, hay que hacerlos convivir con instalaciones de otra naturaleza que probablemente ya hayan sido tendidas con anterioridad: agua, fuerza eléctrica, etcétera.

    Armarios y canaletas

    En instalaciones de tipo medio o grande, los equipos de comunicaciones se instalan en armarios especiales que tienen unas dimensiones estandarizadas y en los que es fácil su manipulación y la fijación de los cables que a ellos se conectan. Dentro de estos armarios o racks se instalan bandejas de soporte o patch panels para la conexión de jacks o de otro tipo de conectores. En la Figura 3.26 se puede ver un diagrama ejemplo de uno de estos armarios.

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    Figura 3.26. Esquema de un armario. A la izquierda se ha representado una escala en metros.

    La altura de los armarios suele medirse en <<U>>. Por ejemplo, el armario de la figura anterior medía 42 U. Los fabricantes de dispositivos suelen ajustar sus equipos para que se puedan ensamblar en estos armarios ocupando 1, 2 o más U.

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    Figura 3.27. Diversos modelos de elementos de conexión en armarios y canaletas.

    Elementos de la instalación (segunda parte)

    Las canaletas son los conductos a través de los cuales  se tienden los cables para que queden recogidos y protegidos convenientemente. Hay canaletas decorativas, de aspecto más acabado cuya misión es ocultar los cables, y canaletas acanaladas que suelen instalarse en los falsos techos o falsos suelos y que son suficientemente grandes como para llevar muchos cables. Las canalizaciones de datos y de fuerza suelen estar separadas para evitar interferencias.

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    Figura 3.28. Detalles de la vista posterior de los armarios en un centro de proceso de datos.

    Falsos suelos y techos

    Las canalizaciones tendidas por falsos suelos o techos mejoran la limpieza de la instalación haciéndola además mucho más estética. Al diseñar el tendido de la instalación hay que tener en cuenta que muy probablemente el tendido de red no será el único que deba ir por los falsos suelos o techos y que, por tanto, la instalación de red puede entrar en conflicto con otras instalaciones. Hay que poner especial cuidado en que los cables de datos estén alejados de motores eléctricos, aparatos de aire acondicionado  o líneas de fuerza.

    Existen rosetas especiales para extraer de los falsos suelos tanto datos como fuerza, pero en el diseño hay que poner cuidado en que no estorben al paso y en que queden protegidas para evitar su deterioro. Los cables llegan a los armarios a través de los falsos suelos justo por debajo de ellos, lo que ayuda a la limpieza de la instalación. Los distintos cables avanzan con orden, normalmente embridados, por los vértices del armario hasta alcanzar la altura a la que deben ser conectados en algún dispositivo o en algún patch panel.

    C-La instalación eléctrica

    Es muy importante que la instalación eléctrica esté muy bien hecha. De no ser así, se corren riesgos importantes, incluso de electrocución. Los problemas eléctricos suelen generar problemas intermitentes muy difíciles de diagnosticar y provocan deterioros importantes en los dispositivos de red. Todos los dispositivos de red deben estar conectados a enchufes con tierra. Las carcasas de estos dispositivos, los armarios, las canaletas mecánicas, etc., también deben ser conectadas a tierra.

    Toda la instalación debe estar a su vez conectada a la tierra del edificio en el que habrá que cuidar que el número de picas que posee es suficiente para lograr una tierra aceptable. Otro problema importante que hay que resolver viene originado por los cortes de corriente o las subidas y bajadas de tensión. Para ello se pueden utilizar sistemas de alimentación ininterrumpida. Normalmente, los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) corrigen todas las deficiencias de la corriente eléctrica, es decir, actúan de estabilizadores, garantizan el fluido frente a cortes de corriente, proporcionan el flujo eléctrico adecuado, etcétera.

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    Figura 3.29. Diversos modelos de SAI.

    El SAI contiene en su interior unos acumuladores que se cargan en el régimen normal de funcionamiento. En caso de corte de corriente, los acumuladores producen la energía eléctrica que permite guardar los datos que tuvieran abiertos las aplicaciones de los usuarios y cerrar ordenadamente los sistemas operativos. Si además no se quiere parar, hay que instalar grupos electrógenos u otros generadores de corriente conectados a nuestra red eléctrica. Básicamente hay dos tipos de SAI:

    - SAI de modo directo. La corriente eléctrica alimenta al SAI y éste suministra energía constantemente al ordenador. Estos dispositivos realizan también la función de estabilización de corriente.
    - SAI demodo reserva. La corriente se suministra al ordenador directamente. El SAI sólo actúa en caso de corte de corriente.

