Redes I - 4-1

Tema 4: Redes de Área Local Introducción Ventajas j Topologías El modelo OSI y las LAN El modelo OSI y las LAN Las normas 802.x Cableado estructurado Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-2

Redes de Area Local: Introducción •

•

Definición de IEEE 802: Sistema de  comunicaciones que permite que un número de  di dispositivos independientes se comuniquen entre  ii i d di i si. Diferencias claves que marcan el diseño de  protocolos de comunicaciones entre LAN y WAN:

LAN Distancias

cortas (algunos Km máximo)

Altas (ciudades, países...)

Velocidad

Alta

Baja

Tasa de errores

Baja

Relativamente alta

Manejo de errores

En los niveles altos ==> protocolos sencillos en capas inferiores

En los niveles bajos ==> protocolos más complejos en capas inferiores

Gestión

Privada = => mayor ==> flexibilidad

Pública o privada

Medio Físico

Común para las estaciones

Comunicación

Todos los elementos con todos

– El ancho de banda no supone una limitación en las  LAN. • El El rendimiento no supone una preocupación esencial  di i ió i l a la hora de diseñar el protocolo.

– La fiabilidad del medio de transmisión de una LAN  y q ( ) es mucho mayor que en una WAN (1000 a 1) • Es posible renunciar a verificación y corrección de  errores en las capas inferiores, dejándolo en manos  de los protocolos de las superiores.

•

WAN

C Comercializadas en 1980 i li d 1980

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Redes I - 4-3

Redes de Área Local. Ventajas j • Ventajas de las LAN o o o o o o

Compartición de recursos Flexibilidad de conexión Fiabilidad y seguridad Reducción de costes Crecimiento Conexión con otras redes

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Redes I - 4-4

Topologías  I p g • Topología: Disposición que adoptan unos elementos frente a otros. • Objetivo: Encontrar la forma más eficaz y económica de conectar todos  los usuarios y todos los recursos de la red. • A la hora de elegir la topología de la red han de tenerse en cuenta los  l h d l l l í d l dh d l siguientes factores: o o o o

Eficaz y económica Eficaz y económica Que eviten el coste de encaminamiento Tolerantes a fallos Facilidad de instalación y reconfiguración de la red

• La topología elegida condiciona las prestaciones de la red al establecer  ciertas limitaciones en los procedimientos de transmisión.

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Redes I - 4-5

Topologías  II. Estrella p g • •

Es la topología más antigua. Se introdujo con las PBX  (Private Branch Exchange) Ventajas: – – – –

•

Conexión de terminales no inteligentes Independencia de operación de cada nodo p p Fácil localización de averías El fallo de un tramo de cable nunca provoca la caída de  la red entera

Inconvenientes: – El nodo central es un punto crítico – Instalación cara por la gran cantidad de cable sta ac ó ca a po a g a ca t dad de cab e

•

Es la más usada en Ethernet con el uso del cableado  de par trenzado

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Redes I - 4-6

Topologías  II. Bus p g •

Ventajas: – Cableado mínimo – Coste reducido

•

Inconvenientes: – Si falla el cable, la red entera falla – Cobertura geográfica reducida – Descenso del rendimiento en situación de alto tráfico

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Redes I - 4-7

Topologías  III. Anillos p g •

Ventajas: – Posibilidad de cubrir distancias relativamente  grandes d

•

Inconvenientes: – Vulnerable a los fallos de los nodos – Retrasos debidos a los repetidores (cada estación  conectada al anillo se considera un repetidor)

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Redes I - 4-8

El modelo OSI en las LAN • Los esfuerzos de  normalización en las LAN normalización en las LAN  a nivel internacional se  iniciaron en 1980 con la iniciaron en 1980 con la  creación del comité 802  del IEEE (el modelo OSI del IEEE (el modelo OSI  data de 1977).  • Este comité elaboró las  E i é l b ól normas 802 que son hoy  dí l á d l día el estándar para las  LAN Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-9

El nivel físico  • Las funciones son las siguientes: o Codificación/decodificación: df ó /d d f ó  Forma de transmisión (banda base vs banda ancha)  Codificación y decodificación de las señales binarias. Ej: Bifase‐L o  Codificación y decodificación de las señales binarias Ej: Bifase L o Manchester

o Acceso al canal:  Detección de colisiones (transmisiones simultaneas)  Detección de portadora  Transmisión/recepción de bits

o Niveles de voltaje o Definición de conectores y pines

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Redes I - 4-10

El nivel físico  • Diferencia entre el nivel físico de las LAN's y las WAN o Este nivel puede, y de hecho la mayoría de las LAN actuales lo  l d d h h l í d l l l hacen, realizar determinadas funciones de control. Estas  pueden ser: pueden ser:  Indicación del preámbulo de sincronización g  Indicaciones de violaciones del código – Por problemas de transmisión – Colisiones

