MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES JULIO PÉREZ FERNANDO YEVES MANUEL CASTRO PABLO LOSADA FRANCISCO MUR JUAN PEIRE ALFONSO DURÁN ANTONIO COLMENAR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE CONTROL http://www.ieec.uned.es/ UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA http://www.uned.es/ UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE CONTROL Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales Ciudad Universitaria, s/n 28040 Madrid - España http://www.ieec.uned.es/ MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES ÍNDICE ÍNDICE ______________________________________ I INTRODUCCIÓN ______________________________ 1 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO ________ 3 SOPORTES DE TRANSMISIÓN ______________________________ 5 Par trenzado _____________________________________________ 6 Cable coaxial ____________________________________________ 11 Fibra óptica _____________________________________________ 19 Ondas radioeléctricas y rayos infrarrojos ____________________ 29 2. NORMALIZACIÓN _________________________ 39 INTRODUCCIÓN __________________________________________ 39 LA NORMA ISO 8802.3 (IEEE 802.3) _________________________ 41 Norma ISO 8802.3 10 base 5 ______________________________ 46 Norma ISO 8802.3 10 base 2 ______________________________ 48 Norma ISO 8802.3 10 broad 36 ____________________________ 49 Norma ISO 8802.3 1 base 5 _______________________________ 50 Norma ISO 8802.3 10 base T ______________________________ 51 Norma ISO 8802.a 10 base F ______________________________ 52 Norma ISO 8802.3 100 base VG ___________________________ 53 Norma ISO 8802.3 100 base T _____________________________ 54 NORMA ISO 8802.4 (IEEE 802.4)_____________________________ 55 NORMA ISO 8802.5 (IEEE 802.5)_____________________________ 58 NORMA IEEE 802.6 (DQDB) ________________________________ 60 ÍNDICE Página i MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMAS FDDI____________________________________________ 63 FDDI ___________________________________________________ 63 FDDI-II _________________________________________________ 69 TPDDI o CDDI ___________________________________________ 70 NORMA ISO 8802.7 (IEEE 802.7)_____________________________ 72 NORMA IEEE 802.9 ________________________________________ 73 NORMA IEEE 802.11 _______________________________________ 75 NORMAS RELATIVAS AL CABLEADO ______________________ 76 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES_____________ 79 ANIXTER_________________________________________________ 80 BELDEN__________________________________________________ 82 BLACK BOX ______________________________________________ 84 DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION _____________________ 86 Cabletrón _______________________________________________ 87 HEWLETT-PACKARD _____________________________________ 89 LUCENT__________________________________________________ 91 RAD______________________________________________________ 93 ÍNDICE Página ii MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES INTRODUCCIÓN Este trabajo, que pretende abarcar el campo de la comunicación entre ordenadores desde el punto físico, es decir, todo lo referente al cableado entre los mismos, se ha estructurado de tal modo que comienza con una descripción de los diferentes medios físicos (tipos de cables) que hoy en día se utilizan para resolver el problema de la conectividad entre ordenadores, dependiendo de la topología de que se trate y también del ambiente en el que se trabaje, ya que de éste depende en gran medida las necesidades existentes de protección contra las interferencias electromagnéticas que puedan presentarse. En los últimos apartados se citan y describen brevemente otros medios que también permiten la comunicación entre ellos, como es el caso de las comunicaciones vía radio, por infrarrojos, etc. En el último capítulo se ha incluido información procedente de catálogos de fabricantes, que muestran los diferentes tipos de cables que hoy en día se pueden encontrar disponibles, así como información técnica sobre los mismos, además de sus direcciones en Internet. INTRODUCCIÓN Página 1 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES INTRODUCCIÓN Página 2 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Uno de los aspectos clave a tener en cuenta cuando se aborda el diseño de una red de área local es el medio físico que transporta la información, ya que condiciona la distancia, la velocidad de transferencia, la topología e incluso el método de acceso. Los principales medios de transmisión utilizados en las redes de área local son: el cable de par trenzado, el coaxial y el de fibra óptica. También se comentaran los enlaces por radio, por su utilización en las redes inalámbricas. Los parámetros más significativos a considerar en la selección del tipo de cable son los siguientes: • Ancho de banda • Longitud • Fiabilidad en la transferencia • Seguridad • Facilidad de instalación • Coste El ancho de banda está definido por el espectro de frecuencias que el medio puede transferir. Cuanto mayor sea el ancho de banda, se puede operar a velocidades de transmisión más elevadas, siendo el CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 3 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES ancho de banda función de las características del cable y de su longitud. Por ello, es más apropiado considerar la figura de mérito "distancia x velocidad", si bien, a efectos de metodología se considerarán los dos factores separadamente. La longitud de un segmento de cable es función del tipo de cable, arquitectura y topología de la red. Normalmente, para cada arquitectura y tipo de cable están definidas las distancias máximas utilizables. La fiabilidad en la transferencia es la característica que determina la calidad de la transmisión, normalmente evaluada en porcentaje de errores por numero de bits transmitidos. Está relacionada con la atenuación, así como por la sensibilidad a las interferencias externas. La seguridad indica el grado de dificultad con que las señales transportadas pueden ser interceptadas. La facilidad de instalación está relacionada con la ligereza y diámetro del cable, así como con su sensibilidad a las operaciones que sobre él se realicen. En fibra óptica, por ejemplo, los optoacopladores son elementos muy críticos, por lo que su instalación y ajuste son complejos. Obviamente, el coste es un criterio determinante en la selección del cable. El cable más económico es el par trenzado, siendo la fibra óptica el más costoso. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 4 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES SOPORTES DE TRANSMISIÓN Entre los numerosos elementos que componen un sistema de cableado, hay uno que es particularmente importante: el soporte físico. La elección del soporte depende de las prestaciones esperadas por el sistema a realizar, puesto que éstas determinan el flujo previsto y, por tanto, el ancho de banda necesario. Es bastante evidente que también pueden intervenir otros criterios, entre los cuales se puede citar a título de ejemplo, el coste o la necesidad de utilizar un cableado ya existente (es decir, en el caso donde un cableado está ya presente en la organización a la que está destinada la red). Los principales soportes utilizados en el ámbito de las transmisiones son el hilo metálico, el cable coaxial, la fibra óptica y las ondas hertzianas. Tienen características muy diferentes, tanto en materia de ancho de banda como de volumen ocupado, atenuación o coste. En cuanto a éste último, hay que tener en cuenta en su evaluación no sólo el precio intrínseco del soporte, sino también el de los equipos necesarios para la transferencia de información sobre él, su instalación, mantenimiento y duración. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 5 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Par trenzado Este soporte, basado en hilos eléctricos, a menudo se utiliza para conectar el acoplador de una red local al terminal, o al soporte físico propiamente dicho, en distancias cortas. Puede utilizarse para enlaces punto a punto o multipunto. Los hilos eléctricos pueden ser utilizados de varias formas. Generalmente, se encuentran en forma de par de hilos de cobre (o a veces aluminio), con un diámetro inferior al milímetro, protegidos por una cubierta aislante, dispuestos en espiral, que constituye lo que comúnmente se llama par trenzado. Se trata del soporte de transmisión más sencillo y más utilizado. Cada par está envuelto por una cubierta de un color determinado. Las interferencias eléctricas (diafonía) entre los dos hilos se minimizan por el hecho de estar trenzados. Los pares trenzados generalmente se agrupan en cables multipares, donde se pueden encontrar cables de 2, 4, 6, 8, 14, 25, 28, 56, 112, 224, ó hasta 300 pares. Los cables a menudo están protegidos por una cubierta de PVC (PoliCloruro de Vinilo) de un espesor aproximado de 1 mm. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 6 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES La atenuación observada en estos cables es inferior a 10 dB/km para una frecuencia de 100 kHz (el debilitamiento o atenuación es una característica del cable, proporcional a su longitud y que varía de la misma forma que el cuadrado de la frecuencia utilizada). Se puede obtener una atenuación más débil aumentando la impedancia característica del cable (que varia aproximadamente como la inversa de la raíz cuadrada de la frecuencia, pero que, en cambio, es independiente de la longitud del cable); ésto se consigue variando el espesor o la naturaleza del aislante (así se actúa sobre la capacidad del cable). Existen cables de diferentes calidades: • pares trenzados blindados y sin blindar (a menudo llamados STP, de Shielded Twisted Pair, y UTP, de Unshielded Twisted Pair); • pares trenzados, con y sin pantalla; • pares trenzados protegidos contra el fuego y el agua. Los pares sin blindar están rodeados simplemente por un aislante. El blindaje de un par trenzado, constituido por una trenza metálica (de hilo de cobre estañado), garantiza la protección contra las radiaciones electromagnéticas externas (interferencias a bajas frecuencias, inferiores a 10 MHz). CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 7 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Debido a este blindaje, el cable puede funcionar en entornos relativamente perturbados. Sin embargo, el blindaje tiene el inconveniente de que la señal pierde mas rápidamente su energía y para su buen funcionamiento necesita la puesta a tierra de la totalidad del blindaje, llegando hasta el terminal. Se requiere así que toda la cadena de conexión de tierras este correctamente realizada, sin olvidar su mantenimiento posterior. En otras palabras, una red blindada debe ser de muy buena calidad, de lo contrario, se corre el riesgo de que se comporte mucho peor que una red más barata sin blindar. Se puede observar que muchos sistemas de cableado no tienen previstas tomas que permitan la prolongación de la tierra hasta el terminal, lo que le resta casi todo su interés al blindaje. La tendencia actual va encaminada hacia cables sin blindar, puesto que son mucho menos caros de instalar y de mantener, y con prestaciones completamente satisfactorias para realizar redes locales de alto rendimiento. El apantallado es una simplificación del blindaje, la pantalla esta constituida por una fina lamina de aluminio y poliéster que protege el par trenzado contra las perturbaciones radioélectricas de frecuencias superiores a 1 MHz. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 8 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Los cables apantallados incluyen un hilo de continuidad de la pantalla (masa). Para que sea eficaz, la pantalla debe estar conectada a tierra en cada uno de sus extremos. Se puede observar que el apantallado y el blindaje pueden ser utilizados conjuntamente. El par trenzado puede utilizarse tanto para transmisión analógica como digital. Es particularmente idóneo para transmisiones de corta distancia; si la longitud del hilo es pequeña (inferior a 1 km), puede trabajarse con un flujo de varios centenares de kbit/s, sin que el índice de errores adquiera valores inadmisibles. Para distancias aún más cortas, se pueden alcanzar sin dificultad velocidades de varios Mbit/s y hasta 100 Mbit/s. Su reducido diámetro facilita su instalación a través de conductos estrechos; sin embargo, en cables desde 0,4 a 1 mm de diámetro, se produce una importante atenuación de las señales transportadas (varias decenas de dB por MHz y km), lo que limita la relación entre el ancho de banda y la distancia. Los pares trenzados se utilizan sobre todo en redes departamentales (o redes capilares) donde se han convertido en un estándar. Se han hecho grandes progresos sobre este tipo de soporte, permitiendo alcanzar en la actualidad velocidades de flujo superiores a 10 Mbit/s. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 9 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES En cambio, un inconveniente de los pares trenzados es su sensibilidad a las perturbaciones externas. Su instalación requiere precauciones en cuanto al aislamiento de cara a las perturbaciones provocadas por los tendidos de red que soportan una elevada corriente. Se puede mejorar la calidad de este medio con una cubierta exterior. El par trenzado se puede encontrar principalmente en los sistemas de autoconmutación privados, pero también se utiliza como soporte de red local informática, como, por ejemplo, es el caso de la red IBM. Ampliamente utilizado para la conexión de aparatos telefónicos, es un soporte que durante mucho tiempo no ha sido bien considerado por el sector informático, estando actualmente su uso ampliamente extendido. Se le encuentra en muchas instalaciones, por ejemplo, en Lattisnet (de Synoptics) o Starlan. La mayoría de los sistemas de cableado departamental, es decir, a partir de un repartidor de planta, utilizan cuatro pares de hilos trenzados. Por ejemplo, 4 pares de 6/10 en el caso del cableado Bull (BCS) u Open Link, de Digital. El par trenzado es el origen de una norma internacional, la red IEEE 802.3 10 base T (T por Twistedpair). CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 10 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Cable coaxial El cable coaxial está constituido por dos conductores cilíndricos concéntricos separados por un aislante. El cable central se llama alma y el conductor externo recibe el nombre de trenza metálica o malla. Los ingenieros en electrónica han demostrado que la relación entre los diámetros de los dos conductores debe ser de 3,6. Los diferentes cables están designados por los diámetros de los dos conductores utilizados en mm. Los dos más normales son los cables 2,6/9,5 mm y 1,2/4,4 mm, cuyas características de atenuación se resumen en la tabla 1.1. Tabla 1.1. Atenuación de cables coaxiales. a) Cable 2,6/9,5 mm b) Cable 1,2/4,4 mm Frecuencia Atenuación Frecuencia Atenuación 1 MHz 2,35 dB/km 1 MHz 5,25 dB/km 2,5 MHz 3,71 dB/km 4 MHz 10,50 dB/km 8,3 MHz 6,77 dB/km 6 MHz 12,85 dB/km 12 MHz 8,15 dB/km 12 MHz 18,20 dB/km CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 11 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Estos tipos de cables se utilizan en frecuencias hasta los 12 MHz. Para las frecuencias mayores (hasta 60 MHz), se han creado dos nuevos tipos de pares: el cable 3,7/13,5 mm, (con atenuación de 13,65 dB/km a 60 MHz), y el cable 2,8/10,2 mm, (cuya atenuación es de 18 dB/km a 60 MHz). El cable coaxial es un soporte que tiene un ancho de banda muy amplio, pudiendo soportar un trafico muy elevado (del orden de los 100 Mbit/s). Es muy utilizado y permite, gracias a su autoaislamiento, limitar las perturbaciones debidas a ruidos externos. Sin embargo, si éstos adquieren magnitudes importantes, pudiera ser necesario incorporar algún tipo de blindaje. Igual que los pares trenzados, los cables coaxiales pueden ser agrupados para formar cables de mayor capacidad, pudiendo por ejemplo, tener dos cables coaxiales dentro de una misma cubierta de PVC. El cable coaxial se emplea también para largas distancias. Existen diferentes estructuras de cables, entre las cuales se pueden citar: • el cable twinaxial, que incluye dos conductores internos en una misma cubierta en lugar del único clásico. • el cable triaxial, que consta de tres conductores internos. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 12 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Por las mismas razones expuestas para los hilos metálicos, cuanto menor es la distancia de recorrido, mayor será el flujo binario que puede soportar. Para dar una idea de estas velocidades, en un cable coaxial de buena calidad con una longitud de 1 km, se pueden alcanzar flujos superiores a los l00 Mbit/s. Sin embargo, no deben sobrepasarse ciertos limites, al aumentar la atenuación de la señal con la frecuencia. El cable coaxial es un soporte muy utilizado todavía en el ámbito de las redes locales. Su conexión es muy sencilla y también se presta muy bien tanto para enlaces punto a punto como multipunto. Básicamente, existen dos categorías: • impedancia característica de 50 ohmios, de tipo Ethernet “en banda base”, • impedancia característica de 75 ohmios (cable de TV), "banda ancha" o broadband. a) Cable RG 11 Este cable es utilizado en un estándar internacional, la red "10 base 5" del IEEE (ISO 8803.3), cuyo origen es la red Ethernet. Esta denominación ilustra las características de la red (10 Mbit/s, 500 metros con transmisión en banda base) que ofrece un flujo de 10 Mbit/s en segmentos de 500 metros. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 13 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES El cable coaxial utilizado es un cable grueso y pesado, de 50 ohmios de impedancia, que consta de un conductor central rodeado por cuatro capas de blindaje, lo que le permite ser empleado en entornos relativamente perturbados. Este tipo de cable ofrece características eléctricas uniformes y estables en el tiempo. El ancho de banda obtenido (de unos 100 MHz) permite garantizar flujos de varias decenas de Mbit/s. Este soporte permite realizar redes 802.3 compuestas de segmentos de 500 metros de largo como máximo. Para constituir el sistema de cableado, los diferentes tramos pueden ser unidos mediante repetidores. Los parámetros técnicos utilizados para Ethernet (tiempo de propagación de ida y vuelta inferior a 51,2 /µs) hacen que la longitud total de una red Ethernet basada en coaxial resulte inferior a 2.500 m, con 3 repetidores activos. La conexión sobre este cable se realiza mediante una “toma vampiro” de acceso al cable (tipo “grifo”). La toma de tipo “grifo” se rosca sobre el cable y se puede instalar incluso sin interrumpir las transmisiones. Puede ser desmontada y colocada en otro lugar sin más. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 14 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Sin embargo, el cable coaxial grueso es un soporte de dimensiones importantes (diámetro de 5 a 10 mm), presentando una flexibilidad reducida (su radio de curvatura ronda los 25 cm) y cuyo precio es elevado. b) Cable RG 58 Este cable coaxial, denominado igualmente cable Ethernet “fino”, es más delgado que el anterior. Se utiliza en la norma ”10 base 2”, (10 Mbit, 200 m en banda base) o cheapernet (Ethernet a bajo precio). Este cable, menos protegido que el anterior, se aplicó en aplicaciones de oficina, donde los problemas de protección electromagnética no son graves. El cable utilizado en cheapernet es un hilo fino de color marrón o gris, no blindado (thinwire, o cable RG 58). Este soporte ofrece menor resistencia al ruido electromagnético y provoca una atenuación de la señal más importante, lo que limita los segmentos de la red cheapernet a 185 metros. Sin embargo, su diámetro (5 mm) y su flexibilidad (radio de curvatura de 5 cm) facilitan mucho la instalación así como su paso por los conductores existentes. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 15 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Al contrario del cable coaxial grueso, su utilización no necesita cable de derivación para dar servicio a los equipos. Cheapernet, red preconizada por Digital, permite obtener una red Ethernet más barata, pero de distancia y numero de conexiones limitados. El empalme a este cable necesita un conector BNC en T: para poner tomas en T hay que cortar el cable e insertar la T. El equipo que se va a enganchar se conecta en la parte baja de la T. El procedimiento ofrece mas seguridad que las tomas de tipo “grifo” pero requiere un conocimiento previo de los puntos de conexión. El cable RG 58 se utiliza en algunos sistemas de cableado, especialmente propuesto por la empresa Digital. c) Cable de banda ancha (CATV) El empleo de este tipo de cable se utilizó inicialmente en la transmisión de cadenas de televisión por cable. La industria del CATV (Community Antenna TeleVision) es particularmente importante en los Estados Unidos, así como en otros países en los que existen redes cableadas. Se utiliza para el transporte de imágenes animadas; además de otras aplicaciones, como son, por ejemplo, la CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 16 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES vigilancia o la enseñanza asistida por ordenador (EAO). Las frecuencias clásicas transportadas por este tipo de cable están comprendidas entre 5 kHz y 300 MHz, pudiendo sobrepasarse incluso los 500 MHz. En la televisión por cable se utilizan transmisiones analógicas para el envío de programas. Por termino medio, a un cable se le exige que sea capaz de transmitir 30 programas de televisión en color con una mínima distorsión. Esta industria prospera, habiéndose instalado millones de kilómetros de cable. El precio de venta del cable CATV es relativamente pequeño, utilizándose también para redes digitales. Entre sus ventajas se pueden citar: • utilización de una técnica robusta, a toda prueba, que responde a normas estrictas y que puede trabajar en entornos hostiles; • un ancho de banda elevado que permite transportar comunicaciones de las más variadas características: flujos esporádicos, señales analógicas de tipo vídeo, comunicaciones síncronas, etc. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 17 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • posibilidad de transportar señales independientes y de diferentes tipos, simultáneamente, utilizado la técnica de multiplexación de frecuencia; • disponibilidad comercial de aparatos de audio, vídeo, transmisión de datos y de UHF/VHF que pueden ser conectados directamente sobre ellos; • experiencia demostrable en numerosas redes de distribución; • fácil reparación en caso de corte; • fácil instalación: posibilidad de conectar equipos sobre el cable sin problemas a través de tomas de tipo “grifo” o tomas en T. Este tipo de cable presenta también algunos inconvenientes: • la necesidad de utilizar modems para cada equipo en las bandas de frecuencia utilizadas, lo que implica costes importantes; • los protocolos de acceso al cable son a menudo complejos; • la heterogeneidad de los materiales y de las modulaciones de transmisión impide la integración del conjunto. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 18 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Fibra óptica La fibra óptica está considerada aún como una tecnología relativamente nueva con respecto a los otros soportes. Su ya extendida utilización, se encuentra en plena evolución. Contrariamente a los soportes anteriores, en los que la señal de información se transmite en forma de corriente eléctrica modulada, se utiliza un haz de luz modulado. Una guía cilíndrica de diámetro muy pequeño (de 10 a 300 µm), recubierta por un aislante, transporta la señal luminosa. El haz de luz se propaga por el núcleo de la fibra. El diámetro exterior varía entre 100 y 500 µm. Hubo que esperar hasta los años 60 y a la invención del láser para que este tipo de transmisión se desarrollase. Existen tres tipos de fibras, diferenciándose por el índice de refracción de los materiales que la constituyen y el diámetro de su núcleo: • fibra multimodo de índice escalonado; • fibra multimodo de índice gradual; • fibra monomodo. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 19 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES a) Fibras multimodo de índice escalonado Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a partir de vidrio con una atenuación de 30 dB/km, o plásticas, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen un ancho de banda que llega hasta los 40 MHz por kilometro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice escalonado. Si se considera un rayo luminoso que se propaga siguiendo el eje de la fibra y un rayo luminoso que debe avanzar por sucesivas reflexiones, ni que decir tiene que a la llegada, esta segunda señal acusará un retardo, que será tanto más apreciable cuanto más larga sea la fibra óptica. Esta dispersión es la principal limitación de las fibras multimodo de índice escalonado. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 20 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Su utilización a menudo se limita a la transmisión de información a cortas distancias, algunas decenas de metros y flujos poco elevados. Su principal ventaja reside en el precio más económico. b) Fibras multimodo de índice de gradiente gradual Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen un ancho de banda que llega hasta los 500 MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la misma. La fibra multimodo de índice de gradiente gradual de tamaño 62,5/125 µm (diámetro del núcleo/diámetro de la cubierta) está normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de fibras: • multimodo de índice escalonado 100/140 µm; CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 21 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • multimodo de índice de gradiente gradual 50/125 µm; • multimodo de índice de gradiente gradual 85/125 µm. c) Fibras monomodo Potencialmente, este último tipo de fibra ofrece la mayor capacidad de transpone de información. Tiene un ancho de banda del orden de los 100 GHz/km. Si bien los mayores anchos de banda se consiguen con esta fibra, también es la más compleja de instalar. Sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se la ha dado el nombre de monomodo, (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 µm. Si el núcleo esta constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 22 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y entrañan dificultades de conexión que aún no se controlan completamente. d) Características de las fibras ópticas Generalmente, las fibras ópticas se agrupan para formar cables ópticos de 2, 4, 6, 144 ó 900 fibras. Se trata de un soporte particularmente eficaz para enlaces digitales punto a punto. Los enlaces multipunto realizados mediante acopladores o estrellas ópticas se encuentran aún en el ámbito de laboratorio. Sobre fibra óptica se puede transmitir en banda base (la información es transmitida por presencia o ausencia de intensidad luminosa) o en analógico (por modulación de la amplitud de la intensidad luminosa). La fibra óptica presenta muchas ventajas: CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 23 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • un ancho de banda muy elevada, lo que permite flujos muy altos (del orden del GHz); • pequeño tamaño, ocupa poco espacio; • gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. • gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilometro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional; • presenta una inmunidad completa a las perturbaciones que provengan de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo, etc.; • gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción; además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren de un elevado nivel de confidencialidad; • un aislamiento galvánico natural del cable; CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 24 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • no produce interferencias; • insensibilidad a los parásitos, por lo que se utiliza principalmente en entornos industriales muy perturbados (por ejemplo, en los túneles del metropolitano). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica; • una atenuación lineal muy pequeña, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios; • un valor pequeño de atenuación independiente de la frecuencia; • gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación); • resistencia al calor, al frío y a la corrosión; • facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 25 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Sin embargo, presenta algunos inconvenientes: • no presenta difusión natural (se trata de un soporte unidireccional); • los equipos terminales son costosos; • la necesaria especialización del personal encargado de realizar las soldaduras y empalmes. e) Sistemas de conexión En cuanto a los sistemas de conexión, una conexión óptica necesita un emisor y un receptor óptico. Se pueden considerar diferentes tipos de componentes. La información digital es modulada por un emisor de luz que puede ser: • un diodo electroluminiscente: LED (Light Emitting Diode), que no incluye cavidad láser; • un diodo láser; • un láser modulado. El fenómeno de dispersión es menos acentuado si se utiliza un láser; por consiguiente, éste permite obtener una potencia CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 26 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES óptica superior a la de los LED, pero con un coste mayor. Además, la vida útil de un láser es inferior a la de un diodo electroluminiscente. Sin embargo, su utilización es necesaria en el caso de la fibra monomodo. Se distinguen dos tipos de receptores: • los diodos PIN (Positive Intrinsic Negative); • los diodos de avalancha. Son los componentes extremos (emisores y receptores) los que limitan la velocidad que se puede alcanzar con las fibras. Las conexiones permanentes son realizadas uniendo los extremos finales (por soldadura, pegado, etc.), las provisionales se realizan por medio de conectores o bornes que permiten múltiples conexiones y desconexiones. Existen numerosas redes que utilizan la fibra óptica, como, por ejemplo, la Matracom 6500 (antigua Carthage). Algunas aplicaciones representan un mercado potencial para la fibra óptica, como pueden ser: • aplicaciones militares, que requieren un alto nivel de seguridad; CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 27 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • aplicaciones en entornos industriales, que trabajan en ambientes muy perturbados; • aplicaciones en redes a bordo de naves (aviones, barcos, etc.), que tienen problemas de espacio y peso. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 28 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Ondas radioeléctricas y rayos infrarrojos Estas técnicas, al contrario que las anteriores, están exentas de los problemas del soporte: no hay soporte físico. a) Ondas radioeléctricas Las ondas radioeléctricas corresponden a frecuencias comprendidas entre los 10 kHz y 300 GHz. Pueden ser difundidas o directivas. En el primer caso, un emisor puede transmitir a receptores geográficamente dispersos. Para la transmisión de datos, la calidad de las emisiones es pequeña. En el segundo caso, por encima de los 500 MHz y hasta los 40 GHz aproximadamente (haces hertzianos), la transmisión tiene lugar de un emisor único hacia un destinatario también único. Estos haces son utilizados especialmente en transmisiones vía satélite. La necesidad de direccionar la radiación exigida para concentrar la energía y el ancho de banda de la señal obligan a utilizar solamente CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 29 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES frecuencias superiores a 0,8 GHz para los enlaces hertzianos. Este tipo de ondas se propagan como los rayos de luz. Dado que la curvatura terrestre resulta un obstáculo, incluso en ausencia de cualquier relieve, es necesario disponer de repetidores cada 100 km por termino medio. Por encima de los 40 GHz se pueden utilizar los guiaondas. En efecto, para longitudes de onda inferiores al centímetro, las gotas de agua de la atmósfera forman una barrera y las series pueden resultar muy atenuadas. El principio del guiaondas es el siguiente: la señal es radiada por una pequeña antena, como un emisor, en el interior de un conducto metálico que guía las ondas electromagnéticas y las dirige hasta el receptor. El ancho de banda utilizable es superior a los 50 GHz, lo que puede permitir una vía de flujo binario diez veces superior a la permitida por los haces hertzianos. Sin embargo, la implementación de los guiaondas puede resultar muy compleja. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 30 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES No obstante, se pueden utilizar estas ondas (> 40 GHz) en espacios abiertos, especialmente en entornos de redes locales: se implantan redes sin hilos (en el ámbito de cada sala o habitación) unidas entre ellas por una red filiar que permita atravesar paredes y suelos. En cuanto a las diferentes clases de ondas, se emplean las denominaciones que se muestran en la Tabla 1.2. Tabla 1.2. Diferentes clases de ondas. Frecuencias Denominación Denominación anglosajona (ondas ...) 30 kHz - 300 kHz kilométricas VLF (Very Low Frequencies) 300 kHz - 3 MHz hectométricas MF (Middle Frequencies) 3 MHz - 30 MHz decamétricas HF (High Frequencies) 30 MHz - 300 MHz métricas VHF (Very High Frequencies) 300 MHz - 3 GHz decimétricas UHF (Ultra High Frequencies) 3 GHz - 30 GHz centimétricas SHF (Supra High Frequencies) 30 GHz - 300 GHz milimétricas EHF (Extremely High Frequencies) La atribución de una u otra banda de frecuencia (o longitudes de onda) para uno u otro servicio está en función de la situación existente, de las ganas de contentar a todo el mundo y de reservar las longitudes de onda más CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 31 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES apropiadas para el uso que se contempla. Las gamas más importantes de distribución de las ondas se pueden ver reflejadas en la Tabla 1.3. Tabla 1.3. Gamas más importantes de distribución de ondas. Gama Aplicación 10 kHz - 160 kHz comunicaciones radiotelegráficas 160 kHz - 255 kHz radiodifusión (grandes ondas) 255 kHz - 525 kHz comunicaciones radiotelegráficas 525 kHz - 1.605 kHz radiodifusión 1.605 kHz - 5.950 kHz radiotelefonía 29,7 MHz - 41 MHz radiotelefonía 41 MHz - 41 MHz televisión 68 MHz - 87,5 MHz enlaces radiotelefónicos (modulación de frecuencia) 87,5 MHz - 100 MHz radiodifusión 100 MHz - 162 MHz enlaces radiotelefónicos 162 MHz - 216 MHz televisión 216 MHz - 470 MHz radiotelefonía 470 MHz - 860 MHz televisión y radar 860 MHz - 960 MHz transmisión por haces hertzianos Por encima de los 960 MHz se encuentra una división complicada entre radiotelefonía, transmisión por haces hertzianos, radares, comunicación vía satélite, etc. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 32 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES En particular, las gamas de frecuencias de 3,4 GHz a 4,2 GHz y 7,25 a 7,75 GHz están reservadas a las telecomunicaciones en sentido satélite-tierra y las gamas de frecuencias de 5,725 GHz a 6,425 GHz y 7,9 a 8,4 GHz se reservan a las telecomunicaciones en el sentido tierra-satélite. Las transmisiones de datos por ondas radioeléctricas, es decir, hasta aproximadamente los 500 MHz, apenas se producen. En efecto, numerosas experiencias han demostrado que apenas se pueden sobrepasar flujos de 100 kbit/s, realmente poco en comparación con el espacio espectral ocupado a estas frecuencias. En cambio, los haces hertzianos permiten flujos muy grandes y su empleo es interesante entre lugares alejados entre los cuales otro tipo de cableado resultaría demasiado caro, o bien para conectar equipos portátiles. Sin embargo, los equipos de los extremos son caros y el modo de transmisión vulnerable (sensibilidad a las perturbaciones externas, a la polución de las ondas). Se utilizan para enlaces entre edificios. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 33 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES b) Enlaces por infrarrojos Los enlaces por infrarrojos (> 300 GHz) están, como las ondas radioeléctricas de frecuencias superiores a los 40 GHz, principalmente limitadas al perímetro de una sala (se trata de una emisión directiva, perturbada por los obstáculos). Raramente se utilizan para enlaces entre edificios y, llegado el caso, la emisión se efectúa mediante un láser. Para aplicaciones interiores se utilizan los diodos LED. A este tipo de soporte, reservado principalmente para enlaces a larga distancia, se le esta prestando atención desde hace algún tiempo en aplicaciones de redes locales. En efecto, se observa que aparecen en el mercado numerosas CLAN (Cableless o Cordless Local Area Networks: redes locales sin hilos) cuya mejor baza reside en su gran flexibilidad (los elementos son fácilmente reubicables). Esta flexibilidad ofrece grandes posibilidades, tales como la instalación provisional o en locales que no ofrezcan ninguna infraestructura de cableado. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 34 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Sin embargo, estas redes locales radioeléctricas no pueden hacer la competencia a las redes cableadas debido a su precio poco competitivo y al reducido numero de frecuencias disponibles. Existen algunos fabricantes que ofrecen redes de este tipo: • Motorola, con la red Altair. Es una red monofrecuencia (18 GHz) que soporta Ethernet; su alcance es de 30 a 100 m; tiene un ancho de banda de 10 Mbit/s, y soporta hasta 32 terminales. • NCR, con la red WaveLAN, que utiliza un método de acceso parecido al de Ethernet: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). En los Estados Unidos, WaveLAN funciona en una banda de frecuencias que ronda los 915 MHz (902-928 MHz). En Europa, NCR ha presentado una versión de WaveLAN que trabaja en la banda de los 2,4 y 2,5 GHz, recomendada por el instituto ETSI (European Telecommunications Standards Institute), incluida en el marco de la norma AIRLAN. En Francia, la instalación de una red de CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 35 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES este tipo requiere la autorización de la DRG (Direction de la Réglementation Générale), en razón de las frecuencias utilizadas que actualmente están reservadas para fines militares. Dado que la red WaveLAN soporta Ethernet y Token Ring, utiliza la técnica de ensanche del espectro; tiene un alcance que puede llegar a los 180 m, y soporta un centenar de terminales con un flujo de 2 Mbit/s. • Olivetti, con la red NET3 (Net Cube), presenta una red conforme a la norma DECT (Digital European Cordless Telecommunications). NET3 utiliza dos bandas de frecuencias distintas: 1,88 GHz y 1,9 GHz, soporta una treintena de terminales y ofrece un flujo de 1 Mbit/s con un alcance que llega al centenar de metros. • BICC Communications, con la red InfraLAN, que esta basada en la transmisión por infrarrojos. InfraLAN es utilizada para enlaces entre edificios, soporta Token Ring y permite flujos de 4 Mbit/s a 16 Mbit/s a una distancia de un kilómetro. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 36 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES El interés apuntado para este tipo de redes no sólo se está plasmando en el desarrollo de una serie de normas, sino también por proyectos europeos que investigan en este campo, como es el caso del proyecto RACE 10.43, o de los diversos proyectos dentro del área de Telematics. CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 37 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES CAPÍTULO 1. NOCIONES BÁSICAS - PRECABLEADO Página 38 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES 2. NORMALIZACIÓN INTRODUCCIÓN Ya anteriormente se adelantaban las actividades de normalización del Comité IEEE 802 para redes locales. A continuación, se van a describir más detalladamente estas normas. Las funciones de nivel 1 (nivel físico) del modelo de referencia OSI, se realizan mediante un aparato denominado MAU (Medium Access Unit, unidad de acceso al soporte). Estas funciones especialmente incluyen: • la codificación y decodificación de datos; • la sincronización; • el reconocimiento de tramas. A nivel de transmisión entre el soporte físico y el medio propiamente dicho, hay dos técnicas que actualmente son objeto de normalización: • transmisión en banda base; • transmisión en banda ancha, sobre cable tipo CATV. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 39 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Las velocidades de transmisión estándar para la red local son de 1, 5, 10 y 20 Mbit/s. El nivel MAC (Medium Access Control) ofrece un servicio de acceso al soporte que está definido por la norma ISO 10 039. Existe, como para todos los niveles primarios de servicio, para permitir que el nivel LLC (Logical Link Control) solicite los servicios de transmisión del nivel MAC. El nivel ISO 8802.1 trata de la relación entre la arquitectura de las redes locales con el modelo ISO y, en particular, de la división del nivel de enlace en dos subniveles: MAC y LLC. El control de la emisión y de la recepción de las tramas es realiza por el nivel LLC que ha sido objeto del estándar ISO 8802.2. En este apartado se van a presentar algunas de las normas propuestas para las redes locales, así como los trabajos de la ANSI para el FDDI. Algunas de estas normas se encuentran aun en fase de desarrollo. Sin embargo, se cree indispensable hacer un recorrido por ellas, ya que estas redes a menudo son la base de muchos sistemas de cableado. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 40 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES LA NORMA ISO 8802.3 (IEEE 802.3) La norma ISO 8802.3, que deriva de proposición IEEE 802.3, describe una red local banda base a 1 Mbit/s ó 10 Mbit/s, utilizando método de acceso de tipo CSMA/CD. En ella definen: • las características mecánicas y eléctricas la conexión de un equipo al soporte comunicación; • la gestión lógica de las tramas; • el control de acceso al soporte comunicación. la en un se de de de En realidad, no hay una norma única, sino seis normas ISO 8802.3. Estas seis normas definen las condiciones de uso de la técnica misma de acceso, el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), del que se va exponer su principio básico de funcionamiento. El soporte especificado en 1a norma es, bien el cable coaxial, bien el par de hilos trenzados, cuya longitud no debe sobrepasar una distancia (sin repetidor) especificada y que depende de la calidad del cable, siendo el código utilizado el Manchester. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 41 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Las diferencias entre las seis normas provienen del cableado utilizado y, por tanto, de las velocidades que se pueden alcanzar y las longitudes máximas sin repetidor. Estas seis normas son: • ISO 8802.3 10 base 5 • ISO 8802.3 10 base 2 • ISO 8802.3 10 broad 36 • ISO 8802.3 1 base 5 • ISO 8802.3 10 base T • ISO 8802.3 10 base F Hay otras dos normas en desarrollo: • ISO 8802.3 100 base VG • ISO 8802.3 100 base T La técnica CSMA/CD, normalizada por la ISO, actualmente es la técnica de acceso aleatorio más utilizada. Consiste en escuchar la red no sólo antes de la emisión, sino durante la transmisión: un acoplador preparado para emitir, que haya deseado el canal libre, transmite y continua atento al canal, si se produce una colisión, abandona tan pronto como sea posible su transmisión y envía señales especiales llamadas bits de atasco con el fin de que todos los acopladores se enteren de la colisión. Posteriormente, intentará de nuevo su emisión siguiendo un algoritmo, que estará presente en la cadena. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 42 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Esta política conlleva una ganancia de eficacia en comparación con la técnica de simple escucha de la portadora antes de la emisión, CSMA (Carrier Sense Multiple Access), puesto que hay detección inmediata de las colisiones y cancelación de la transmisión en curso. Los acopladores emisores reconocen que se ha producido una colisión, comparando la señal emitida con la que pasa por la línea. Por tanto, las colisiones ya no son reconocidas porque no se reciba confirmación, sino por detección de interferencias. Este método de detección de acceso es relativamente simple; sin embargo, requiere técnicas de codificación lo suficientemente desarrolladas como para poder reconocer fácilmente cuando se produce una superposición de señales. Se utilizan técnicas de codificación diferencial, como el código Manchester diferencial. La técnica de reanudación preconizada por la normalización es la siguiente: cuando una estación inicia el proceso de enviar información, no puede dejar de emitir mientras no se compruebe la ausencia de colisiones. De lo contrario, la estación podría desconectarse creyendo haber realizado con éxito su transmisión. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 43 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES El peor de los casos antes de detectar una colisión es cuando las dos estaciones están situadas en los extremos de la red y cuando la colisión se produce justo en el momento en que la señal llega al receptor. Es necesario que la señal recorra todo el cable, después vuelve a la estación emisora. El tiempo máximo antes de detectar la colisión es, pues, el doble del tiempo de propagación sobre el cable o, lo que es lo mismo, el tiempo de ida y vuelta del cable. Dado que la longitud mínima de la trama se ha definido en 64 bytes, ésto representa 512 bits a emitir a la velocidad de 10 Mbit/s. De ello se deduce que una estación no puede desconectarse durante este periodo de 51,2 µs, que es el tiempo de ida y vuelta sobre el cable. En realidad, este valor es el único inconveniente de una red Ethernet a 10 Mbit/s: el tiempo de propagación de ida y vuelta de la señal no debe sobrepasar los 51,2 µs. El paso por repetidores puede penalizar el tiempo de propagación; en un repetidor, la señal debe ser almacenada y después emitida de nuevo. El tiempo que la señal tarda en atravesar un repetidor a menudo es relativamente largo. Se puede comprobar que la distancia máxima en el caso de que no hubiera repetidor, sería CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 44 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES aproximadamente de 10 kilómetros, a la velocidad de la señal eléctrica (200.000 km/s). La longitud recorrida en el soporte sería, por tanto, de 5 km. Si se añaden repetidores, resulta difícil sobrepasar los 3 km. Hay que señalar que si se hubiera utilizado fibra óptica para montar la red Ethernet, la distancia recorrida hubiera sido aún menor: dado que la velocidad de la luz en una fibra óptica multimodo es de 100.000 km/s, la distancia máxima hubiera sido de 2,5 km en ausencia de repetidores. Por el contrario, en monomodo, donde se alcanzan los 280.000 km/s, la distancia total asciende a casi el triple. Hay que destacar también que si se quisiera desarrollar una red Ethernet de alta velocidad, con una velocidad de 100 Mbit/s, siendo la longitud mínima de la trama de 64 bytes, la distancia máxima entre las dos estaciones más alejadas resulta ridículamente pequeña: del orden de los 250 a 300 metros. Luego, cuanto más rápida es una red, mejor debe soportar la conexión de equipos. Por esta razón, la normalización se orienta más bien hacia técnicas de registro cuando se trabaja con flujos muy elevados. Antes de abordar estas técnicas, se van a presentar las seis normas que regulan la CSMA/CD. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 45 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 10 base 5 La primera norma, ISO 8802.3 10 base 5, indica una técnica CSMA/CD (8802.3), con una velocidad de transmisión de 10 Mbit/s, una emisión en banda base y una distancia máxima sin repetidor de señal de 500 metros. Fue la primera en ser normalizada y corresponde a la clásica Ethernet de cable amarillo. Este cable coaxial de 75 ohmios es un cable blindado de muy buena calidad. La red Ethernet, desarrollada por Xerox, nació de investigaciones efectuadas a principios de los años 70 basadas en técnicas de acceso aleatorio. La estructura topología de la red es de tipo multipunto en bus. Cuando deben conectarse muchas estaciones, se interconectan varios buses entre sí. Se pueden unir dos buses alejados por un enlace punto a punto de 1 km aproximadamente como máximo. Los datos son difundidos hacia el conjunto de las estaciones de la red por repetidores entre los buses. La red Ethernet proporciona el primer nivel de protocolo de la arquitectura ISO y casi la totalidad del segundo: los errores de transmisión son detectados, pero no hay mecanismos de recuperación para corregirlos. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 46 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES La capa de nivel 2 (nivel de enlace de datos) del modelo de referencia OSI define un formato de trama que permite controlar el direccionamiento y la detección de errores a nivel del canal físico. La red Ethernet puede albergar hasta 1.024 estaciones. Para la promoción de este producto, Xerox se asocio con Digital e Intel. En la actualidad, prácticamente todos los grandes de la informática incluyen en su catalogo una red Ethernet. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 47 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 10 base 2 La segunda norma, ISO 8802.3 10 base 2, aún se la conoce con el nombre de Cheapernet, o Ethernet fina (Thin Ethernet). Las características de flujo y de transmisión son las mismas que las de Ethernet amarilla, técnica CSMA/CD a 10 Mbit/s en banda base, pero con una distancia máxima sin repetidor de 200 m. La diferencia se encuentra en el cable coaxial utilizado, que es de 50 ohmios, fino y sin blindar: el RG 58 (cable negro). El coste del cableado es mucho menos elevado que el impuesto por Ethernet con su cable amarillo. Esta es la causa de que la distancia máxima que puede recorrer la señal sin regeneración sea tan solo de 200 metros, según establece la norma ISO 8802.3 10 base 2, aunque, en realidad, la distancia máxima exacta es de 180 metros. Puede tener 5 segmentos como máximo por red y 4 repetidores consecutivos. Otra diferencia que contribuye a bajar el precio de esta Ethernet barata radica en el transceptor, que ha sido diseñado para ir directamente con la toma, lo que evita intercalar una interface. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 48 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 10 broad 36 Esta tercera norma utiliza siempre el CSMA/CD a una velocidad de 10 Mbit/s, pero con un cable coaxial blindado de 75 ohmios; es decir, con un cable de banda ancha (broadband) y para una distancia de 3.600 metros sin ningún repetidor. Son necesarios modems para modular las señales que se transmitan. La distancia máxima entre dos estaciones es exactamente de 3.750 metros y el número máximo de estaciones por red es de 1.024. La calidad de transmisión mejora con las distancias cortas. Las frecuencias utilizadas van desde 41,75 a 59,75 MHz en emisión y 234 a 252 MHz en recepción. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 49 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 1 base 5 La norma ISO 8802.3 1 base 5 utiliza siempre el método de acceso CSMA/CD pero a una velocidad de emisión de 1 Mbit/s en banda base sobre un par de hilos trenzados. Hay que subrayar que aquí ya no se utiliza el cable coaxial. Esta norma corresponde a la red Starlan, cuya arquitectura es en estrella alrededor de un nodo llamado hub (concentrador). Los hubs están conectados entre sí, formando los niveles de una arquitectura en árbol. Al tratarse de una conexión con par de hilos y no de una con cable coaxial, el valor 5 indica el número máximo de nodos que se pueden intercalar entre el usuario (la periferia) y el nodo raíz del árbol y no la distancia máxima que puede existir entre ellos. Como la distancia entre dos nodos típicamente es de 200 metros (en las redes comercializadas), la distancia total desde el usuario hasta el nodo central es de 1.000 metros. Como dos ramas del árbol pueden estar a 180 grados una de la otra, es posible alcanzar una distancia máxima de 2 kilómetros. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 50 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 10 base T La quinta norma, ISO 8802.3 10 base T, es igualmente una norma para Starlan, pero a 10 Mbit/s, adaptada a la comunicación sobre las redes departamentales, cuyo cableado esté formado por pares de hilos trenzados sin blindar (de 0,5 a 0,6 mm de diámetro). Se trata también de una estructura arborescente, pero el numero de nodos que se pueden intercalar ya no está especificado. La distancia máxima viene determinada por la técnica de acceso que, por sí misma tiene sus limitaciones que deben ser respetadas, como la de tipo CSMA/CD, que impone la distancia máxima de la red. La distancia entre repetidores es de 200 metros. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 51 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.a 10 base F Esta sexta técnica afecta a una red de 10 Mbit/s de fibra óptica, con una topología idéntica a la de Starlan. El cable de doble fibra puede tener varios diámetros: 50/125, 62,5/125, 100/140. Los nodos son reemplazados por estrellas pasivas o activas que difunden las señales. La distancia entre repetidores es de 2,5 km. El transceptor está adaptado a la fibra óptica y permite detectar numerosas averías hacia la parte terminal. Su utilización está recomendada en entornos perturbados y/o para obtener un nivel de seguridad mayor que en las redes Ethernet. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 52 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 100 base VG Esta norma ISO 8802.3 100 base VG (802.12 del IEEE) permite aumentar muy considerablemente la velocidad de comunicación de la red Ethernet pasando a 100 Mbit/s. Esta red Fast Ethernet, o Ethernet rápida, es siempre en banda base con una distancia entre hubs de 100 metros y una topología idéntica a la de la red ISO 8802.3 10 base T. La distancia máxima de esta red es de unos 500 metros. Los acopladores de esta red son incompatibles con la primera generación de 10 Mbit/s. El método de acceso difiere del que tiene la Ethernet clásica, eliminando los riesgos de colisión por un mecanismo de petición de permiso para emitir (Demand Priority Access Method). Ya no se utiliza el código Manchester, sino un código por bloques: 5B/6B. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 53 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Norma ISO 8802.3 100 base T Esta propuesta está en vías de resultar la nueva norma Ethernet. La norma ISO 8802.3 100 base T (802.14 del IEEE) deriva de la red ISO 8802.3 10 base T, sin embargo, la clase de cable que se utilice no ha sido determinada hasta ahora. Los trabajos a este respecto parecen menos avanzados que los de la norma anterior, sin embargo, estos productos podrían ser anunciados muy pronto. Una treintena de sociedades, entre ellas 3COM, participan en estos trabajos. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 54 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA ISO 8802.4 (IEEE 802.4) La norma ISO 8802.4 describe la implementación de una red local en bus utilizando un control de acceso de tipo testigo. Esta norma ha sido principalmente adoptada para aplicaciones industriales. En este marco particular, es necesario disponer de redes capaces de responder a las demandas de flujos con una seguridad determinada y tener un cableado pasivo, para evitar altos índices residuales de error. El testigo aporta el reparto equitativo del soporte, siendo el bus el encargado de suministrar el soporte pasivo. En esta norma se han especificado: 1) Un cable coaxial CATV de 75 ohmios de tipo RG6 ó RG11 a 1 Mbit/s utilizando el código Manchester con protección contra violación de código. 2) Un cable coaxial de 75 ohmios de tipo RG6 a 1 Mbit/s, 5 Mbit/s ó 10 Mbit/s, que utiliza una técnica de banda ancha con un solo canal y una técnica de modulación de frecuencia continua o FSK continua (Continuos Frequency Shift Keying), donde las correspondencias entre el flujo y el ancho del canal se incluyen en la lista siguiente. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 55 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • 1 Mbit/s para el canal de 1,5 MHz; • 5 Mbit/s para el canal de 6 MHz; • 10 Mbit/s para el canal de 12 MHz. 3) Un cable coaxial CATV de 75 ohmios (RG6 semirrígido), que utiliza una técnica de banda ancha sobre canales entre 5 y 10 MHz para una velocidad de 5 Mbit/s y entre 10 y 20 MHz para una velocidad de 10 Mbit/s. El código es de tipo modulación de frecuencia coherente o FSK coherente (Coherent Frequency Shift Keying). En este sistema ”Token Bus”, un testigo pasa de un emisor a otro según un bucle lógico. El último es el sucesor del emisor. Es decir, que cada acoplador debe conocer cual es su sucesor, así como su predecesor en el bucle lógico. El testigo es de tipo “direccionado”: en el momento del paso del testigo, se le proporciona la dirección del receptor. Sobre la estructura bus, que ha sido escogido por su aspecto pasivo, la señal se difunde hacia el conjunto de los acopladores activos. Estos toman una copia al paso de la trama que circula por el bus. Sólo el acoplador que reconoce su dirección conserva la copia de la trama. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 56 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Una estación que recibe el testigo que le es direccionado adquiere el derecho para emitir y sólo la estación que posee el testigo tiene este derecho. Si el receptor del testigo no tiene nada que emitir, lo envía a su sucesor. En este último caso, el acoplador crea una trama de control con la dirección del receptor. Si no, pasará el testigo, una vez terminada su transmisión, a la estación que le sucede sobre el anillo lógico. Esta norma se utiliza en el entorno de redes industriales donde el aspecto de “tiempo real” es particularmente necesario. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 57 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA ISO 8802.5 (IEEE 802.5) La norma ISO 8802.5, cuyo enunciado deriva del “Token Ring“ de IBM, describe la implementaron de una red local en bucle o anillo, cuyo acceso está controlado por un testigo, a 4 Mbit/s y 16 Mbit/s. En el presente caso, el testigo no está “direccionado”. Para Token Ring a 4 Mbit/s, el principio del método de acceso es el siguiente: una trama que posee un bit específico, o bit testigo, circula continuamente por el anillo. Cuando este bit está a 0, el testigo está libre, y si es 1, está ocupado. Una estación puede recoger el testigo si éste pasa con el valor “0”. En este caso, la estación cambia la señal a “0” a “1” y a continuación rellena la estructura de la trama conforme pasa por el acoplador. Cuando el testigo se presenta de nuevo tras dar una vuelta por el bucle, el acoplador cambia el testigo reemplazando el valor “1” por el valor “0”. La estación siguiente puede tomar el testigo o dejarlo pasar. Se observa que puede producirse cierta perdida de tiempo si el tiempo de propagación sobre el soporte físico es largo: cada vez que se toma el testigo, hay que esperar una vuelta completa para que éste sea liberado. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 58 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES La norma tiene previstos niveles de prioridad para las tramas y el testigo para permitir a cualquier estación emitir una trama urgente en caso de tráfico importante. IBM ha impuesto el par trenzado como estándar de hecho para su Token Ring. Los dos flujos propuestos corresponden a dos tipos de calidades de soporte: • si el soporte está compuesto de dos pares trenzados sin blindar, el flujo máximo soportado será de 4 Mbit/s; • si el soporte esta compuesto de dos pares trenzados blindados, el flujo máximo será de 16 Mbit/s. El numero máximo de estaciones soportadas en el sistema Token Ring es de 256. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 59 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA IEEE 802.6 (DQDB) Estas redes, aunque forman parte de las redes metropolitanas o MAN (Metropolitan Area Network), también pueden servir de red de edificio para constituir autenticas ”espinas dorsales” de flujo elevado. La red DQDB (Distributed Queue Dual Bus) ha sido elegida por el instituto IEEE en el grupo de trabajo IEEE 802.6, como red básica para las comunicaciones llamadas metropolitanas, es decir, sobre un gran campus o en una ciudad. Por tanto, el Comité IEEE 802.6 ha adoptado esta proposición como una red de tipo MAN. En realidad, la proposición es mucho más amplia y puede desarrollarse para cualquier distancia. Se ha elegido la capacidad útil de 144 Mbit/s para que se pueda adaptar a las redes digitales de servicios integrados (RDSI) de banda ancha. La norma DQDB utiliza dos soportes unidireccionales siguiendo una topología en bus. Los dos extremos tienen sentidos de transmisión opuestos. Los nodos están conectados sobre los dos buses para, por un lado, tomar la CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 60 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES información procedente de las estaciones que están por detrás y, por otro lado, para emitir hacia las extensiones que están por delante. La comunicación utiliza un único bus, al que el destinatario puede estar unido, salvo en el caso de difusión de mensajes. Una información difundida será, por tanto, emitida sobre los dos buses. El soporte utilizado puede ser fibra óptica o cable coaxial; de cualquier forma, esta técnica necesita un soporte activo (el medio debe tener la posibilidad de ser interrumpido para introducir en él un registro de desplazamiento). La técnica de acceso asociada no es una disciplina Ethernet, sino un método que evita las colisiones sobre bus. En cada extremo de los dos cables se sitúa un generador de tramas cuya finalidad es emitir muy regularmente una estructura de trama, que sincroniza las diferentes estaciones conectadas. En los elementos o slots de esta trama, los nodos pueden depositar bytes síncronos. El número y tamaño de los elementos de trama dependen de la capacidad de soporte. Para obtener un canal síncrono, el usuario debe reservar un slot sabiendo que el flujo obtenido por la reserva de un byte es de 64 kbit/s. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 61 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES La técnica propuesta para el acceso al canal asíncrono se llama QP (Queue Packet); se realiza gracias a un contador que, cuando está a 0, indica que el nodo puede transmitir en el próximo slot libre. Los slots que han sido reservados para comunicaciones síncronas en modo circuito no se contabilizan, siendo transparentes para el método de acceso. La red DQDB es una buena solución para unir paneles de distribución. Permite, del mismo modo que el bucle sincronizado o la estructura FDDI, conectar a la vez vías informáticas y circuitos telefónicos hacia el conmutador (PABX) y los ordenadores centrales (mainframes o hosts) de la empresa. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 62 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMAS FDDI Las redes FDDI (Fiber Distributed Data Interface, interface de datos distribuidos por fibra) también forman parte de las redes de tipo MAN. Se representan aquí por las mismas razones que la red DQDB. FDDI La técnica FDDI propuesta por el Comité X3T9.5 del ANSI ha sido normalizada por el ISO. Esta propuesta, que especifica los niveles físicos y MAC de un bucle basado en el concepto de testigo sobre fibra óptica, consiste a nivel MAC en un protocolo de acceso que permite que fuentes síncronas y asíncronas compartan el soporte. El ancho de banda máximo de una red FDDI es de 100 Mbit/s, su topología es un doble anillo que puede alcanzar 200 km de circunferencia, sobre el cual se pueden conectar en torno a 500 estaciones (estando cada estación conectada a cada uno de los anillos). CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 63 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES La norma FDDI se descompone en: • un nivel físico, PL (Physical Layer), dividido en dos subniveles: el PMD (Physical Medium Dependent) y el PHY (PHYsical Layer Protocol); • un nivel de enlace de datos, DLL (Data Link Layer), dividido en dos subniveles: el MAC (Medium Access Control) y el LLC (Logical Link Control); • un estándar de gestión de estación, SMT (Station Management), que suministra el control necesario, a nivel de la estación, para gestionar los procesos situados en los diversos niveles de FDDI. a) Nivel físico El nivel físico PL (Physical Layer) está constituido por dos subniveles, que se especifican a continuación: • El subnivel PMD (Physical Medium Dependent), que ofrece todos los servicios necesarios para las comunicaciones digitales punto a punto entre las estaciones de una red FDDI, es decir, para la transmisión de oleadas de bits codificadas de una estación a otra. El PMD define y CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 64 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES caracteriza los emisores y receptores ópticos, los inconvenientes de código impuestos por el soporte, los cables, los conectores, el balance energético, los repetidores ópticos y otras características físicas. El subnivel PMD es objeto de una norma, la ISO 9314.3. En esta norma están definidos: • el soporte, para el cual hay dos posibilidades: la fibra óptica multimodo de 62,5/125 µm de diámetro, siendo el balance óptico de 11 dB, o bien la fibra óptica monomodo. La utilización de la fibra óptica monomodo permite establecer enlaces de una treintena de kilómetros entre las estaciones, enlaces limitados a 2 kilómetros con las fibras multimodo. El soporte está constituido por dos fibras a fin de asegurar la fiabilidad de la red. • La longitud de onda de 1.300 nm; • el emisor es de tipo LED; • el conector es de tipo doble conector, ST. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 65 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • El subnivel PHY (PHYsical Layer Protocol), es objeto de la norma ISO 9313.1, permitiendo la conexión entre el PMD y el DDL. El nivel PHY es responsable de la sincronización y de la codificación y decodificación. Se utilizan dos niveles de codificación: el PHY convierte los símbolos procedentes del MAC en bits codificados en NRZ, siendo el código utilizado un código de grupo de tipo 4B/5B, (un grupo de 4 bits de datos está codificado en un grupo de 5 bits codificados en NRZ, que a su vez están codificados en una secuencia de 5 bits codificados en NRZI). b) El subnivel MAC (ISO 9314.2) Este subnivel está destinado a ser utilizado sobre una red de altas prestaciones. Este protocolo está pensado para ser operativo a 100 Mbit/s sobre un bucle en anillo basado en testigo y un soporte de fibra óptica, pudiendo cubrir distancias de varias decenas de kilómetros. El acceso al soporte está controlado por un testigo; una estación que haya capturado el testigo lo retransmite inmediatamente por el CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 66 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES soporte una vez que haya terminado su transmisión. Se han diferenciado dos clases de servicios sobre una red FDDI. • servicio síncrono, • servicio asíncrono. La clase de servicio síncrono responde a aplicaciones que necesitan un ancho de banda de alta capacidad y/o un tiempo de propagación en el encaminamiento determinado, con problemas si varían estos tiempos. La clase de servicio asíncrono satisface los inconvenientes de trafico de tipo asíncrono, presentando cierta cantidad de ancho de banda compartido por todas las estaciones que utilicen este método. Con el fin de ofrecer un servicio satisfactorio al trafico síncrono, el tiempo de rotación del testigo esta controlado. Es decir, que el tiempo total utilizado por el testigo para recorrer toda la red debe resultar inferior a un umbral determinado por las aplicaciones que utilicen la red. Un valor determina el tiempo de rotación del testigo: el TTRT (Target Token Rotation Time), que se establece durante la inicialización de la red. El valor TTRT se carga CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 67 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES en un temporizador, llamado TRT (Token Rotation Timer) que controla la adquisición del testigo para la transmisión de las tramas en espera. El testigo puede ser capturado para transmitir una trama síncrona de forma independiente del valor del TRT, mientras que sólo se seleccionará para transmitir una trama asíncrona si el tiempo del TRT no ha expirado. Opcionalmente, se pueden distinguir varios niveles de prioridad dentro del tráfico asíncrono de una estación, lo que permite controlar el ancho de banda ofrecido a estas diferentes fuentes asíncronas. Cuanto más elevada sea la prioridad de una estación, mayor es el ancho de banda disponible para las fuentes asíncronas de esa prioridad. c) El subnivel SMT Este subnivel proporciona servicios tales como el control de inicialización del sistema, la gestión de la configuración, la desconexión de los órganos en fallo y la conexión del nuevo elemento asociado, así como los procedimientos de planificación. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 68 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES FDDI-II En 1985 surgió la necesidad de una red local capaz de soportar simultáneamente voz y datos. El protocolo FDDI-I se reveló inadecuado para este tipo de aplicación, principalmente en redes con gran numero de nodos. Por ello, se propuso una nueva versión del bucle FDDI, principalmente a iniciativa de especialistas en telecomunicaciones, como la British Telecom y AT&T, también basada sobre bucles de fibra óptica. A fin de ofrecer una calidad de servicio adecuada para la voz, el protocolo FDDI-II utiliza una técnica de conmutación híbrida, de esta forma, la norma FDDI-II ofrece los procedimientos de conmutación de circuitos para tráficos de voz y vídeo y, de conmutación de paquetes, para los datos. FDDI-II es una propuesta de norma americana de la ANSI (Comité X3T9.5) para una red local de 100 Mbit/s de capacidad con una longitud de más de 50 km. Se trata de un doble bucle, con control de acceso por testigo. FDDI-II es una extensión de la norma FDDI-I, que añade una trama síncrona, donde el ancho de banda está constituido por la trama asíncrona y 16 canales síncronos que contienen 96 “cyclic groups” de 16 bytes. El flujo síncrono alcanza, 98,304 Mbit/s (16 x 96 x 8 / 125 µs). CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 69 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES TPDDI o CDDI La norma FDDI ha sido ideada hace más de doce años para ser utilizada exclusivamente con fibra óptica; sin embargo, sus principios pueden aplicarse a los pares trenzados. La utilización de la FDDI sobre pares trenzados: TPDDI (Twisted Pair Distributed Data Interface), llamada incluso CDDI (Copper Distributed Data Interface), permite reducir considerablemente el coste de las conexiones. Las distancias son claramente más cortas: de una treintena a un centenar de metros, dependiendo de la calidad de los pares metálicos. TPDDI puede descomponerse en dos subclases: • TPDDI sobre STP (Shielded Twisted Pair), para la utilización de FDDI sobre pares trenzados blindados. Algunas empresas, comoCabletron, Chipcom y Synoptics, ya se han inclinado hacia la realización de tarjetas de este tipo. Estas tarjetas permiten la comunicación a 100 Mbit/s sobre un cable de par trenzado blindado; • TPDDI sobre UTP (Unshielded Twisted Pair), para la utilización de FDDI sobre pares trenzados sin blindar. Se han hecho algunas declaraciones referentes a la CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 70 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES realización de una red FDDI sobre este tipo de pares. AT&T, Apple Computer, Cabletron, Fibronics y Ungermann-Bass, que incluso se han asociado en un grupo llamado UTPF (Unshielded Twisted Pair Foundation), con el fin de potenciar los productos FDDI sobre UTP. De esta forma, cabría esperar al menos dos normas ANSI relativas a la FDDI sobre pares trenzados: la primera que sería para la utilización del par trenzado blindado (tipo 1 y 2 de IBM) y la segunda para el par trenzado sin blindar, previsto para distancias inferiores a 100 m. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 71 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA ISO 8802.7 (IEEE 802.7) La norma ISO 8802.7 surgió de estudios realizados en Gran Bretaña a partir del proyecto “Cambridge Ring”. El método de acceso utilizado se ha denominado técnica del “empty slot” o elemento de trama vacío. El Cambridge Ring es, como su nombre indica, un anillo, sobre el cual gira un conjunto de varias tramas que se pueden comparar como los "vagones" de un tren. Los vagones pueden ir “llenos” o “vacíos” (un bit de control indica este estado). Los acopladores que vean pasar por delante de ellos un vagón vacío pueden reservárselo para depositar en él su información. Esta técnica también lleva el nombre de “slotted ring”. El numero de “vagones” que circulan por el anillo depende del tamaño de la red, de la capacidad de transmisión, del número de estaciones conectadas y de la longitud del cable físico. La velocidad de la red debe ser elevada para que puedan circular varios “vagones” a la vez. Pueden seleccionarse velocidades de 10 Mbit/s y 50 Mbit/s. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 72 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA IEEE 802.9 Este proyecto de norma afecta a redes locales que integran voz y datos: IVDLANS (Integrated Voice and Data Local Area Networks). Las especificaciones definen un nivel físico y un nivel MAC. El soporte está constituido por dos pares trenzados sin blindar, uno utilizado en emisión y el otro par en recepción. El conector especificado es la toma RDSI RJ45. Hay tres subniveles definidos para el nivel físico: • el subnivel PMD (Physical Medium Dependent), que define la interfaz mecánica y eléctrica con el soporte; • el subnivel PS (Physical Signaling), que especifica con claridad la sincronización de las tramas; • el subnivel MUX (Multiplexing function), que tiene a cargo las interfaces de voz y datos. Una trama síncrona de 64 bytes circula sobre cada par que constituye el soporte. Los servicios de voz/datos son suministrados por seis canales denominados canales C, P, PD, D, Bl y B2. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 73 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Los canales C y B ofrecen circuitos conmutados; el canal P ofrece un servicio de paquetes sin conexión; el canal D es un canal utilizado para los circuitos conmutados. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 74 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMA IEEE 802.11 Esta norma se refiere a las redes locales por radio, las CLAN (Cableless Local Area Networks o Cordless Local Area Networks). Es muy probable que estas redes locales que utilizan caminos hertzianos sean frecuentes a partir del ano 2000. Su instalación es costosa, pero presentan numerosas ventajas, especialmente una gran facilidad de reconfiguración y una gran flexibilidad. En los Estados Unidos se ha revelado como un mercado muy prometedor. Tan sólo se cita esta norma a titulo de referencia, los trabajos a este respecto aún no están lo suficientemente avanzados. Hay dos estándares que se encuentran en fase de discusión: • 802.3 “sin hilos”; • 802.5 “sin hilos”. Hay que destacar que la ETSI tiene una norma que se encuentra en su etapa final de desarrollo y que afecta a este tipo de redes: AIRLAN, que utiliza la transferencia de información por ondas de radio a una frecuencia de 2,4 GHz. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 75 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES NORMAS RELATIVAS AL CABLEADO En lo que respecta al cableado propiamente dicho, se están llevando a cabo trabajos de normalización desde 1988 por la ISO y el IEC. En las especificaciones desarrolladas por este grupo de trabajo se definen 5 categorías de pares trenzados: • Categorías 1 y 2: cables utilizados para voz y datos a velocidades reducidas. • Categoría 3: cables que pueden soportar flujos que no sobrepasen los 16 Mbit/s, generalmente utilizados para la transmisión de voz y datos hasta 10 Mbit/s. • Categoría 4: cables que pueden soportar flujos que no sobrepasen los 20 Mbit/s, generalmente utilizados para la transmisión de datos hasta los 16 Mbit/s. • Categoría 5: cables que pueden soportar flujos que no sobrepasen los 100 Mbit/s, generalmente utilizados para la transmisión de voz y datos. En esta categoría se están: • el cable de pares trenzados sin blindar UTP (Unshielded Twisted Pair), con una impedancia característica de 100 ohmios, utilizado por Lucent (AT&T) en su sistema de cableado PDS; CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 76 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES • el cable de pares trenzados blindados STP (Shielded Twisted Pair), con una impedancia característica de 150 ohmios, utilizado por IBM en su sistema de cableado ICS. Desde 1990 existe ya una norma americana sobre los sistemas de cableado y que define: • para la topología sería una estrella jerarquizada; • para la distancia máxima entre el repartidor el conector terminal, ésta sería de 100 metros; • para los tipos de cables, éstos serían dos cables de pares trenzados, el UTP (Unshielded Twisted Pair), cable sin blindar de 100 ohmios de impedancia (24 AWG ó 0,51 mm) y el STP (Shielded Twisted Pair), cable blindado de 150 ohmios de impedancia (22 AWG ó 0,64 mm). También esta prevista la posibilidad de utilizar fibra óptica multimodo 62,5/125 µm así como el cable coaxial de 50 ohmios. En la actualidad, hay un estándar de hecho que intenta imponerse: el cable L120, preconizado por France Telecom. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 77 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Este cable tiene una impedancia de 120 ohmios y presenta grandes cualidades, sin embargo, la mayor parte de los productos activos que existen en el mercado están diseñados para 100 ó 150 ohmios, y en opinión de sus detractores, la utilización de este cable induciría al desarrollo de productos adaptados. Especialmente, AT&T, partidaria del UTP, se opone a este cable apantallado, cuyas numerosas cualidades, sin embargo, interesan mucho a los usuarios. CAPÍTULO 2. NORMALIZACIÓN Página 78 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES A continuación se han incluido una serie de resúmenes correspondientes a catálogos de algunos fabricantes de equipos de transmisión. En dichos catálogos se realizan descripciones técnicas de diferentes soportes físicos para la transmisión de información, asimismo se incluyen información con los diferentes tipos de cables que se han comentado a lo largo de este trabajo, entre las que se pueden encontrar las principales aplicaciones que aconseja el fabricante para cada uno de ellos, las características que presentan y el precio que actualmente tienen en el mercado. Las empresas de las que proceden los datos que se incluyen a continuación son las siguientes: • Anixter • Belden • Black Box • Digital • Hewlett-Packard • Lucent • RAD suministrando para cada uno de ellos la dirección de contacto así como su URL (dirección en Internet). CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 79 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES ANIXTER Guía para la realización de cableado estructurado “Guide to Structured Cable” de Anixter, en la que se incluye de forma detallada la descripción de las arquitecturas estándar para el cableado estructurado de sistemas, especificaciones técnicas de los principales componentes, principales vendedores y sistemas, así como configuraciones de cableado estructurado, guías de implementación y un pequeño sumario. Esta guía es una de las más completas existentes, aunque se encuentra un poco desactualizada, siendo además difícil de conseguir. Anixter Distribución Avenida del Partenón 4/6 28042 Madrid - España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 80 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.anixteremea.com/ http://www.anixter.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 81 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES BELDEN Belden es uno de los fabricantes de cables más importantes. Este catálogo, del año 1.995, muestra toda una variedad de cables, para todo tipo de aplicaciones, como son el vídeo, audio, comunicaciones para voz, etc. La división del catálogo se realiza es función del tipo de cable, especificando para cada uno las aplicaciones a las que se destina. También se incluye una sección dedicada a las redes de área local, en la que se muestra todo tipo de cableado que se utiliza en dicho tipo de interconexión. Finalmente, dedica otra sección a la fibra óptica en la que se incluye además de los distintos tipos de conductores, una información técnica en la que se especifican los distintos tipos que existen, las características de los mismos, etc. CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 82 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES Belden Electronics S.A.R.L. Immeuble le Cesar 20, Place Louis Pradel 69001 Lyon - Francia http://www.belden.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 83 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES BLACK BOX El catálogo de Black Box del año 1.996/97, está dividido en secciones, y muestra todo tipo de material y productos relacionados con comunicaciones, equipos de protección, redes de área local, dispositivos para impresión, modems, equipos conmutadores, equipos convertidores, amplificadores de línea, etc. Cabe destacar en este catálogo que se encuentra escrito en castellano y con una gran cantidad de fotografías y esquemas que permiten tener de una forma bastante clara una primera idea del producto que se está mostrando. Otro dato importante que se incluye el precio del producto. Black Box Comunicaciones S.A. Polígono Industrial Alcobendas Avda. de la Industria, 32 28108 Alcobendas, Madrid - España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 84 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.blackbox.es/ (español) http://www.blackbox.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 85 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION Una guía para la interconexión de sistemas abiertos de Digital, en la que se incluye información sobre las redes de área local (LAN), las estrategias y normas de implementación, consideraciones y consejos de tipo general. También contiene información sobre la tecnología FDDI y la topología Ethernet, los servicios de red y la arquitectura propia de Digital “DNA: Digital Networking Architecture” y la arquitectura de gestión de red denominada EMA. Recientemente la empresa Cabletrón ha adquirido la división de comunicaciones de Digital. Digital Equipment Corporation c/Cerro del Castañar, 72 28032 Madrid - España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 86 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.networks.digital.com/ Cabletrón Cabletron Systems, Inc. Edificio AGF Seguros c/Albacete Nº 5 28027 Madrid- España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 87 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.cabletron.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 88 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES HEWLETT-PACKARD La guía de Hewlett-Packard "Network Design Guide - Designing HP Advance Stack Workgroup Networks" presenta de una forma amplia y técnica la problemática del diseño de redes de área local, por lo que se ha incluido en este capítulo, aunque no se dedica en específico al tema del cableado, (incluye una sección dedicada al tema de elegir el cableado). Presenta diversas consideraciones interesantes del diseño de redes empresariales, así como una amplia visión de la necesidad de la gestión de red. Hewlett-Packard Ctra. N-VI, km. 16,5 28230 Las Rozas, Madrid - España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 89 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.hp.com/ahp/Networking/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 90 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES LUCENT Una de las primeras guía multimedia en el campo de las comunicaciones, la guía de Lucent "Product Guide - Systimax Structured Cabling System" permite conocer de una forma detallada las normas y recomendaciones del diseñador de Cableado Estruturado, Lucent, y de sus productos existentes para el desarrollo e implementación de esta tecnología en las redes de comunicaciones empresariales, dentro de la familia de productos Systimax. Lucent Technologies Ronda de Valdecarrizo, 14-N2 28760 Tres Cantos, Madrid, España CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 91 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.lucent.com/netsys/systimax/ http://www.lucent.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 92 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES RAD La empresa RAD presenta una completa guía sobre equipos y cableado para redes locales y comunicaciones, denominada "Soluciones de Acceso para Redes Corporativas y Carriers" incluyendo una amplia gama de productos, tanto de cableado como de equipos de red, y siendo una de sus más interesantes características el estar traducida al castellano. RAD FRANCE Immeuble l'European 98, alle des Champs-Elyses 91042 Evry cedex - Francia CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 93 MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN - CONECTIVIDAD ENTRE ORDENADORES http://www.rad.com/index_es.htm (español) http://www.rad.com/ CAPÍTULO 3. CATÁLOGOS DE FABRICANTES Página 94