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    Figura 3.30. Parámetros configurables en una estación para el gobierno de un SAI.

    Los servidores pueden comunicarse con un SAI a través de alguno de sus puertos de comunicaciones, de modo que el SAI informa al servidor de las incidencias que observa en la corriente eléctrica. En la Figura 3.30 se pueden observar algunos de los parámetros que se pueden configurar en un ordenador para el gobierno del SAI. Windows, por ejemplo, lleva ya preconfigurados una lista de SAI  de los principales fabricantes con objeto de facilitar lo más posible la utilización de estos útiles dispositivos.

    D-lementos para la conectividad

    Una vez que se tiene tendido el cable en el edificio hay  que proceder a realizar las conexiones utilizando conectores, rosetas, latiguillos, etcétera.

    Patch panels y latiguillos

    Un patch panel es un dispositivo de interconexión a través del cual los cables instalados se pueden conectar a otros dispositivos de red o a otros match panels. En uno de los lados se sitúan las filas de pines de conexión semejantes a los jacks RJ45, mientras que en el lado opuesto se sitúan las equivalentes filas de conectores. Sobre estos conectores se enchufan los latiguillos que no son más que cables de conexión.

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    Figura 3.31. Patch panel y latiguillo.

    Sobre un armario se instalan patch panels que se conectan al cableado de la instalación por todo el edificio y otros patch panels que se conectan a los conectores de los dispositivos de red, por ejemplo, a los hubs o conmutadores. Después, una multitud de latiguillos conectarán unos patch panels con los otros. De este modo, el cambio de configuración de cableado se realizará cambiando la conectividad del latiguillo sin tener que cambiar nada del cableado largo ni las conexiones a los dispositivos de red.

    El cable largo instalado conectará las rosetas con los patch panels. Las rosetas (outlet) pueden adoptar multitud de formas dependiendo de el lugar en que se fijen (canaleta, pared, etc.), del tipo de cable que se va a conectar y del conector que el usuario utilizará. La roseta presenta un conector por un lado y una estructura de fijación de los cables de pares por su reverso, a la que serán crimpados. En la Figura 3.32 se puede ver los distintos elementos que componen una roseta RJ45.

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    Figura 3.32. Elementos que componen una roseta RJ45.

    Conexiones a rosetas RJ45

    En redes de área local sobre cables UTP deben utilizarse conectores RJ45. De los cuatro pares del cable UTP, la red sólo utilizará dos de ellos. Los otros dos pueden utilizarse para telefonía o alguna otra aplicación de telecomunicaciones.

    Estos cables se construyen de acuerdo con la norma T568A o la T568B. Los fabricantes de cables UTP fabrican los cables de acuerdo con un código de colores que tiene que respetarse porque el conector debe crisparse respetando este código.

    Si se observa una roseta por detrás se verá que tiene 8 pines o contactos. Algunas incorporan un pin más para la conexión a tierra de la protección del cable (por ejemplo, en los cables STP).

    Cada filamento de los cuatro pares del UTP debe ir a uno de estos contactos. En la Tabla 3.4 se especifican la relación de pines y colores asociados al filamento.

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    Tabla 3.4. Asociación de pines y colores para el conector RJ45.

    Para fijar los filamentos a los contactos debe pelarse la protección del cable para separar cada uno de ellos, que a su vez estarán recubiertos por material plástico. Este material plástico nunca debe quitarse: las cuchillas del contacto perforarán este recubrimiento en el procedimiento de crimpado. La norma especifica que debe descubrirse menos de 1,25 cm de filamentos, que deberán  destrenzarse.

    Confección de latiguillos RJ45

    Las estaciones de la red se conectan a los dispositivos de red a través de cables construidos con el código de colores y contactos de la tabla anterior en ambos extremos. El cable se confecciona de modo semejante a la conexión a la roseta, aunque habrá que cambiar la herramienta, que ahora tendrá forma de alicate. En el conector RJ45 los pines deben leerse con la pestaña del conector hacia abajo, de modo que en esa posición el pin número uno queda a la izquierda.

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    Figura 3.33. Cable UTP normal y cruzado.