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Redes I - 4-11

El nivel de Enlace: Subcapa de acceso al medio (MAC) • Un problema clave en cualquier red de difusión, que no  aparece en las basadas en conexión punto a punto, es la  determinación de quien tiene el derecho del uso del canal  de comunicación cuando existe competición por éste.  o Los canales de difusión se conocen también en la literatura como  canales de acceso múltiple o canales de acceso aleatorio.

• Para las redes que utilizan canales de difusión, se propone  una división del nivel de enlace en dos subcapas:  o MAC (Control de Acceso al Medio ISO 8802.x)  o LLC ( Control Lógico del enlace ISO 8802.2).  o Al dividirlo en dos se persigue conseguir que LLC sea independiente  de la topología usada, del medio y del método para acceder al  mismo Grado en Ingeniería Informática – Redes de computadores I 11 Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-13

Normas IEEE 802.x (ISO 8802/x) ( ) •

Definen los niveles físico y enlace o 802.1 Interfaz con el nivel superior 802 1 Interfaz con el nivel superior  802.1d Puentes transparentes  802.1g Puentes remotos  802.1q Redes locales virtuales (VLAN) 802 1 d l l i l ( )

o 802.2 Control de enlace lógico. LLC o 802.3 Topología bus con CSMA/CD. Ethernet    

o o o o o

802.3u: Fast Ethernet 802.3x. Ethernet Full duplex y control de flujo 802.3z: Gigabit Ethernet 802.3ab: Gigabit Ethernet en cable UTP‐5

802.5 Topología anillo con transferencia de testigo. Token Ring 802 10 Seguridad en redes 802.10 Seguridad en redes 802.11 LAN´s sin cables (WLAN) 802.15 Bluetooth 802.16 WiMAX

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Redes I - 4-14

Subcapa p LLC

802.2: 80 . : LLC C (Logical ( og c Link Control) Co o )

802.1: Gestiión

802.1: Perspectiva y Arquitecturaa

802.10: Seguriidad 8

Arquitectura de los estándares IEEE 802

802.1: Puentes Transparentes

802.3: CSMA/CD (Ethernet)

802.5: T k Token Ring

…

…

802.11: LAN LANs Inalámbricas

…

802.15: Bl t th Bluetooth

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802.16: WiMAX

Subcapa MAC (Media Access Control)

… Capa Física

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Redes I - 4-15

IEEE 802.3  (Ethernet) ( ) •

Ethernet fue diseñada por la compañía Rank Xerox y adoptada por DIGITAL e INTEL.  Fue la base de la norma IEEE 802 3 aunque existen algunas diferencias: Fue la base de la norma IEEE 802.3, aunque existen algunas diferencias: o La norma 802.3 describe una familia completa de sistemas CSMA/CD, operando a  velocidades que van desde 1 a 10 Mbps, en varios medios físicos. Ethernet opera a una  velocidad de 10 Mbps velocidad de 10 Mbps. o El campo longitud/tipo de la trama en 802.3 es longitud y en ethernet identifica el tipo de  trama para el nivel superior.

•

Características: Diferentes medios físicos o o o o o o

Topología: bus con centros de cableado en estrella Técnica de señalización: Banda Base (Manchester) Técnica de señalización: Banda Base (Manchester) Máximo número de estaciones por red 1024 4 repetidores como máximo entre dos estaciones que deseen comunicarse Mé d d Método de acceso al medio: CSMA/CD l di CSMA/CD Tramas de longitud variable comprendida entre 46 y 1500 octetos

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Redes I - 4-16

Desarrollo de Ethernet (I) () • 1973: Bob Metcalfe realiza las primeras transmisiones sobre una red  Ethernet en Xerox Funcionaba a 2 94 Mb/s sobre cable coaxial Ethernet en Xerox. Funcionaba a 2,94 Mb/s sobre cable coaxial • 1979: Las empresas DEC (Digital Equipment Corporation), Intel y Xerox  crean una alianza para desarrollar Ethernet • 1980: El consorcio DIX publica la primera especificación de Ethernet  f ó (libro azul) • 1981: 3Com comercializa las primeras tarjetas Ethernet 10BASE5 para  1981: 3Com comercializa las primeras tarjetas Ethernet 10BASE5 para PC • 1983: el IEEE aprueba el estándar 802.3, basado en gran medida en  Ethernet

