sistemas de cableado estructurado

SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
3.2. Tecnologías de Redes de Área Local
3.2.1. Concepto y Tipos de Redes de Área Local
Una red es la combinación de elementos hardware y software que tiene por objeto conectar dos o más
dispositivos, permitiendo el intercambio de información entre ellos.
Los elementos hardware habituales de una red son los ordenadores, unidades de almacenamiento, dispositivos
de impresión, tarjetas de red para los equipos, electrónica de red y los cables de interconexión.
Los elementos software de la red son el protocolo de comunicaciones y las aplicaciones soportadas por dicho
protocolo.
Podemos clasificar los tipos de redes atendiendo a dos criterios: su cobertura y su topología :
Se denomina cobertura a la extensión de la red, es decir, el área donde están accesibles sus servicios o
en la que se pueden conectar equipos a ella.
Atendiendo a la cobertura, podemos distinguir dos tipos fundamentales de redes:
Redes de Área Extensa (WAN): son redes de amplia cobertura geográfica, nacional o
internacional. Si la cobertura de la red se limita a un núcleo urbano se denominan Red de
Área Metropolitana (MAN).
Redes de Área Local (LAN): son redes cuya cobertura se encuentra limitada a un edificio o
conjunto de ellos, dentro de un área restringida. Este tipo de redes suelen ser de naturaleza
privada.
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Se denomina topología a la estructura de interconexión de los equipos.
Cuando se habla de topología podemos hablar tanto de topología física, como
de topología lógica:
La topología física describe la estructura del medio físico, es decir, el sistema de
cableado de la red.
La topología lógica: es el modo en el que “se ven” los datos que circulan por la
red.
Es posible implementar, sobre una misma topología física, distintos tipos de topologías lógicas.
Un sistema de cableado estructurado permite la independencia de la topología lógica que se
pretenda implementar. e incluso la coexistencia de varias topologías lógicas dentro de la misma
red.
A continuación se describen las topologías existentes a la hora de configurar una red:
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Topología en Bus
Todos los nodos de la red se conectan a
un bus físico (todos en paralelo),
generalmente implementado como cable
coaxial
Topología en Estrella
Cada nodo se conecta, de forma
independiente, a un nodo central
(concentrador o hub)
Topología en Anillo
Se caracteriza por tener los equipos
(nodos) conectados en serie formando
un bucle cerrado.
Topología en Árbol
Es una estructura jerárquica de conexión
ramificada.
Topología en Malla
En esta estructura, cada nodo de la red
se encuentra conectado con otros nodos
o redes, por medio de distintos enlaces
físicos.
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Topología en Estrella
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Topología en Bus
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Topología en Anillo
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3.2.2. Redes de área local más habituales
En este apartado se hace un breve repaso a los tipos de "redes locales" más habituales.
• Redes Ethernet
El protocolo de transmisión (niveles OSI 1 y 2, físico y de enlace respectivamente) utilizado esta definido en
la Norma IEEE 802.3 (CSMA-CD, ISO/IEC 8802.3), conocida popularmente como Ethernet, (aunque
existen algunas diferencias entre ambas). Se trata de una red asíncrona, con acceso aleatorio no
determinista.
Este tipo de redes responde a una topología lógica en bus, pudiéndose implementar sobre topologías
físicas en bus y en estrella, gracias a la electrónica de red disponible.
En la siguiente tabla se describen cronológicamente las distintas variantes de la norma, atendiendo al medio
físico en cada caso.
Norma
Cable Utilizado
Distancia de
Vano
Nodos por
segmento
IEEE 802.3 10BASE-5
IEEE 802.3 10BASE-2 Thin-Net
coaxial grueso
coaxial fino RG-58
500 m
200 m
100
30
IEEE 802.3 10BASE-T
cable balanceado de cobre
100 m
1.024
IEEE 802.3 10BASE-F
fibra óptica
2.000 m
1.024
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• Redes Token-Ring
El protocolo de transmisión (niveles 1 y 2) utilizado esta basado en la Norma IEEE 802.5 (ISO/IEC 8802.5).
Es una red síncrona, con acceso aleatorio determinista.
Este tipo de redes responden a una topología lógica de anillo pudiéndose implementar sobre topologías
físicas en anillo y en estrella, gracias a la electrónica de red disponible.
El tipo de cableado es de par trenzado (máximo 100 m de vano) o fibra óptica El protocolo de transmisión
utilizado permite velocidades de transmisión de 4 y 16 Mbps.
• Redes FDDI
La norma FDDI (Fibre Distributed Data Interface) ha sido desarrollada por el comité X3T9.5 del ANSI
(American National Standards Institute).