    Sin embargo, cuando se quieren conectar dos ordenadores directamente por sus tarjetas de red sin ningún dispositivo intermedio se tiene que utilizar un cable cruzado, que altera el orden de los pares para que lo que es recepción en un extremo sea emisión en el otro y viceversa. En la Figura 3.33 se puede ver un ejemplo de construcción de estos dos modelos de cables.

    La asociación de contactos del conector RJ45 con los códigos de colores del cable UTP cruzado sería la expresada en la Tabla 3.5.

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    Tabla 3.5. Asociación de pines y colores para el conector RJ45 en el caso de un cable cruzado.

    Actividad 1 y 2

    1. Construcción de un cable UTP. La conexión de un ordenador a la red mediante UTP se realiza a través de un latiguillo con dos conectores RJ45. El cable se compone de cuatro pares codificados con ciertos colores. Busca en Internet el modo de realización del cable y, dotado de las herramientas adecuadas, constrúyelo. Prueba su funcionamiento conectando el nodo a un hub utilizando este latiguillo. Se puede conseguir información sobre la construcción del cable.

    2. Construcción de un cable UTP cruzado. Se trata de construir un cable semejante al del ejercicio anterior pero cruzado. Este cable permite la conexión de dos nodos de la red directamente sin necesidad de un hub intermedio. Su  construcción difiere de la del cable UTP normal en que deben cruzarse la recepción de un extremo  con la transmisión del otro.

    Etiquetado de los cables

    La norma EIA/TIA-606 especifica que cada terminación de hardware debe tener alguna etiqueta que lo identifique de manera exclusiva. Un cable tiene dos terminadores, por tanto, cada uno de estos extremos recibirá un nombre.

    No es recomendable la utilización de un sistema de etiquetado con relación a un momento concreto, es mejor, utilizar nomenclaturas neutras. Por ejemplo, si etiquetamos un PC como <<PC de Dirección>>, y luego cambia el lugar del edificio en donde se ubica la Dirección, habría que cambiar también el etiquetado, sin embargo, se trata de que el etiquetado sea fijo.

    Se recomienda la utilización de etiquetas que incluyan un identificador de sala y un identificador de conector, así se sabe todo sobre el cable: dónde empieza y dónde acaba. Por ejemplo, se podría etiquetar un cable con el siguiente identificador:

    03RS02-05RS24

    Este cable indicaría que está tendido desde la roseta (RS) número 02 de la sala 03 hasta la roseta 24 de la sala 05. Las rosetas en las salas 03 y 05 irían etiquetadas con 03RS02 y 05RS24 respectivamente.

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    Figura 3.34. Algunos modelos de etiquetas para cables.

    Cableado estructurado

    Los cambios que se deben realizar en las instalaciones de red, especialmente en su cableado son frecuentes debido a la evolución de los equipos y a las necesidades de los usuarios de la red. Esto nos lleva a tener en cuenta otro factor importante: la flexibilidad. Un sistema de cableado bien diseñado debe tener al menos estas dos cualidades: seguridad y flexibilidad. A estos parámetros se le pueden añadir otros, menos exigentes desde el punto de vista del diseño de la red, como son el coste económico, la facilidad de instalación, etcétera.

    Necesidad del cableado estructurado

    La necesidad de cambiar de lugar un puesto de trabajo hace necesarios unos cambios profundos en el cableado de un edificio. Cambiar la estructura de comunicaciones por cable de un edificio no es una tarea sencilla y mucho menos económica. Puede ser inviable para una instalación debido a dos factores:

    - Económico. El elevado coste de una instalación completa de cableado hace que se eviten los cambios en la medida de lo posible. A menudo se requiere la modificación de los tendidos eléctricos, una nueva proyección de obras en el edificio, etc. Mientras que los componentes de software (sistemas operativos de red, instalaciones de software en los clientes, etc.) son fácilmente actualizables, los componentes físicos exigen bastantes cambios. Una buena base en el cableado implica un ahorro considerable para el mantenimiento de la instalación, tanto de las redes de datos como de las redes de distribución del fluido eléctrico. Por esta razón se suele decir que la red es el cable.

    Los edificios de nueva planta se construyen de modo que se facilite tanto la estructura de cableado como su integración y su posible revisión futura . La domótica es una nueva técnica que estructura las comunicaciones y los automatismos en los edificios, se ocupa de la aplicación de la informática y las comunicaciones en el hogar.