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Redes I - 4-17

Desarrollo de Ethernet (II) ( ) • 1984: DEC comercializa los primeros puentes transparentes • 1989: Se estandariza 10BASE‐F, Ethernet sobre fibra óptica 1989: Se estandariza 10BASE F Ethernet sobre fibra óptica • 1990: Se estandariza 10BASE‐T, Ethernet sobre cable de pares trenzados  no apantallado (UTP) • 1990: La empresa Kalpana comercializa los primeros conmutadores LAN • 1995: Se estandariza Fast Ethernet • 1998: Se estandariza Gigabit Ethernet 1998 S t d i Gi bit Eth t • 2002: Se estandariza 10 Gigabit Ethernet

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Redes I - 4-18

IEEE 802.3  (Ethernet). Nivel Físico  I ( ) •

Medio físico: cable coaxial (original de Ethernet), cable de pares, fibra óptica o Actualmente Actualmente se pueden utilizar otros medios físicos, se identifican con la siguiente  se pueden utilizar otros medios físicos se identifican con la siguiente nomenclatura:  [velocidad en Mbps][modo de transmisión][longitud máxima del segmento en múltiplos de  100mts]  Tenemos: – 10BASE5 : 10 Mbps, banda base, 500 mts (Ethernet original) – 10BASE2 : 10 Mbps, banda base, 200 mts 10BASE2 : 10 Mbps, banda base, 200 mts (bajo (bajo coste) coste) – T   :  Par trenzado – F    :  Fibra óptica

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Redes I - 4-19

Algunos medios físicos de Ethernet g Medio

Cable

Distancia

Costo

(1BASE5)

UTP-2

500m

Bajo

((10BASE5) S ) (10BASE2) 10BASE-T 10BASE-F 10BASE F (10BROAD36)

Coax grueso 50 Ω C Coax fino 50 Ω UTP-3/5 FO F.O. Coax 75 Ω

500 m 185 m 100/150 m 2 Km 3,6 Km

Bajo Bajo Bajo Medio Alto

100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE FX

UTP-5 F.O.

100 m 2 Km

Bajo Alto

1000BASE-T 1000BASE-SX 1000BASE-LX

UTP-5e F.O. F.O.

100 m 500 m 5 Km

Medio Medio Alto

10GBASE-CX4 10GBASE-LR 10GBASE-ER 10GBASE-T

Coax 4 pares F.O. F.O. UTP-6

15 m 10 Km 40 Km 55 m

Bajo Alto Muy alto N.D.

40GBASE

Cobre F.O.

10 m 10 Km

N.D. N.D.

100GBASE

Cobre F.O.

10 m 40 Km

N.D. N.D.

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Redes I - 4-20

IEEE 802.3  (Ethernet). Nivel Físico  II ( ) • Codificación en línea tipo Manchester que permite: o Mandar el reloj de sincronismo junto con los datos. o Ideal para detectar portadora, por el hecho de crear muchas  transiciones.

De +v a -v representa un 1 De -v v a +v representa un 0

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Redes I - 4-21

IEEE 802.3  (Ethernet). Nivel Físico  III ( ) • Otros componentes físicos: o Transceptores, Transceptores, encargados de transmitir y recibir las señales, detectar las  encargados de transmitir y recibir las señales, detectar las colisiones y mantener la calidad de la señal en el bus. Cuando detectan una  colisión colocan una señal de invalidación en el cable para asegurar que  Todos los demás tengan conocimiento de la colisión Todos los demás tengan conocimiento de la colisión. o Terminadores de 50 , extremos finales del circuito eléctrico.  o Conectores o Tarjetas de comunicaciones o Repetidores y concentradores

• Especificaciones de cableado: o AWG ‐ American Wire Gauge  22 AWG=0,644 mm 22 AWG 0 644  26 AWG=0,405mm

o UTP ‐ Unshielded Twister Pair o RG‐ Radio Grade

Cable Coaxial Gordo

Cable Coaxial Fino

Par trenzado sin apantallar (UTP)

