Gigabit-Ethernet

Gigabit Ethernet
UNIVERSIDAD NACIONAL
DE TRUJILLO
Curso: Comunicación de datos
Escuela: Ingeniería
de Sistemas
Ingeniería
de Sistemas
Gigabit Ethernet
Profesor: Cesar
Arellano Salazar
Curso: Comunicación
de datos
Integrantes:
 Abad Torres, Carlos Manuel
 Durand Ahumada, Harold
 Flores Quezada, Oliver
 Paredes Ventura, Deivy
 Zegarra Fernández, Luis Homero
Ingeniería de Sistemas
Tema: Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet
Índice
Introducción ........................................................................................................................... 4
Gigabit Ethernet ..................................................................................................................... 4
Características y prestaciones ................................................................................................ 5
Gigabit Ethernet en Nivel Físico ............................................................................................. 5
Codificación ............................................................................................................................ 6
Codificación 8B/10B .......................................................................................................... 6
Codificación PAM-5x5........................................................................................................ 7
Interfaces ............................................................................................................................... 8
Gigabit Interfaz Independiente del Medio (GMII) ............................................................. 8
Ten Bit Interface ................................................................................................................ 8
Medios de transmisión ........................................................................................................... 8
Fibras ópticas ......................................................................................................................... 8
Fibras monomodo ............................................................................................................. 8
Fibras multimodo .............................................................................................................. 9
Estándares .............................................................................................................................. 9
Estándares 1000BASE - X ................................................................................................... 9
Estándar 1000BASE - T..................................................................................................... 10
Estándares de Gigabit Ethernet ............................................................................................ 11
2.5/5 Gigabit Ethernet ..................................................................................................... 11
10 Gigabit Ethernet ......................................................................................................... 11
Categorías de los cables de red ethernet ............................................................................. 12
CAT5e .............................................................................................................................. 13
CAT6(CLASE E) ................................................................................................................. 13
CAT6a (CLASE Ea)............................................................................................................. 14
CAT7 (CLASE F)................................................................................................................. 14
CAT8 ................................................................................................................................ 15
Diferencias de categorías Ethernet ...................................................................................... 15
Blindado (FTP) vs No Blindado (UTP) .................................................................................... 15
Wi-Fi ..................................................................................................................................... 16
Tipos de Wi - Fi ..................................................................................................................... 16
¿Cómo funciona el Wi – Fi? .................................................................................................. 17
Alimentación a través de ethernet (PoE) ............................................................................. 17
¿Cuáles son las ventajas de PoE? ............................................................................... 18
Desventaja de PoE ....................................................................................................... 18
Características generales de la norma del estándar IEEE 802.3af ..................... 18
Arquitectura física del sistema ................................................................................. 18
Características del cable ........................................................................................... 19
Alimentación del PD.................................................................................................. 19
Fases de un PoE para alimentar ................................................................................ 20
Primer bloque “Polarity Protection” o “Auto-polarity Circuit” .............................. 21
Ingeniería de Sistemas
Segundo bloque: “Signature and Class circuitry” .................................................... 21
Tercer bloque: “Control Stage” ................................................................................. 22
Cuarto bloque: “Convertidor DC/DC” ...................................................................... 22
Gigabit Ethernet
Introducción
Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio
por contienda CSMA/CD ("Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección
de Colisiones"), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones.
Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los
formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.
Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3,
siendo usualmente tomados como sinónimos. Se diferencian en uno de los campos de
la trama de datos. Sin embargo, las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en
la misma red.
La primera versión del IEEE 802.3 fue un intento de estandarizar ethernet, aunque hubo
un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido
ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad, redes
virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de
cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial).
Debido a que Ethernet ha existido ya desde principios de los años 70 las primeras
velocidades solo alcanzaban los 10 megabits por segundo (Mbps). Posteriormente
llegaría Fast Ethernet que elevaría esas tasas hasta los 100 Mbps y actualmente
contamos con Gigabit Ethernet, que alcanza los 1000 Mbps. Aunque en este momento
su uso está limitado a un puñado de empresas punteras de tecnología el nuevo estándar
10 Gigabit Ethernet (velocidades de hasta 10000 Mbps) ya está en camino.
Al ser un protocolo de conexión por cable el tipo de cable Ethernet que uses tienen
mucha relevancia para su rendimiento. Los tipos de cables Ethernet más comunes son
los Categoría 5 (o CAT5). Estos admiten tanto el estándar antiguo como el de Fast
Ethernet mientras que los cables de Categoría 5e y Categoría 6 (CAT5e y CAT6) pueden
operar con Gigabit y 10 Gigabit Ethernet respectivamente.
Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet, también conocida como Gigae, es una ampliación del estándar
Ethernet (concretamente la versión 802.3ab y 802.3z del IEEE) que consigue una
capacidad de transmisión de 1 gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000
megabits por segundo de rendimiento contra unos 100 de Fast Ethernet (También
llamado 100BASE-TX).
IEEE 802.3ab, ratificada en 1999, define el funcionamiento de Gigabit Ethernet sobre
cables de cobre del tipo Unshielded twisted pair (UTP) y categoría 5e o 6 y por supuesto
sobre fibra óptica. De esta forma, pasó a denominarse 1000BASE-T. Se decidió que
esta ampliación sería idéntica al Ethernet normal desde la capa de enlace de datos hasta
los niveles superiores, permitiendo el aprovechamiento de las posibilidades de la fibra
óptica para conseguir una gran capacidad de transmisión sin tener que cambiar la
infraestructura de las redes actuales.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
Características y prestaciones
Gigabit Ethernet surge como consecuencia de la presión competitiva de ATM por
conquistar el mercado LAN y como una extensión natural de las normas Ethernet 802.3
de 10 y 100 Mbit/s. que prometen tanto en modo semi-dúplex como dúplex, un ancho
de banda de 1 Gbit/s. En modo semi-dúplex, el estándar Gigabit Ethernet conserva con
mínimos cambios el método de acceso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access/Colision Detection) típico de Ethernet. Los cambios son:


Ráfaga de tramas.
Extensión de portadoras.
En cuanto a las dimensiones de red, no hay límites respecto a extensión física o número
de nodos. Al igual que sus predecesores, Gigabit Ethernet soporta diferentes medios
físicos, con distintos valores máximos de distancia. El IEEE 802.3 ha identificado tres
objetivos específicos de distancia de conexión: conexión de fibra óptica multimodo con
una longitud máxima de 500 m; conexión de fibra óptica monomodo con una longitud
máxima de dos kilómetros; y una conexión basada en cobre con una longitud de al
menos 25 m. Además, se está trabajando para soportar distancias de al menos 100 m
en cableado UTP de categoría 5e. Es una tecnología aplicada a los mejores montajes
de las redes LAN a nivel mundial. Hay que tener una cierta precaución con los protocolos
que aplica, pero de resto es quizás la mejor de las tecnologías aplicadas a las redes en
general.
Gigabit Ethernet en Nivel Físico
Gigabit Ethernet suele emplearse como troncal para conectar diversas redes de
Ethernet de menor velocidad.
La capa física recoge un flujo de datos y lo transforma en señales ópticas o eléctricas
para su trasmisión a través de un medio físico. De forma analógica, el receptor toma
estas señales y las trasforma en los datos originales.
Ilustración 1.Nivel Físico
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
El nivel físico se divide en 4 subniveles:




Subcapa de codificación física (PCS): Codificación/ decodificación (8B/10B-PAM
5x5)
Subcapa de conexión al medio físico (PMA): Gestiona los grupos de símbolos.
Subcapa dependiente del medio físico (PMD): Transceptores para el medio físico
concreto (T, CX, LX, SX).
Interfaz dependiente al medio (MDI): conector específico al medio.
Ilustración 2. Capas del Nivel Físico
Codificación
Gigabit Ethernet utiliza un esquema de codificación en bloques, donde un grupo de
bits se codifican en otro de mayor número de bits.
Codificación 8B/10B
Es la codificación de bloque que utiliza 1000Base-X. El término 8b/10b designa un tipo
de codificación para la transmisión de bits en líneas de alta velocidad. Esta
codificación consiste en transformar cada cadena de 8 bits en una cadena de 10 bits
antes de transmitirla por la línea, teniendo en cuenta que no puede haber más de
cinco ceros o cinco unos seguidos. La transformación de la cadena de 8 bits en 10 bits
se realiza mediante tablas de conversión, que simplemente buscan el nuevo valor de
la cadena a transmitir.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
Con esta codificación se mejora la señal física, consiguiendo los siguientes beneficios:




La sincronización de bits se consigue más fácilmente.
Se simplifica el diseño de los transmisores y receptores.
Se mejora la detención de errores.
Los caracteres de control se pueden distinguir de los datos.
Ilustración 3. Codificación 8B/10B
Codificación PAM-5x5
La modulación por amplitud de pulsos, es una técnica de modulación de señales
analógicas donde el desfase y la frecuencia de la señal quedan fijas y la amplitud es la
que varía. PAM emplea una señal de 5 niveles de amplitud.
De los posibles 5 niveles usa solo 4 datos, reservándose el 5° para la corrección de
errores.
Ilustración 4.Codificación PAM 5x5
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Gigabit Ethernet
Interfaces
Existen dos puntos de interfaz estándares entre el controlador de Gigabit Ethernet y un
dispositivo que implementa la capa física:
Gigabit Interfaz Independiente del Medio (GMII)
Es la interfaz entre el controlador de acceso al medio (MAC) y la capa física
Esta interfaz permite al controlador conectarse a cualquier transceptor, tanto en
1000BASE-X como en 1000BASE-T.
Cosiste en 4 grupos de señales:




Señales de transmisión.
Señales de recepción.
Señales de control de ethernet.
Señales de gerencia.
Ten Bit Interface
Está interfaz se diseñó en muchos Serializadores/ Deserializadores comerciales de
fibra y se implementó en Gigabit Ethernet. Solo se usa con 1000BASE-T
Consiste en 3 grupos de señales



Señales de transmisión.
Señales de recepción.
Señales de control.
Medios de transmisión
Fibras ópticas
Fibras monomodo
Involucra el uso de una fibra con un diámetro de 5 a 10 micras. Esta fibra ofrece el mayor
flujo de transmisión, pero tiene muy poca atenuación, debido a que la luz sigue una
trayectoria recta y por lo tanto se usan muy pocos repetidores para distancias largas.
Por esta razón es muy usada para troncales con un ancho de banda aproximadamente
de 100 GHz por kilómetro (100 GHz-km). Una de las aplicaciones más común de las
fibras monomodo es para troncales de larga distancia.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
Ilustración 5: Fibras monomodo
Fibras multimodo
Existen 2 tipos:


El primer tipo Índice Fijo es una fibra que tiene un ancho de banda de 10 a 20
MHz y consiste de un núcleo de fibra rodeado por un revestimiento que tiene un
índice de refracción de la luz muy bajo, la cual causa una atenuación aproximada
de 10 dB/Km. Este tipo de fibra es usado típicamente para distancias cortas
menores de un kilómetro. El cable mismo viene en dos tamaños 62.5/125 micras.
Debido a que el diámetro exterior es de 1 mm, lo hace relativamente fácil de
instalar y hacer empalmes.
El segundo tipo Índice Gradual es un cable donde el índice de refracción cambia
gradualmente, esto permite que la atenuación sea menor a 5dB/Km y puede ser
usada para distancias largas. El ancho de banda es de 200 a 1000 MHz, el
diámetro del cable es de 50/125, el primer número es el diámetro del núcleo y el
segundo es el diámetro del revestimiento.
Estándares
Ilustración 6: Multimodo de índice gradual
Estándares 1000BASE - X
1000BASE-SX

Creado para conexiones de bajo coste y sobre distancias cortas, con un
funcionamiento en fibra de vidrio multimodo, lo que le convierte en la solución
ideal para backbones horizontales y uniones dentro de un mismo edificio.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet



Los láseres de onda corta (770-860 nm) sólo se usan con fibra óptica multimodo.
Las distancias a las que pueden transmitir llegan hasta los 275 metros utilizando
fibra de 62’5 µm y 550 metros con fibra de 50 µm.
Utilizan un conector SC.
1000BASE-LX




Desarrollado para conexiones entre edificios y en campus.
Los láseres de onda larga (1270-1355 nm) se usan con fibra monomodo,
pudiendo usarse también con fibra multimodo.
La distancia a la que permite transmitir es mayor que la del láser de onda corta,
llegando a los 550 metros con fibra multimodo (de 62’5 µm o 50 µm) y hasta los
5000 metros con fibra monomodo de 10 µm.
Utilizan también un conector SC.
1000BASE-CX





La idea de este estándar es servir de unión a los dispositivos de clúster, entre
los que las distancias casi siempre son mínimas. Este sistema se monta
empleando la tecnología del Fiber-Channel.
Utiliza un cable STP, que es un cable de cobre de par trenzado apantallado.
La distancia máxima que permite es de 25 metros y su principal uso es la
interconexión entre dispositivos como puentes, switches y routers.
Fue diseñado como alternativa más económica a las conexiones de fibra óptica.
Sin embargo, el precio de los láseres de onda corta bajó rápidamente.
Se utilizan 2 tipos de conectores: de 8 y de 9 pin.
Estándar 1000BASE - T





Emplea como medio de transmisión un cable UTP-5e (125 MHz), al igual que
Ethernet y Fast Ethernet, usando 4 pares de líneas de categoría 5 UTP.
Utiliza conectores RJ45.
Se reparte el tráfico entre los cuatro pares (250Mb/s cada uno).
Se emplean circuitos híbridos para conseguir transmisión simultánea por cada
par en cada sentido. Full-dúplex (DFX) dual.
Se codifica en PAM 5x5.

Distancias menores a 100 m.
1000Base-X
Característica 1000Base1000Base-LX
SX
Fibra
óptica
Fibra óptica
Medio
monomodo
o
multimodo
multimodo
Láser
de Láser de onda
Señal
onda corta
larga
550
m
Distancia
(Multimodo)
550 m
Máxima
5000
m
(Monomodo)
Conector
SC
SC
Codificación
8B/10B
8B/10B
Ingeniería de Sistemas
1000Base-CX
1000Base-T
STP
UTP
Eléctrica
Eléctrica
25 m
100 m
9 pin
8B/10B
RJ45
PAM 5x5
Gigabit Ethernet
Estándares de Gigabit Ethernet
2.5/5 Gigabit Ethernet
Al ofrecer un aumento de 2.5x o 5x en el rendimiento en comparación con la única
solución actualmente disponible, 1000BASE-T, permite a las empresas simplemente
reemplazar los dispositivos en cualquiera de los extremos del cableado, manteniendo el
Cat5e viejo y polvoriento agrupado y escondido en la parte superior. 2.5GBASE-T y
5GBASE-T se convierten en una actualización fácil y obvia cuando 1000BASE-T no es
lo suficientemente rápido y 10GBASE-T es demasiado caro.
Las empresas que opten por implementar soluciones basadas en la nueva tecnología
2.5 / 5GBASE-T se beneficiarán de una solución simple que produce una ganancia
notable en el ancho de banda, al mismo tiempo que ahorran en los costos por la
reutilización de Cat5e existente. Si bien los usuarios con una conexión inalámbrica
pueden obtener el mayor beneficio de esta tecnología, los ingenieros de TI y de diseño
también podrían beneficiarse enormemente de las conexiones más rápidas a la red
habilitadas por las nuevas tecnologías 2.5 / 5GBASE-T.
El estándar 2.G/5GBASE-T es por tanto una mejora relevante para todos los usuarios,
sean finales o empresariales. No necesitaremos cambiar el cableado, pero sí tendremos
que disponer de equipos de comunicaciones capaz de trabajar con el nuevo
estándar. Se espera que los primeros routers empresariales no tarden en llegar, y lo que
deseamos es que la aparición de modelos preparados para el usuario final con ese
soporte no tarde tampoco demasiado.
10 Gigabit Ethernet
Es el más reciente y más rápido de los estándares de ethernet, debido a que es 10
veces más rápido que el gigabit Ethernet. Contiene 7 tipos de medios para LAN, MAN,
WAN.




10GBASE-SR (short range, corto alcance). Diseñada para funcionar en
distancias cortas sobre cableado de fibra óptica multimodo, permite una
distancia entre 26 y 82 m dependiendo del tipo de cable. También admite una
distancia de 300 m sobre una nueva fibra óptica multimodo de 2000 MHz/km
(usando longitud de onda de 850nm).
10GBASE-CX4. Interfaz de cobre que usa cables InfiniBand CX4 y conectores
InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (máximo 15 m), tales como
conectar un conmutador a un enrutador. Es la interfaz de menor coste pero
también el de menor alcance. 2.5 Gbps por cada cable.
10GBASE-LX4. Usa multiplexión por división de longitud de onda para
distancias entre 240 m y 300 m sobre fibra óptica multimodo. También admite
hasta 10 km sobre fibra monomodo. Usa longitudes de onda alrededor de los
1310 nm.
10GBASE-LR (long range, largo alcance). Este estándar permite distancias de
hasta 10 km sobre fibra monomodo (usando 1310nm).
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet




10GBASE-ER (extended range, alcance extendido). Este estándar permite
distancias de hasta 40 km sobre fibra monomodo (usando 1550nm).
Recientemente varios fabricantes han introducido interfaces enchufables de
hasta 80-km.
10GBASE-LRM., 10 Gbit/s sobre cable de FDDI- de 62.5 µm.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW. Estas variedades usan el
WAN PHY, diseñado para interoperar con equipos OC-192/STM-64
SONET/SDH usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel
físico con 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por
ello usan los mismos tipos de fibra y permiten las mismas distancias. No hay un
estándar WAN PHY que corresponda al 10GBASE- LX4.
10GBASE-T (802.3an - 2007)
UTP-6 o UTP-7.
Distancia < 100 m.
PAM-16.
Estándares
Velocidad de
Transferencia
Canales por
dirección
Ancho de
banda
Cableado
requerido
2.5 GBASE-T
5 GBASE-T
10 GBASE-T
2500 Mbit/s
5000 Mbit/s
10000 Mbit/
4
4
4
100 MHz
200 MHz
400 MHz
Cat 5e
Cat 6
Cat 6a
Bits por
hertzio por
canal
6.25
6.25
6.25
Categorías de los cables de red ethernet
Debido a la evolución de la tecnología y la mayor demanda de velocidades de red más
altas, se han desarrollado cables y componentes que pueden transmitir velocidades más
rápidas en distancias más largas.
Las conexiones cableadas son más rápidas por norma general que las inalámbricas al
verse mucho menos afectadas por factores externos. Esto les permite asegurar la
máxima velocidad contratada y una latencia menor en la mayor parte de los casos.
Muchos creen que, pese a lo conveniente de la conexión Wifi, solo se debe utilizar
cuando no existe otro remedio. Para juegos online o transferencias de archivos, la
conexión cableada nos dará el mejor resultado. Para ello, conectaremos un cable
ethernet o cable de red desde el router (o Switch) a nuestro ordenador o videoconsola.
Las categorías son certificaciones que implican una velocidad máxima y una frecuencia
de funcionamiento.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
Cat6 (Clase E), Cat6a (Clase EA) y Cat7 (Clase F) son especificaciones mejoradas de
par trenzado que pueden admitir aplicaciones 10GBASE-T. Cada cable es compatible
con versiones anteriores, lo que significa que puede conectar un cable de par trenzado
más nuevo a un dispositivo creado para un cable más lento.
CAT5e
El CAT5e es una mejora al estándar CAT 5. El CAT 5e es un cable clase D que funciona
con una transmisión de datos en una frecuencia de ancho de banda de hasta 100Mhz y
una velocidad de transferencia de datos de 1000Mbps con un alcance máximo de 100
metros. El CAT 5e puede usarse idealmente para aplicaciones de 1Gbit.
El CAT 5e ha reemplazado por completo a su predecesor, el CAT 5. Es preferido en
redes domésticas y de oficina con transferencias de datos moderadas entre los 10-100
metros debido a su flexibilidad, bajo costo, facilidad de empalme y capacidad de Gigabit
Ethernet.
CAT6(CLASE E)
El CAT 6 es un cable clase E. Soporta velocidades de transferencia de datos de hasta
10Gbps a una frecuencia máxima de 250Mhz. El CAT 6 está certificado para un alcance
máximo de 100 metros, aunque debido a la diafonía a los 10Gbps se usa de manera
confiable para transmisiones de máximo 55 metros.
El CAT 6 está más apretado que el CAT 5e con más de 2 giros/cm, ofreciendo un
revestimiento exterior más resistente y separador para reducir la diafonía cercana y
extranjera y para aumentar la rigidez.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
CAT6a (CLASE Ea)
La A significa “Aumentado”. Los cables CAT 6A soportan transferencias de datos de
10Gbps a 500MHz – el doble de frecuencia del CAT 6 y soporta velocidades de 10Gbps
a 100 metros. El cable tiene un revestimiento más grueso que el CAT 6, reduciendo la
diafonía y aumentando el SNR a altas velocidades de datos. El CAT 6A es un cable
clase Ea debido a su grueso revestimiento y a un separador aún más rígido, lo que
reduce su flexibilidad.
Debido a su baja flexibilidad y resistente revestimiento, los cables CAT 6A por lo general
se emplean en usos industriales, redes exteriores a gran escala que requieren altas
transferencias de datos sobre largas distancias.
CAT7 (CLASE F)
El CAT 7 es un rígido cable clase F, con pares trenzados blindados y separados, además
de una protección general exterior debajo de un rígido revestimiento exterior. Las
pruebas han demostrado que el CAT 7 puede transmitir a una frecuencia de 600Mhz,
10 Gbps hasta 100 metros, 40Gbps hasta 50 metros y 100Gbps hasta 15 metros.
El blindaje en el cable CAT 7 necesita conectarse a tierra en especial a velocidades de
alta transferencia. Requiere conectores GigaGate45 y una infraestructura moderna para
alcanzar la mayor velocidad. El CAT 7A también está disponible, compartiendo la
mayoría de las características con el CAT 7, pero puede transmitir a una frecuencia de
1GHz.
El CAT 7 se usa casi exclusivamente en centros de datos y grandes redes de alto
rendimiento.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
CAT8
El CAT 8 es un cable clase II fuertemente blindado que todavía espera llegar a toda la
población después de una extensiva examinación y estandarización. El CAT 8 puede
soportar anchos de banda de hasta 2GHz y maneja una velocidad de transferencia de
datos de 25 Gbps y 40 Gbps sobre una longitud de cable máxima de 30 metros.
El CAT 8 está diseñado para usarse en salas de servidores y centros de datos de alto
rendimiento.
Diferencias de categorías Ethernet
Atributo
Cat 5E
Cat 6
Cat 6A
Cat 7
Cat 8
Frecuencia
100 MHz
250 MHz
500 MHz
600 MHz
2000MHz
1000 Mbps
1 Gbps
10 Gbps
10Gbps
10Gbps
25 Gbps
40 Gbps
100 metros
100 metros
55 metros
4
4
Velocidad de
transferencia de
datos máxima
Distancia
(alcance
máximo)
Número de
conectores en
canal
Tipo de conector
RJ45
RJ45
100 metros 100 metros
4
RJ45
30 metros
4
2
Non-RJ45
Clase I: RJ45
Clase II: NonRJ45
Blindado (FTP) vs No Blindado (UTP)
El par trenzado de cobre viene en formas blindadas y no blindadas. El cable de cobre
blindado incluye un revestimiento protector de protección, como hilos trenzados de
cobre, cinta de cobre o polímero conductor para reducir la interferencia de ruido. El par
trenzado sin blindaje, o UTP, no incluye blindaje y es ideal para la mayoría de los
entornos LAN comunes. Los pares de cobre trenzados blindados están reservados para
entornos de red con frecuencias más altas.
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
Hay muchos tipos de pares de cobre blindados. El revestimiento también puede
envolver los cuatro pares de datos. El revestimiento puede envolver alrededor de pares
trenzados. Hay dos secciones para un "código" blindado. La primera letra indica el tipo
de blindaje utilizado para encerrar los cuatro pares trenzados de un cable Ethernet. Un
cable no blindado está marcado con una (U), un cable con blindaje de lámina está
marcado con una (F) y un cable con blindaje trenzado está marcado con una (S). La
segunda parte del código, describe si un par trenzado está frustrado (F) o Sin relleno
(U). TP significa par trenzado.
Wi-Fi
Se conoce como Wifi (derivado de la marca Wi-Fi) a una tecnología de
telecomunicaciones que permite la interconexión inalámbrica entre sistemas
informáticos y electrónicos, tales como computadores, consolas de videojuego,
televisores, teléfonos celulares, reproductores, etc.
Esta tecnología les permite a dichos dispositivos conectarse entre sí para intercambiar
datos, o bien conectarse a un punto de acceso de red inalámbrica, pudiendo tener así
conexión a Internet.
El Wifi surgió como respuesta a la necesidad de estandarización y compatibilidad en los
modelos de conexión inalámbrica de los diversos dispositivos digitales, superando
además otras formas no compatibles de conexión como son el Bluetooth, GPRS, UMTS,
etc. A diferencia de estos, el Wifi emplea las ondas de radio como vehículo de
transmisión de la información.
Esta tecnología está diseñada para conectar dispositivos a distancias relativamente
cortas (100 metros como máximo), en especial en entornos que ofrezcan mucha
interferencia o ruido a la señal, como la producida por la saturación del espectro
radioeléctrico debido a multiplicidad de emisiones. Además, es una conexión más lenta
que la cableada, pero significativamente más cómoda y versátil.
La otra desventaja de las conexiones de este tipo tiene que ver con la seguridad, dado
que cualquier dispositivo que capte la señal es susceptible de tener acceso al punto
emisor. Para ello se lo suele configurar mediante contraseñas y otros mecanismos de
seguridad, pero la posibilidad de una violación cibernética queda siempre latente.
Tipos de Wi - Fi
Se conocen diversos tipos de Wifi, de acuerdo a los estándares que emplean para su
identificación y que pueden distinguirse en dos categorías:


Banda de 2,4 GHz. Aquí se encuentran los estándares IEEE 802.11b, IEEE
802.11g e IEEE 802.11n, cuyo manejo es internacional y permite velocidades de
11 Mbit/s, 54 Mbit/s y 300 Mbit/s respectivamente. Sin embargo, es el tipo que
mayor interferencia cuenta, dado que la banda de 2,4 GHz es también empleada
por Bluetooth y otros sistemas inalámbricos.
Banda de 5GHz. El nuevo tipo de Wifi, conocido como WIFI 5, aplica el estándar
IEEE 802.11ac y se maneja en un canal completamente nuevo y libre de
interferencias, por lo que, a pesar de ser una tecnología reciente y de tener la
Ingeniería de Sistemas
Gigabit Ethernet
desventaja de un 10% menos de distancia de alcance, se le considera
sumamente conveniente dada su estabilidad y velocidad.
¿Cómo funciona el Wi – Fi?
La Wifi opera de manera muy semejante a los teléfonos celulares o los
radiotransmisores. Inicialmente, los datos de una conexión Ethernet son descifrados por
un módem ordinario, que transmite su señal decodificada a un enrutador inalámbrico o
router, el cual la transmite en forma de ondas de radio alrededor. En muchos casos
ambos aparatos ya consisten en uno solo, que cumple con ambas funciones: recibe la
señal de banda ancha y la interpreta como ondas radiales.
Luego, el dispositivo Wifi en nuestro computador o teléfono celular, interpreta dichas
señales de radio y las convierte en información de nuevo. El ciclo entonces se repite
cuando nuestro aparato envíe en lugar de recibir información, y así sucesiva y
simultáneamente.
Alimentación a través de ethernet (PoE)
La alimentación a través de Ethernet (PoE) es una función de red definida en los
estándares IEEE 802.3af y 802.3at. PoE permite que los cables Ethernet suministren
energía a los dispositivos de red a través de la conexión de datos existente.
Los dispositivos compatibles con PoE pueden ser equipos de suministro energético
(PSE), dispositivos alimentados (PD) o, en ocasiones, de ambos tipos. El dispositivo
que transmite alimentación es un PSE, mientras el que la recibe es un PD. La mayoría
de PSE son switches de red o inyectores PoE pensados para su uso con switches sin
PoE. Ejemplos habituales de PD incluyen teléfonos VoIP, puntos de acceso
inalámbricos y cámaras IP.
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¿Cuáles son las ventajas de PoE?
 Dado que PoE permite utilizar un solo cable tanto para la alimentación como
para la transmisión de datos, permite ahorrar dinero en la compra y el tendido de
cables para equipos de red y teléfonos VoIP.
 PoE facilita y reduce significativamente los costes de la instalación o ampliación
de una red en edificios en los que incorporar nuevas líneas eléctricas resultaría
demasiado caro o complicado.
 El uso de PoE permite montar dispositivos en lugares en los que resultaría muy
poco práctico instalar el cableado eléctrico, como, por ejemplo, en falsos techos.
 Con PoE es posible reducir la cantidad de cables y enchufes necesarios en una
sala de equipos o un armario de cableado abarrotados.
Desventaja de PoE
Ausencia de estándares tecnológicos para la interoperabilidad de equipos.
Características generales de la norma del estándar IEEE
802.3af
PoE se rige bajo las normas del estándar IEEE 802.3af. Dicho estándar se encarga de
definir todo lo necesario para poder usar esta tecnología.
Arquitectura física del sistema
PD (Powered Device). Son los dispositivos de red que son telealimentados por el PSE.
IEEE 802.3af especifica una potencia máxima recibida de 12.95W por cada PD,
pérdidas incluidas. Podemos distinguir dos clases de PD:
PDs no compatibles con PoE: evidentemente no están definidos por la norma,
pero sí que ésta hace mención de ellos. Al no ser compatibles, estos PDs
necesitan un tap, splitter o derivador que separe la corriente continua de la
transmisión de datos, y se la inyecte al dispositivo a través del tradicional
conector de potencia.
PDs compatibles con PoE: reciben la potencia eléctrica directamente del
conector RJ45 sin necesidad de un splitter. Que sean compatibles con PoE no
significa que lo sean con la norma. Habrá dispositivos compatibles con PoE
802.3af, y habrá dispositivos compatibles con PoE de otra solución no
estandarizada, incluso de ambas
PSE (Power Sourcing Equipment). Es el equipo principal encargado de suministrar
potencia eléctrica al resto de dispositivos de red o PDs. El PSE inyecta CC en 2 de los
4 pares del RJ45. En concreto, el estándar establece un voltaje de 48V DC, con una
intensidad máxima de 400mA, para una carga máxima de potencia de 15.4W por cada
puerto. Es el cerebro del sistema, ya que es el que detecta, clasifica y controla la
potencia eléctrica suministrada. La estándar diferencia a su vez dos tipos de PSEs:
Endpoint: Es un PSE que combina la función de generar corriente eléctrica para
telealimentar a los PD, con la función de DTE (Data Terminal End) switch o hub.
Generalizando podríamos decir que se trata de un switch que incluye en su
interior la circuitería necesaria para poder implementar Power-over-Ethernet. En
el mercado lo encontraremos con la denominación de PoE switch.
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Midspan: Es un PSE que sólo tiene la función de alimentación. Es decir, un
inyector de potencia que se sitúa entre nuestro switch Ethernet tradicional y el
PD.
Características del cable
 UTP (del inglés, Unshielded Twisted Pair, o par trenzado no apantallado), o STP
(Shielded Twisted Pair, o par trenzado apantallado).
 Conector RJ45: de ocho pines o conexiones eléctricas.
 Categoría 5 (CAT5), Categoría 5e (CAT5e) o Categoría 3 (CAT3).
 Longitud inferior a 100 metros.
Este tipo de cables disponen de 8 hilos (4 pares), y tal como dijimos antes, la potencia
es inyectada en 2 de sus 4 pares. El cable transporta simultáneamente hasta el PD tanto
la energía eléctrica como los bits correspondientes a la transmisión de datos.
Alimentación del PD
Alternativa A: Endspan. La potencia es transportada sobre los mismos pares por los
que transportamos los datos, es decir, pines 1 y 2 (par #2) para la ida, y pines 3 y 6 (par
#3) para el retorno.