La normativa FDDI prevé la construcción de redes con dos anillos de rotación opuesta en fibra óptica
(redundancia). La velocidad de transmisión utilizada es de 100 Mbps. FDDI emplea un algoritmo de paso de
testigo (token passing) para el envío de paquetes.
La estructura de doble anillo proporciona un mecanismo de tolerancia a fallos (camino de vuelta o backup).
FDDI se considera un esquema de transmisión apropiado para redes de campus y redes troncales de
edificios, donde se precisan grandes anchos de banda, funciones de gestión de red y tolerancia a fallos y
sobre todo mayores distancias (hasta 2-3 Km.).
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Redes Token-Ring
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Redes FDDI
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3.2.3. Tecnologías recientes en redes de área local
Están ya muy extendidas nuevas tecnologías de transmisión, que pretenden aumentar el ancho de banda
disponible, como respuesta a las necesidades actuales de tratamiento de la información.
Algunas son totalmente nuevas en su concepción, otras amplían el estándar Ethernet, conservando la
compatibilidad y permitiendo mayores velocidades de transmisión.
•
•
•
•
•
Tecnología FastEthernet
Tecnología 100 VG-Any-LAN
Tecnología ATM
Conmutación LAN de nivel 2
Otras tecnologías emergentes
¾FastEthernet
La Fast Ethernet Alliance aglutina a un conjunto de fabricantes que están impulsando nuevas normas de
transmisión, para asegurar el mantenimiento de los protocolos actuales y el software que corren en los
adaptadores Ethernet de las estaciones de trabajo que hoy en día ya existen.
Entre estas se encuentra lOOBase-T, cuyas principales características son:
•
•
•
Soporte de tramas Ethernet (IEEE 802.3)
Velocidad de transmisión de 100 Mbps
Diámetro máximo de la red sin repetidores de 200 m.
Soporte para cable de pares trenzados balanceados (apantallados y sin apantallar), enlaces clases C y D.
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La capa física inevitablemente cambia, existiendo varias propuestas para su gestión (competitivas e incompatibles)
como son lOOBase-TX (utiliza 2 pares, con señalización análoga a FDDI) y 100Base-T4 (que necesita los cuatro
pares, tres para transmisión/recepción y uno para señalización).
¾1OOVG-AnyLAN
Esta tecnología se encuadra dentro del estándar IEEE 802.12. Las características de esta norma son:
•
•
•
•
Gestión de tramas Ethernet.
Velocidad de Transmisión de 100 Mbps
Diámetro máximo de la red, 2000 m.
Soporte sobre cables de pares trenzados balanceados (apantallados y sin apantallar) en
enlaces de clases C y D.
Las redes Ethernet convencionales y las redes Token Ring se conectan mediante Bridges a la Red 100 VGAnyLAN.
A nivel físico, 100 VG-AnyLAN utiliza los cuatro pares, para conformar 4 canales de transmisión de 25 Mbps, lo
que da como resultado los 100 Mbps totales.
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¾1OOVG-AnyLAN
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ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode), es una técnica de conmutación que admite voz y datos en un formato de
paquetes. Estos paquetes son de longitud fija y reducida y se denominan "celdas".
La velocidad de transmisión que permite ATM es de 155 Mbps (sobre STM1), válida para la explotación de aplicaciones
multimedia.
También hay un estándar ATM a 622 Mbps (sobre STM4), más adecuado para backbones.
ATM se caracteriza por la facilidad de integración de aplicaciones sobre un único protocolo permitiendo aquéllas que
requieren sincronismos (voz e imagen).
¾
Conmutación LAN (Switched LAN) de Nivel 2
Un equipo conmutador o switch establece una discriminación por direcciones MAC dentro de una misma LAN.
Así se puede "segmentar" la red de tal forma que unos segmentos no 'Ven" a los otros, salvo para las transacciones
de información cruzadas. Este procedimiento tiene dos importantes consecuencias:
• Establece una conexión con ancho de banda dedicado a cada nodo de la red que se conecta al switch, lo
que se utiliza para equipos servidores.
• Evita la congestión de la red: la microsegmentación discrimina tráficos.
Las LAN conmutadas están teniendo gran éxito gracias a estas características, contando con implementaciones
disponibles para Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI y Token Ring. Siendo las tres primeras las que más
éxito han tenido.
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ATM
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Actualmente muchos de los concentradores o hubs implementan simultáneamente la conmutación (switch-hub),
mejorando los anchos de banda disponibles por equipo.