Fibra

RG-8

RG 58 A/U o C/U

22-26 AWG

62.5/125 micron

10BASE5

10BASE2

10BASET

10BASEFL

IEEE 802.3 Thicknet

IEEE 802.3a Cheapernet o Thinnet

IEEE 802.3i UTP

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Redes I - 4-22

IEEE 802.3. Nivel Físico  IV. Cable Coaxial Gordo I • •

Estandarizado en 1980 Componentes: o Cable coaxial Thick Tipo RG‐8 (RG ‐ Radio Grade) Según la IEEE 10BASE5 (10 Mbps, en banda base y 500  metros máximo por segmento)  Normalmente Normalmente es de color amarillo y cada 2,5 metros tiene una marca negra que es donde se pueden conectar  es de color amarillo y cada 2 5 metros tiene una marca negra que es donde se pueden conectar elementos de la red  Esta distancia es para evitar la reflexión (reflexiones eléctricas que pueden ser erróneamente interpretadas  como un error en la red) Cubierta aislante exterior

Protector de metal trenzado

1/2 Pulgada

o Terminadores de 50  R ll Relleno d de polietileno li til Alambre central

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Redes I - 4-23

IEEE 802.3. Nivel Físico  V. Cable Coaxial Gordo II o Transceivers (transmitter‐receiver) Transmite o recibe datos entre el controlador  ethernet y el cable ethernet y el cable o Cables de Transceiver. Conecta el transceiver con el controlador Ethernet. No es  un cable coaxial. Tiene 15 pines. Puede tener 50 metros máximo o Coring tool. Pieza para poder pinchar el transceiver. Conocida como vampiro

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Redes I - 4-24

IEEE 802.3. Nivel Físico  VI. Cable Coaxial Gordo III o Concentradores o Controladores (o tarjetas) de red C t l d ( t j t )d d con Conectores DB‐15

o Especificaciones Parámetro

Valor o especificación

Tipo de cable

Cable coaxial gordo (impedancia 50  )

Técnicas de señalización

Banda Base (Manchester)

Velocidad

10 Mbps

Longitud máxima por segmento

500 metros

Longitud máxima de la red (con repetidores)

2500 metros

Accesos por segmento

100

Distancia entre estaciones

2,5 metros, mínimo

Tipo de conector

DB-15

Topología

Bus lineal

Máximo nº de estaciones por red

1024

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Redes I - 4-25

IEEE 802.3. Nivel Físico  VII. Cable Coaxial Gordo IV Cable 10BASE5

Conector DIX, AUI, DB-15

Transceiver

Terminador T i d de 50 

Cable de transceiver (50m máx.) máx )

Distancia mínima entre estaciones 2,5 m

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Redes I - 4-26

IEEE 802.3. Nivel Físico  VIII

Dibujo j de la red ethernet original g ((Robert M. Metcalfe, Junio 1976)) Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-27

IEEE 802.3. Nivel Físico  IX. Cable Coaxial Fino I • •

Estandarizado en 1985 Componentes – – – –

RG‐58 A/U thin Cable coaxial 10BASE2 Conectores T T Terminadores de 50  i d d 50  Concentradores y repetidores (no son  siempre necesarios‐depende del  tamaño de la red) tamaño de la red) – Conectores de cables (Tipo BNC) y  controladores o tarjetas 

•

Ventajas – El transceiver va incluido en el  controlador Ethernet (la tarjeta) – Menor coste Menor coste

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Parámetro

Valor o especificación

Tipo de cable

Cable coaxial fino

Técnicas de señalización

Banda Base (Manchester)

Velocidad

10 Mbps

Longitud máxima por segmento

185 metros

Longitud máxima de la red (con repetidores)

1000 metros

Accesos por segmento

30

Distancia entre estaciones

0,5 metros, mínimo

Tipo de conector

BNC y conectores T

Topología

Bus

Máximo nº de estaciones por red

1024

Impedancia característica del cable

50 

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Redes I - 4-28

IEEE 802.3. Nivel Físico  X. Cable Coaxial fino II Distancia entre estaciones mínimo í i 0,5 05m

Cable 10BASE2

Conector T

Conectores BNC

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Conector BNC A la tarjeta de red

Terminador d 500  de

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Redes I - 4-29

IEEE 802.3. Nivel Físico  XI.  Par trenzado  I • Estandarizado en 1990. Hoy día es el más utilizado • Componentes: – Par trenzado sin apantallar, 22‐26 AWG (American Wire Gauge)  cable telefónico,  10BASET. 100 metros entre el controlador Ethernet y el Hub repetidor. 10BASET. 100 metros entre el controlador Ethernet y el Hub – Módulos repetidores y concentradores (siempre necesarios). Un concentrador  10BASET constituye un repetidor. Cada conexión de red termina en el hub‐ concentrador. t d – Conectores RJ‐45 (8 pines)  – Controladores o tarjetas Controladores o tarjetas