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Alternativa B: Midspan. El PSE inyecta la potencia en los pares libres, es decir, los
pines 4 y 5 para la ida (par #1), y pines 7 y 8 para el retorno (par #4)
Un PSE Midspan siempre utiliza la alternativa B para alimentar al PD; es por eso que a
ésta se le bautiza de la misma forma que al PSE: Midspan. Por el contrario, un PSE
Endpoint puede utilizar la alternativa A, la B o ambas (no simultáneamente), y él es quien
decide cuál usar, no el PD.
Fases de un PoE para alimentar
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Las fases que debe realizar un PoE para poder alimentar usando un cable. Estas fases
son 4, y cada una se corresponde con un bloque
Primer bloque “Polarity Protection” o “Auto-polarity
Circuit”
Como indica la norma, la tensión introducida puede venir de dos formas: una de las
formas consiste en usar los pares de datos del cable de Ethernet como fuente de
alimentación. Dicha forma permite transmitir datos y alimentar a la vez por los mismos
pares. La segunda forma usa otros pares alternativos para enviar la tensión. La ventaja
de la primera forma es que usa solo dos pares, en vez de 4, que son los necesarios para
implementar la segunda forma (El cable Ethernet tiene 4 pares en su interior).
Segundo bloque: “Signature and Class circuitry”
Para asegurarse que el dispositivo no aplica una tensión a un dispositivo que no
implementa PoE, el dispositivo empezará a dar unos determinados niveles de tensión.
Estos niveles de tensión se dividen en 4 etapas. Al principio el dispositivo aplicará una
tensión baja (2.8 V a 10.1 V) buscando una resistencia de 25 KΩ. Si es demasiado alta
o demasiado baja, no hará nada. Esta fase permite proteger un dispositivo que no es
PoE de uno que sí que lo es. En caso de que resulte ser PoE, buscará que clase de
alimentación requiere. Para ello, elevará la alimentación a 15,5-20,5 V y medirá la
corriente que circula a través de él. Dependiendo del resultado obtenido, el dispositivo
sabrá cuál es la máxima alimentación permitida para que trabaje el dispositivo PoE. A
continuación, se adjuntan unas tablas que permiten ver esto de forma más clara.
Etapas para el establecimiento de un enlace PoE 802.3af
Fase
Acción
Detección
Comprueba si el dispositivo conectado tiene una
resistencia comprendida entre 15 – 33 KΩ
Clasificación
Arranque
Alimentación
Tension
Tensión
recibida
introducida por
por el PD
el PSE (V)
(V)
2.8-10.1
2.7 – 10.1
15.5 – 20.5
14.5-20.5
Empieza a alimentar al dispositivo
30-44
30-42
Alimenta al dispositivo
44-57
42-57
Comprueba a qué clase pertenece el dispositivo
Detección
Esta señal, o “firma de detección” según una traducción literal del estándar, se obtiene
gracias a la colocación de una resistencia Rsignature de 25kΩ en el front-end del PD, entre
los pares alimentados. Esta resistencia es la que diferencia a un dispositivo PoE 802.3af
de otro que no lo es.
Una vez acabada la etapa de detección, es conveniente “desconectar” Rsignature con el
objetivo de maximizar la potencia recibida por el PD.
Clasificación
Ésta es una fase opcional y en ella el PD le indica al PSE sus requisitos de potencia (la
potencia máxima que consume). El PSE distingue entre cinco posibles clases de PDs
según la potencia máxima consumida por éste:
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Clase
Niveles máximos
para alimentar el
dispositivo
(Vatios)
Modo de
uso
Descripción
0
Por defecto
0.44 a 12.94
Clasificación desconocida
1
Opcional
0.44 a 3.84
PD de baja potencia
2
Opcional
3.84 a 6.49
PD de potencia media
3
Opcional
6.49 a 12.95
PD de alta potencia o potencia
completa
4
Reservado
12.95
Para usos futuros
Arranque
Cuando las fases de detección y clasificación hayan sido un éxito, podremos decir que
el PD está preparado para ser alimentado. El PSE comenzará el arranque de la
alimentación elevando la tensión de cada puerto entre 30 y 44V. Esta fase de arranque
es una etapa intermedia previa a la alimentación, y sirve para que ésta no interfiera con
las fases anteriores de detección y clasificación.
Alimentación
Una vez que el condensador de bypass es cargado, el PSE eleva el voltaje a un rango
de entre 44 y 57V (debido a pérdidas resistivas en el cable, bajará a valores entre 36 y
57V cuando alcance el PD) y es cuando el PD aprovechará esta alimentación recibida
para activar su propia circuitería y ponerse en funcionamiento.
Además, el PSE deberá monitorizar continuamente el estado del enlace para
asegurarse que el PD sigue conectado.
Tercer bloque: “Control Stage”
Es importante que el convertidor Dc/Dc no funcione mientras el dispositivo está
realizando la fase de clasificación del bloque dos. El controlador deberá estar encendido
cuando V = 35 V
Cuarto bloque: “Convertidor DC/DC”
Generalmente la tensión nominal usada es de 48 V y no suele ser práctica en muchas
aplicaciones, dónde se requiere un voltaje menor (3.3 V, 5 V o 12 V). Una manera muy
efectiva de lograr este objetivo es usar un convertidor Buck DC/DC. Este convertidor es
capaz de trabajar en un amplio rango de tensiones (36 V a 57 V), en condiciones de
mínima y máxima carga.
¿Qué es PoE?
La última actualización de PoE es el estándar IEEE 802.3at, conocido como PoE+. La
principal diferencia entre 802.3af (PoE) y 802.3at (PoE+) es que los PSE con PoE+
pueden suministrar casi el doble de alimentación a través de un solo cable Ethernet.
Los PSE con PoE+ pueden suministrar energía a PD con PoE y PoE+ pero los PSE con
PoE solo pueden alimentar a los PD con PoE. Los PD con PoE+ requieren una cantidad
energética superior a la que pueden ofrecer los PSE con PoE.
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¿Qué son las clases PoE?
A los dispositivos PoE y PoE+ se les asigna una clase de 0 a 4 en función de la cantidad
de alimentación que necesitan. Cuando un PD se conecta a un PSE, este le especifica
su clase, de modo que pueda suministrarle la cantidad correcta de alimentación. Los
dispositivos de clase 1, 2 y 3 requieren una capacidad de alimentación muy baja, baja y