    Logístico. Los puestos de trabajo muy dependientes de la red hacen imposible los cambios en la red  sin que sufran importantes consecuencias para el desarrollo de sus tareas. Además, algunos nodos de la red pueden tener funciones de servicio corporativas, que no pueden dejar de funcionar sin un grave perjuicio para todos los usuarios. Es el caso de los servidores de discos, de  mpresoras, etc., en los que al quedar fuera de línea se dejan sin trabajo una gran parte de los puestos de la red. A estos servidores con funciones tan importantes se les llama <<servidores de misión crítica>>.

    Frecuentemente se producen cambios sustanciales en los sistemas de red, de modo que las empresas deben disponer de sistemas que reúnan tanto flexibilidad como seguridad para conseguir una transición tecnológica sencilla. La propia red va transformando el modo de trabajar de los usuarios de la red, les dota de nuevas soluciones y recursos, automatiza su flujo de trabajo. Sin embargo, la transición, al menos en lo referente a los componentes físicos de la red, no es simple, requiere de un estudio pormenorizado de las fases en que se llevará a cabo en forma de proyecto.

    Un puesto de trabajo, especialmente si es un PC o similar, es probable que tenga que ser sustituido cada pocos años debido a su alta caducidad tecnológica. Sin embargo, cambiar un sistema completo de cableado es más complejo, porque afecta a la estructura del edificio. La estructuración del cable se consigue construyendo módulos independientes que segmenten la red completa en  subsistemas de red, independientes pero integrados, de forma que un subsistema queda limitado por el siguiente subsistema. Estos subsistemas siguen una organización jerarquizada por niveles desde el sistema principal hasta el último de los subsistemas.

    "El cableado estructurado es la técnica que permite cambiar, identificar y mover periféricos o equipos de una red con flexibilidad y sencillez. Según esta definición, una solución de cableado estructurado debe tener dos características: modularidad, que sirve para construir arquitecturas de red de mayor tamaño sin incrementar la complejidad del sistema, y flexibilidad, que permite el crecimiento no traumático de la red".

    Elementos del cableado estructurado

    Partiendo del subsistema de más bajo nivel jerárquico, se presenta la siguiente organización:

    - Localización de cada puesto de trabajo. A cada puesto deben poder llegar todos los posibles medios de transmisión de la señal que requiera cada equipamiento: UTP, STP, fibra óptica, cables para el uso de transceptores y balums, etcétera.

    - Subsistema horizontal o de planta. Es recomendable la instalación de una canaleta o un subsuelo por el que llevar los sistemas de cableado a cada puesto. Las exigencias de ancho de banda pueden requerir el uso de dispositivos especiales para conmutar paquetes de red, o concentrar y repartir el cableado en estrella. En este nivel se pueden utilizar todos los tipos de cableados mencionados: coaxial, UTP, STP, fibra, etc., aunque alguno de ellos, como el coaxial, presentan problemas por su facilidad de ruptura o su fragilidad, especialmente en los puntos de inserción de <<T>>, con la consiguiente caída de toda la red. Sólo si el sistema se compone de un número reducido de puestos, el cable coaxial puede compensar por su facilidad de instalación. Además, no requiere  ningún dispositivo activo o pasivo para que la red comience a funcionar. Subsistema distribuidor o administrador. Se pueden incluir aquí los racks, los distribuidores de red con sus latiguillos, etcétera.

    - Subsistema vertical o backbone. Este subsistema está encargado de comunicar todos los subsistemas horizontales por lo que requiere de medios de transmisión de señal con un ancho de banda elevado y de elevada protección. Para confeccionar un backbone se puede utilizar: cable coaxial fino o grueso (10 Mbps), fibra óptica u otro tipo de medios de transmisión de alta velocidad. También se pueden utilizar cables de pares, pero siempre en configuración de estrella utilizando concentradores especiales para ello. Los backbones más modernos se construyen con tecnología ATM, redes FDDI o Gigabit Ethernet. Este tipo de comunicaciones es ideal para su uso en instalaciones que requieran de aplicaciones multimedia.

    - Subsistema de campus. Extiende la red de área local al entorno de varios edificios, por tanto, en cuanto a su extensión se parece a una red MAN, pero mantiene toda la funcionalidad de una red de área local. El medio de transmisión utilizado con mayor frecuencia es la fibra óptica con topología de doble anillo.