• Ventajas – Redes más manejables. Si falla el cable sólo una estación se ve afectada j – Cableado integral de edificios (permite transmitir voz y datos)

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Redes I - 4-30

IEEE 802.3. Nivel Físico  XII.  Par trenzado  II Parámetro

Valor o especificación

Tipo de cable

Par trenzado sin apantallar (UTP)

Técnicas de señalización

Banda Base (Manchester)

Velocidad

10 (100, 1000) Mbps

Longitud máxima por segmento

100 metros

Accesos por segmento

1

Distancia entre estaciones

No aplica

Tipo de conector

RJ-45 (8 pines)

poloog gía Toop

Estrella

Máximo nº de estaciones por red

1024

Impedancia característica del cable

75-150 

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Redes I - 4-31

IEEE 802.3. Nivel Físico  XIII.  Par trenzado  III

Cable UTP (máximo 100 m)

Conector RJ45

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Redes I - 4-32

IEEE 802.3. Nivel Físico  XIV.  Par trenzado  IV

TD+ TDRD+

RD RD-

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Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

Par 2 2 3 1 1 3 4 4

Color Blanco/naranja Naranja Blanco/verde Azul Blanco/azul V d Verde blanco/marrón Marrón

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Redes I - 4-33

IEEE 802.3. Nivel Físico  XV.  Par trenzado  V • Existen tres tipos de cables RJ45  Straight‐through Straight through  Crossover  Rolled

o Para identificar el tipo de cable RJ45 agarrar los extremos del cable  como se muestra en la figura

Crimpadora Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-34

IEEE 802.3. Nivel Físico  XVI.  Par trenzado  VI •

Straight‐through o Los colores de los cables están en la misma secuencia en ambos extremos  o Se utiliza para  Conectar la tarjeta Ethernet a un hub Ethernet  Conectar directamente la tarjeta Ethernet a otro dispositivo Ethernet cuando el puerto de la  Conectar directamente la tarjeta Ethernet a otro dispositivo Ethernet cuando el puerto de la estación es crossover (cuando un HUB tiene puertos de este tipo están marcados con una X) Señal Tx+ Tx-Tx Rx+ --Rx----

Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

Color Blanco/naranja Naranja Blanco/verde Azul Blanco/azul Verde bl blanco/marrón / ó Marrón

Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

Señal Tx+ Tx-Tx Rx+ --Rx----

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Redes I - 4-35

IEEE 802.3. Nivel Físico  XVII.  Par trenzado  VII • Crossover o El El primer cable coloreado (el de la izquierda) en un extremo del cable es el tercer  primer cable coloreado (el de la izquierda) en un extremo del cable es el tercer cable coloreado en el otro extremo o Se utiliza para  Conectar directamente la tarjeta Ethernet a otro dispositivo Ethernet, por ejemplo  una estación Señal Tx+ Tx-Rx+ --R Rx----

Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

Color Blanco/naranja Naranja Blanco/verde Azul Blanco/azul V d Verde blanco/marrón Marrón

Pin 3 6 1 4 5 2 7 8

Color Blanco/verde Verde Blanco/naranja Azul Blanco/azul N Naranja j blanco/marrón Marrón

Señal Rx+ Rx-Tx+ --T Tx----

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Redes I - 4-36

IEEE 802.3. Nivel Físico  XVIII.  Par trenzado  VIII

• Rolled

Señal ---------

Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

Pin 8 7 6 5 4 3 2 1

Señal ---------

o Los colores de los cables están en secuencia inversa en el otro  extremo o Se utiliza para modo consola Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-37