media, respectivamente. Los dispositivos de clase 4 (PoE+) requieren una gran cantidad
de alimentación y solo son compatibles con PSE con PoE+.
Los dispositivos de clase 0 no reciben una clasificación adecuada por parte del
fabricante, de modo que los PSE deben asignarles la misma cantidad de alimentación
que asignarían a dispositivos de clase 3, a pesar de que los dispositivos de clase 0
utilizan realmente muy poca energía. Sin embargo, los modelos más recientes de
switches PoE+ de NETGEAR permiten definir el límite máximo de potencia de un PD,
independientemente de su clase. Estos modelos también asignan alimentación a otros
PD en función de los límites de alimentación que se hayan definido, en vez de usar la
asignación de potencia preasignada según la clase del dispositivo, lo que reduce el
consumo energético desperdiciado.
¿Puedo combinar dispositivos con PoE y sin PoE en mi red?
Los dispositivos con PoE se pueden combinar en una red con dispositivos sin PoE,
aunque estos últimos no pueden proporcionar alimentación a PD o recibir alimentación
de PSE. Los dispositivos sin PoE deben tener una fuente de alimentación distinta.
Transceivers
Transceiver óptico
Un Transceptor Óptico es un componente usado para enviar y recibir información
óptica. Pero diciendo más claro, este componente es capaz de transformar señal
eléctrica a señal óptica (en caso del lado remitente) o viceversa (en caso del lado de
recepción).Por lo tanto el transceptor tiene 2 extremos, un extremo para conectar el
cable de fibra óptica y otro para conectar un aparato eléctrico (Como Switch, Media
Converter, etc.).Y la información óptica generalmente viaja a través de una fibra en
una sola dirección, haciendo que un transceptor de fibra óptica recibe información
desde una fibra óptica y luego la envía a través de otra fibra óptica. Alternativamente,
el mismo cable de fibra óptica puede enviar y recibir información óptica, ya sea
a través de diferentes fibras en el cable, o en distintos tiempos. El componente
receptor de un transceptor de fibra óptica está hecho de un semiconductor. Este
semiconductor es un fotodiodo, el cual es un componente que crea una carga eléctrica
cuando es expuesto a una fuente de luz. El componente de transmisión de un
transceptor de fibra óptica tiene que enviar pulsos de luz con rapidez y precisión. La
fuente de esta luz es generalmente un láser o un diodo emisor de luz (LED). Luego, la
fuente de luz convierte la información eléctrica en información óptica. Existen variedad
de transceptores de fibra óptica disponibles. Que se diferencia en los tipos de
conectores, así como también en la calidad de la transmisión de datos, la velocidad en
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la transmisión, la distancia de la transmisión, el diseño de mecanismo eléctrico,
la temperatura del uso, etc., que se puede cambiar de aparato en aparato.
¿Cómo funcionan?
En redes de computadoras y telecomunicación, es un dispositivo que se encarga de
realizar funciones de Recepción de una comunicación, contando con un Circuito
Eléctrico que permite un procesamiento para también realizar la Transmisión de esta
información, sin importar su diseño o formato, es decir, es un dispositivo que se
encarga de transmitir una Potencia de un punto a otro, cambiando su estado.
Generalmente consisten en Sistemas Electromagnéticos, aunque también puede
haberlos de tipo Acústico o bien inclusive dispositivos Mecánicos, que transmiten una
señal determinada hacia otro dispositivo, pero realizando una transformación de
medios.
Es común contar por ejemplo con un Transductor que trabaja como Transmisor de
Señales RF (siglas de Radio Frecuencia) cumpliendo esta doble funcionalidad
de Emisor y Receptor de esta comunicación, realizando este nexo utilizando como
canal de comunicación la Vía Inalámbrica.
Dado que determinados elementos se utilizan tanto para la transmisión como para la
recepción, la comunicación que provee un transceptor solo puede ser semidúplex, lo
que significa que pueden enviarse señales entre dos terminales en ambos sentidos,
pero no simultáneamente.
En una Ethernet, los transceivers se desconectan cuando el equipo al que están
conectados no está funcionando, sin afectar el comportamiento de la red.
Historia
El término se originó en la década de 1920.
En los primeros tiempos de los radioaficionados, los receptores y transmisores eran
construidos por separado. Hasta los años 40, la costumbre era que fueran hechos por
el radioaficionado mismo.
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En los años 1950 comienzan aparecer los equipos comerciales, mejores y menos
caros que los equipos hechos por el radioaficionado. Los fabricantes como Drake o
Collins hacían líneas para armonizar la apariencia y el rendimiento del transmisor y del
receptor.
A partir de los años 1970, casi todos los transmisores de radioaficionados son
transceptores (transmisores/receptores). Por ejemplo:
• Los denominados walkie-talkie como los de la norma PMR 446
• Los equipos modernos de radioaficionados como el BITX
• Algunos transceptores de fabricación casera, como el Pixie
Clases de transceivers
Multi-transceivers o Transceptores de red:
Transmiten y reciben señales en una LAN. Normalmente están incorporados en la
tarjeta de interfaz de red del LAN. Algunos modelos pueden ser construidos
externamente. Estos se utilizan en sistemas de redes que no sean de LAN.
Multiport – transceivers:
Estos permiten la conexión de más de un equipo a la red en el mismo sitio, es decir,
tienen varias salidas para equipos.
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Fan – out:
Estos equipos van conectados a un transceiver, y permiten dividir la señal del mismo a
varios equipos.
Su limitación estriba en que la longitud de los cables que vayan a los equipos es
menor, porque no regeneran la señal, a diferencia de los multiport-transceivers.
Escena actual
Ellos se usan comúnmente en la telefonía, las redes de computadoras, radio y
tecnología.
Transceptores en la actualidad
Actualmente hay tres tipos de Transceptores de uso común.