    - Cuartos de entrada de servicios, telecomunicaciones y equipos. Son los lugares apropiados para recoger las entradas de los servicios externos a la organización (líneas telefónicas, accesos a Internet, recepción de TV por cable o satélite, etc.), la instalación de la maquinaria de comunicaciones y para los equipamientos informáticos centralizados. En algunas organizaciones existen los tres tipos de espacios; en otras, el cuarto de equipos incluye al de telecomunicaciones y el de entrada de servicios es sustituido por un armario receptor. Aunque no es estrictamente indispensable, se recomienda un cuarto de comunicaciones por cada planta.

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    Figura 3.36. Cableado estructurado desde el cuarto de comunicaciones hasta el usuario final.

    La especificación de cableado estructurado exige que los cables no superen los 90 m de longitud, teniendo en cuenta que se pueden añadir 10 m más para los latiguillos inicial y final, de modo que el canal de principio a fin no supere los 100 m, que es la distancia permitida por los cables UTP de categoría 5e. También se especifican, por ejemplo, las distancias que hay que dejar alrededor de los armarios para que se pueda trabajar cómodamente en ellos. Los estándares más comunes sobre cableado estructurado son en ANSI/TIA/EIA-568 y ANSI/TIA/EIA-569. Los armarios y distribuidores deben cumplir el estándar ANSI/EIA-310.

    Actividade 3 Identificación de una instalación de cableado estructurado

    En la instalación real utilizada en ejercicios anteriores, identifica ahora los elementos que componen el cableado estructurado. Organiza la hoja de cálculo de inventario utilizando como criterio clasificador los diversos subsistemas de cableado estructurado. Seguidamente, sobre un croquis del lugar donde está la instalación de red, traza las líneas de comunicaciones y adjúntalo al inventario: éste será el inicio de una carpeta de documentación sobre la instalación, que se irá completando con el tiempo.

    Certificación y montaje del CPD

    El correcto funcionamiento del sistema de cableado es tan importante, que en muchas instalaciones se exige la certificación de cada uno de los cables, es decir, se compara la calidad de cada cable con unos patrones de referencia propuestos por un estándar. En el caso de los cables de cobre, la norma comúnmente utilizada es la ANSI/TIA/EIA-TSB-67 del año 1995, la norma EIA/TIA 568 y su equivalente norma ISO IS11801.

    Certificación de la instalación

    La certificación de una instalación significa que todos los cables que la componen cumplen con esos patrones de referencia y, por tanto, se tiene la garantía de que cumplirán con las exigencias para las que fueron diseñados. A modo de ejemplo, los parámetros comúnmente probados para los cables UTP de categoría 5 y clase D son el mapa de cableado, la longitud del segmento que no debe superar los 90 m, la atenuación de la línea y el NEXT (Near-End Crosstalk), que proporciona una medida de la autoinducción electromagnética de unas líneas en otras.

    Las consideraciones del EIA/TIA 568 especifican los siguientes elementos:

    - Requerimientos mínimos para el cableado de telecomunicaciones.
    - Topología de la red y distancias máximas recomendadas.
    - Parámetros determinantes del rendimiento.

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    Figura 3.37.
    Vista de un cuarto de comunicaciones instalado con cableado estructurado y certificado.

    En esta norma se incluyen otras, como la TSB36A, que determina las características de los cables de pares trenzados de 100 , la norma TSB40A, que indica las características de los conectores RJ45 y sus conexiones, o la norma TSB53, que especifica los cables blindados de 150 y sus conectores.

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    Figura 3.38. Ejemplos comerciales de instrumentos utilizados en la certificación del cableado. En la parte inferior, gráfico ilustrativo de la medida del parámetro NEXT.

    La certificación del cable se realiza con una maquinaria especial que realiza los tests apropiados de manera automática o semiautomática. Existen cuatro tipos de instrumentos para la medición de parámetros de redes, que en orden creciente de complejidad son los siguientes: comprobadores de continuidad del cable, verificadores de cables, instrumentos de verificación/certificación y analizadores de redes.

    Los fabricantes de estos dispositivos proporcionan en sus manuales los modos de operación correctos para efectuar todas las medidas. Aquí sólo se mencionarán algunas generalidades. Los aparatos de medida se componen de dos dispositivos, que normalmente se instalan uno al principio del cable (dispositivo activo) y otro al final (dispositivo pasivo) a modo de terminador. El agente activo envía unas señales muy específicas por el cable a certificar y el pasivo devuelve estas señales pudiendo ser leídas de nuevo por el dispositivo activo.