También existen conmutadores de Nivel 2 802.1q/802.1p que tienen capacidades de configuración de redes
virtuales (VLAN) y calidad de servicio a lo largo de múltiples conmutadores.
Con estas facilidades se pueden crear segmentos virtuales de usuarios con características similares a los grupos
cerrados de usuarios. Existen varias técnicas de asociación a una VLAN: por puerto, por dirección MAC, por filtros
y por login de usuario. La asignación por puertos es la más común.
Tendencias dominantes
La tendencia que claramente ha tenido más éxito es la utilización de Fast Ethernet, frente a ATM y lOOVGAnyLAN.
El gran éxito de Fast Ethernet ha sido debido, entre otras razones, a su facilidad de migración a partir de
redes Ethernet, en un mercado dominado por este estándar debido a su bajo coste y facilidad de gestión.
Inicialmente se usó para constituir el troncal y la conexión con los servidores y ha ido expandiéndose hasta
el usuario final.
El uso de ATM ha crecido, sobre todo en grandes redes, pero a un ritmo muy inferior al de Fast Ethernet. No
obstante, como comentábamos arriba, ATM cuenta con la baza del sincronismo para instalar aplicaciones de
voz e imagen (puede grantizar unos valores para los parámetros de calidad de servicio – tasa binaria, retardo
máximo, ...).
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¾Otras tecnologías emergentes
Las exigencias de mayor ancho de banda siguen haciendo que se desarrollen soluciones para poder aumentarlo.
Actualmente podríamos destacar tres tecnologías: tecnología Gigabit Ethernet, tecnología WLAN y Conmuación
LAN de Niveles 3 y 4 .
• Gigabit Ethernet
Aprobada y normalizada por IEEE. Características:
• Implementación orientada en principio a la utilización de fibra aunque ya hay soluciones para cobre.
• Ancho de banda de 1 Gbps..
• Utiliza los paquetes del estándar 802.3 - Ethernet.
• El estándar IEEE 802.3Z Gigabit Ehternet especifica una longitud máxima de cable de 550 metros
para la fibra multimodo y de 5 Km para la monomodo.
• IEEE 802.3ab especifica el estándar de interfaz de cobre lOOOBase-T.
Actualmente se utiliza sobre todo para los enlaces troncales y conectar servidores, aunque no se descarta
que en un futuro pueda ser utilizada por los usuarios finales.
Aunque se perfila como gran competidor a considerar frente a la tecnología ATM a nivel económico (ya que
el precio de la tarjeta es inferior al de una ATM a 155 Mbps), aún tiene algunas pegas en lo referente a
integrar aplicaciones síncronas.
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• Conmutación LAN de Nivel 3 (Nivel de red)
Tiene todas las ventajas de la conmutación de nivel 2 y adicionalmente realiza labores de enrutamiento de
paquetes. En muchas redes se hace sobre direccionamiento IP.
Existen dos tipos de conmutación:
Cut-Through: Reenvía toda la trama antes de recibir todo el contenido (una vez que la dirección destino se ha
comprobado). Características:
-
Latencia muy baja
Reenvía los fragmentos ocasionados por colisiones
Reenvía tramas con errores
Excelente en entornos donde la latencia tiene prioridad sobre el control de errores
Store-and-Forward: Almacena toda la trama antes de conmutar. Características:
-
Incrementa la latencia ya que se debe considerar el tiempo de almacenamiento de la trama
-
Excelente donde deba aplicarse almacenamiento de las tramas (Acceso al servidor, conexión al
Backbone).
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•
Conmutación de Nivel 4 (Nivel de transporte) y superiores
Este conmutador inspecciona el segmento a nivel 4 para recabar información de la aplicación que creó el
paquete (SNMP, FTP,...) para permitir el filtrado y la priorización de paquetes según las políticas establecidas por el
usuario. En muchas redes se hace sobre los segmentos TCP.
Esta tecnología tiene una aplicación bastante interesante en los llamados 'balanceadores de carga', equipos
encargados de repartir la carga ente los distintos servidores que se conectan a ellos. Optimizan el rendimiento de
aquéllos en servicios como el de comercio electrónico, donde las peticiones de compra se realizan sobre dos o más
servidores.
WLAN: LAN inalámbrica (Wireless LAN)
Surgen varias posibilidades tecnológicas que permiten la constitución de redes de área local inalámbricas. Las
más destacadas son: Open Air, HiperLAN, WaveLAN, HomeRF, Bluetooth y por supuesto las soluciones basadas
en el estándar del IEEE 802.11.