Transceptores de red

Transceptores de radio frecuencia
Transceptores de la frecuencia de radio son diseñados para transmitir y recibir
señales de radiofrecuencia. También pueden demodular las señales que han
de desempeñar o visto en un dispositivo de salida. Están disponibles en
celulares y los modelos de dos vías.

Transceptores de fibra óptica
Transceptores de fibra óptica usan cables de fibra óptica para recibir y
transmitir señales. Por lo general son diseñados para trabajar con señales
digitales. Los cables de fibra óptica pueden funcionar como canales
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independientes cuando dispuestos en paralelo. Sus transmisores y receptores
de cable son independientes para gestionar las transmisiones de dos vías.
Transceptores multimodo vs Transceptores monomodo
Existen dos tipos de cables que pueden conectarse a un transceptor de fibra óptica.
Uno es llamado como cable multimodo y otro es cable monomodo. El cable multimodo
(multi-mode) tiene un diámetro relativamente largo. y la luz que viaja en la misma,
como sufre de atenuación por reflejar o rebotar la luz dentro del cable causando que la
distancia que puede llegar es menor que en monomodo, pero como el diámetro es
más ancho se utiliza luces LED de menor precisión, lo que hace el precio más barato.
En cambio, el cable monomodo (single-mode) tiene la fibra óptica más fina, y por lo
tanto se reduce el reflejo de la luz dentro del cable, haciendo que se puede viajar más
distancia, pero como es más fina la fibra, se utiliza luces de mayor precisión, lo que
hace el precio más caro.
Transceiver comercial
Transceiver Gigabit Ethernet SFP Mini-GBIC.
La nueva línea de Transceivers de Forma Pequeña (SFP) Intellinet Network Solutions
proporciona una combinación de rendimiento y precio asequible. Estos módulos miniGBIC (Convertidores de Interfaz Gigabit) están fabricados con chasís metálico que
reduce las interferencias electromagnéticas y aumenta su durabilidad. Un SFP,
definido como small form-factor pluggable, es un transceptor insertable en caliente que
se emplea para servir de interface entre un equipo de comunicaciones (switch, router,
conversor de medios) y un enlace por fibra óptica.
Podemos encontrar los siguientes tipos más comunes de interfaces ópticos Gigabit
para fibras monomodo en segunda y tercera ventana (1310 y 1550 nm
respectivamente):




SFP 1000BASE-LX (hasta 10km)
SFP 1000BASE-XD (hasta 40km)
SFP 1000BASE-LH/ZX (hasta 70 km)
SFP 1000BASE-EX (hasta 120 Km)
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Para corto alcance, se usan fibras multimodo SFP 1000BASE-SX en primera ventana
(850nm), con alcance de hasta 2 km.
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Conclusiones



Hay que tener una cierta precaución con los protocolos que aplica el Gigabit
Ethernet, pero de resto, es quizás la mejor de las tecnologías aplicadas a las
redes en general.
En la actualidad existe una gran variedad de cables Ethernet (cat5e, cat6, cat6A,
cat7, cat8) los cuales se diferencian en velocidad de transferencia y frecuencia
como características principales. Debemos tener en cuenta la aplicación o el uso
que queremos, para determinar el tipo de cable a usar.
Las conexiones por Wi-Fi son las más utilizadas y están continuamente
mejorando para ofrecer las mejores velocidades posibles, sin embargo, si de
verdad queremos aprovechar al máximo las nuevas conexiones de fibra óptica
lo recomendable es usar una conexión cableada.
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Gigabit Ethernet
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