    En función de la diferencia entre lo que emitió y lo que ha recibido por los diferentes pares del cable el agente activo averigua los parámetros eléctricos del cable construido. Si se comparan estos valores con los de referencia especificados en las normativas, se verifica si el cable es o no válido.

    Actividad 4 Certificación de cables

    Utiliza un dispositivo certificador de cables para comprobar el buen estado de algunos cables. Para ello, hay que seguir las indicaciones que el fabricante del dispositivo proporcionará en el manual de operación o de usuario. Se sugiere la certificación de la instalación del aula, pero si no es posible se tendrán que confeccionar nuevos cables para su comprobación.

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    Figura 3.39. Vista de las canalizaciones en la instalación inicial de un centro de proceso de datos.

    Conceptos básicos

    - Cable coaxial.
    Es un cable cuya estructura tiene un conductor central macizo o compuesto por múltiples fibras al que rodea un aislante dieléctrico de mayor diámetro. Una malla exterior aísla de interferencias al conductor central. Por último, utiliza un material aislante para recubrir y proteger todo el conjunto.

    - Cable de pares STP (Shielded Twisted Pair). Este cable es semejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico, para evitar las interferencias externas, que debe ser conectado a la tierra de la instalación.

    - Cable de pares UTP (Unshielded Twisted Pair). Es un cable de pares trenzado y sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias; sin embargo, al estar trenzado, compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las líneas del mismo cable.

    -  Cableado estructurado. Técnica que permite cambiar, identificar y mover periféricos o equipos de una red con flexibilidad y sencillez. Según esta definición, una solución de cableado  estructurado debe tener dos características: modularidad, que  sirve para construir arquitecturas de red de mayor tamaño sin incrementar la complejidad del sistema, y flexibilidad, que permite el crecimiento no traumático de la red.

    - Conectores para fibra óptica en redes de área local. El conector SC (Straight Connection) es un conector de inserción directa. Suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. La conexión de la fibra óptica al conector requiere el pulido de la fibra y la alineación de la fibra con el conector. El conector ST (Straight Tip) es un conector semejante al SC pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo semejante a los conectores coaxiales. Suele utilizarse en instalaciones Ethernet hibridas entre cables de pares y fibra óptica. Como en el caso del conector SC, también se requiere el pulido y la alineación de la fibra.

    - Elementos de conexión física en la red. Además de cables y conectores, hay que considerar balums y transceptores, armarios rack, latiguillos, canaletas, placas de conectores y rosetas.

    - Estándares de cableado estructurado. Los estándares más comunes sobre cableado estructurado son en ANSI/TIA/EIA- 568 y ANSI/TIA/EIA-569. Los armarios y distribuidores deben
    cumplir el estándar ANSI/EIA-310.

    - Ethernet. Ethernet es un tipo de red que sigue la norma IEEE 802.3. Esta norma define un modelo de red de área local utilizando el protocolo de acceso al medio CSMA/CD en donde las estaciones están permanentemente a la escucha del canal y, cuando lo encuentran libre de señal, efectúan sus transmisiones inmediatamente. Esto puede llevar a una colisión que hará que las estaciones suspendan sus transmisiones, esperen un tiempo aleatorio y vuelvan a intentarlo.

    - Interfaz RS-232-C.
    Es el estándar establecido por la asociación de estándares EIA (Electronics Industries Association) para transmisiones serie, especialmente utilizado por gran parte de los módems. El equivalente del CCITT, ahora ITU (Internacional Telecommunication Union), está compuesto por las normas V.24 y  V.28. Estas normativas definen tanto las características
    eléctricas como las funcionales de la conexión.

    - Ley de Ohm. La ley de Ohm es la ley física que describe el fenómeno que le ocurre a todas las señales eléctricas por el que sufren una disminución de su nivel energético cuando se transmiten por cualquier medio de transmisión. Esta ley afirma que la proporción entre la tensión eléctrica y la intensidad de corriente a través de un conductor es una constante que sólo depende del conductor.

    - Tipos de fibras ópticas. En transmisión de datos, actualmente se utilizan tres tipos de fibras ópticas: fibras monomodo, multimodo de índice gradual y multimodo de índice escalonado.

    3.5 cableado de red