IEEE 802.11 especifica la capa física, la capa de control de acceso al medio (MAC) y la arquitectura
básica. En lo que se refiere a seguridad y privacidad, proporciona una mecanismo de autenticación de usuario
llamado WEP (Wired Equivalent Privacy).
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En la siguiente tabla se muestran los estándares más destacados en la actualidad y las distintas características
asociadas a ellos.
Estándar
802.11b
802.11a
802.11g
HiperLAN/2
Organismo
IEEE
IEEE
IEEE
ETSI
Finalización
1999
2002
2003
2003
Banda de frecuencias
2,4 GHz
5 GHz
2,4 GHz
5 GHz
Tasa máxima
11 Mbit/s
54 Mbit/s
54 Mbit/s
54 Mbit/s
DSSS/FHSS
OFDM
OFDM
OFDM
Interfaz aire
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Cable Type
Common Applications
UTP Category 1
Signaling, door bells, alarm systems
UTP Category 2
Digital phone systems, Apple LocalTalk
UTP Category 3
10Base-T, 4Mbps Token Ring
UTP Category 4
16Mbps Token Ring
UTP Category 5
100Base-TX, 1000Base-T
UTP Category 5e
100Base-TX, 1000Base-T
UTP Category 6[*]
100Base-TX, 1000Base-T
UTP Category 7[*]
100Base-TX, 1000Base-T
Backbone UTP cable
Analog and digital voice applications
Shielded twisted-pair (STP)
4Mbps and 16Mbps Token Ring
Screened twisted-pair (ScTP)
100Base-TX, 1000Base-T
Coaxial RG-8
Thick Ethernet (10Base-5), video
Coaxial RG-58
Thin Ethernet (10Base-2)
Coaxial RG-59
CATV
Coaxial RG-6U
CATV, satellite, HDTV, cable modem
Coaxial RG-6U Quad Shield
Same as RG-6 with extra shielding
Coaxial RG-62
ARCnet, video, IBM 3270
[*]Category
6 and 7 requirements are under development and are not ratified Standards.
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3.3.3. RDSI
La utilización de un Sistema de Cableado Estructurado para disponer de tomas RDSI en cualquier punto de la
oficina se puede realizar implementando los tres tipos de configuración previstos en la normativa RDSI.
Configuraciones admisibles para acceso básico RDSI (2B+D):
Configuración Punto a Punto (So point to point)
Esta configuración prevé solamente un terminal, y la distancia máxima nominal es de 1.000 metros, con
lo que en un sistema de Cableado Estructurado nunca vamos a tener restricciones por distancia dentro de
un mismo edificio.
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Configuración de Bus Pasivo Corto (So bus)
En esta configuración los usuarios RDSI pueden estar conectados en cualquier punto del bus. Pero hay que
tener en cuenta la terminación del mismo con resistencias de 100 Ohmios entre los pares 1 y 2 (pines 4-5 y
3- 6). Esta configuración admite un máximo de 8 terminales.
La normativa RDSI establece unas restricciones de distancia para este bus de 200 metros, para unos
tiempos máximos de retardo de propagación de ida y retomo de 14 microsegundos en unas frecuencias en
torno a los 100 KHz. Las características de transmisión de los enlaces clase B y superiores garantizan estos
retardos. En Clase D, son inferiores a 1 microsegundo a 30 MHz, lo que permite que esa cota de distancia
pueda ser mayor en la práctica.
Bus pasivo corto
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Bus pasivo corto en “Y”
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La misma normativa restringe la longitud del latiguillo del puesto de trabajo a 10 metros, distancia coincidente con la del
cableado estructurado, y el número de usuarios máximo permitido es de ocho.
En esta configuración es conveniente la utilización de la alimentación suplementaria suministrada a través de los pares
libres.
Configuración de Bus Pasivo Extendido (So bus extended)
En esta configuración se termina el bus de la misma forma que en la anterior. Pueden utilizarse según la normativa
RDSI distancias comprendidas entre 100 y 1000 metros.
El tiempo de propagación máximo permitido para ida y retorno está limitado a 2 microsegundos para frecuencias en
torno a 100 KHz, lo que se cumple para enlaces Clase B o superiores.
Si bien la norma establece que una longitud razonable son 500 metros con distancias diferenciales entre usuarios de
25 a 50 metros, deja abierto a cada Compañía proveedora del servicio la combinación entre longitud total, distancia
diferencial entre usuarios y número de éstos. Esta configuración sólo admite 4 terminales.
Los enlaces clase B dan soporte a este servicio, pero el empleo de un Cableado Estructurado Clase D permitiría
superar estos límites.
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Bus Pasivo Extendido
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