IEEE 802.3. Nivel Físico  XIX.  Repetidores p •

Existen muchos tipos diferentes de repetidores, pero los más usados en entornos  Ethernet son los concentradores o hubs.  • Conforme a la norma IEEE 802.3c los tipos de repetidores son: Conforme a la norma IEEE 802 3c los tipos de repetidores son: o Unidades transceiver multipuerto (MTU) – Para Para redes 10BASE5 redes 10BASE5 – Permite conexiones fáciles al cable gordo – Ejemplo: DEC DELNI, se pueden conectar en cascada permitiendo hasta 64 estaciones (1 raíz, del que  salen 8)

o Unidades repetidoras multipuerto – Para redes 10BASE2 – Ejemplo: DEC DEMPR, de cada MPR pueden salir 8 segmentos de cable fino al que se pueden conectar  29 estaciones (la 30 es el propio repetidor) 29 estaciones (la 30 es el propio repetidor)

o Concentradores o Hubs – Para redes 10BASE5, 10BASE2 y 10BASET – Permiten la integración de diversos tipos de cables. Permiten la integración de diversos tipos de cables

•

Difunden por la totalidad de sus puertos las señales recibidas por cualquiera de  ellos. La Ethernet con Hubs ll L E h H b se denomina Ethernet compartida  d i Eh id Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-38

IEEE 802.3  (Ethetnet). Subnivel MAC  I ( ) • •

CSMA/CD (acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisión),  como solución al problema de asignación dinámica del medio como solución al problema de asignación dinámica del medio Consiste en: o Oír antes de hablar  y hablar solo cuando los demás callan (CS, Carrier Sense) o Si mientras hablamos oímos que alguien habla nos callamos (CD, Colision Detect)

•

Una estación que quiere transmitir: o o o o

1.‐ Ensambla la trama  1 Ensambla la trama 2.‐ Escucha el canal 3.‐ Si el canal está libre comienza la transmisión 4.‐ Si detecta colisión  Continua enviando trama para asegurar que todas las estaciones detecten la colisión (genera una  ráfaga de ruido) – El tiempo mínimo necesario para detectar una colisión, es el tiempo que tomará la señal para propagarse  desde una estación a otra

 Espera un tiempo aleatorio y reenvía

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Redes I - 4-39

IEEE 802.3  ((Ethetnet).  ) Subnivel MAC  II •

Una estación que recoge tramas del medio: – 1.‐ Comienza recepción – 2.‐ 2 Si Si la trama es demasiado pequeña sigue en 1 l t d i d ñ i 1 • Distingue tramas válidas de colisionadas

– 3.‐ Reconoce dirección, si no es suya se desecha – 4.‐ Comprueba la validez de la trama. Chequea el  CRC – 5.‐ Comprueba el campo de longitud de la trama  para asegurarse que no sobrepasa el máximo  (1500 bytes) – 6.‐ Desensambla la trama

•

NOTA:  – En En el proceso de detección de colisión el hardware  el proceso de detección de colisión el hardware de la estación deberá escuchar lo que haya en el  cable, mientras éste transmita. Si la información  que está leyendo es diferente a la que está  introduciendo, entonces determinará que ha  ocurrido una colisión id li ió

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Redes I - 4-40

Estructura de la Trama 802.3 y Ethernet  I y

Octetos

7

1

2

o

6

Dirección Di ió del destino

2

o

6

Dirección del origen

Delimitador de comienzo Preámbulo

2

46

-

1500

Datos

4 CRC

Protocolo (Ethertype) si > 1536 Longitud del campo de datos si  1536

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Redes I - 4-41

Estructura de la Trama 802.3 y Ethernet  II y • • •

Preámbulo o Son 7 octetos cada uno con el siguiente patrón de bits 10101010. La codificación  p g , µ Manchester de este patrón genera una onda cuadrada de 10 MHz, durante 5.6 µs  con objeto de permitir que el reloj del receptor se sincronice con el del transmisor

Inicio de trama o Es un octeto que contiene 10101011, para indicar inicio de trama

Direcciones de destino y origen Direcciones de destino y origen o La norma permite tener direcciones de 2 y 6 octetos, pero los parámetros definidos  para la norma correspondiente a la banda base de 10 Mbps, solamente utiliza  direcciones de 6 octetos. Ethernet utiliza 6 octetos.  o A esta dirección se le conoce como dirección física o hardware A di ió l di ió fí i h d  Es asignada por el vendedor del hardware y está asociada con el componente hardware  de que se trate (si el componente cambia, su dirección física también)

o Significado del bit de menor orden en el primer byte de la dirección del  destinatario

 Si es un 0 ‐‐> direcciones ordinarias  Si es un 1 ‐‐> direcciones de grupo (Multicast), todas las estaciones del grupo la reciben

o El bit adyacente al de mayor orden (bit 46) de la dirección indica

 Si es 0 es administración global (asignadas por el IEEE) para conectar con otras LAN  Si es 1 administración local, válidas sólo en una LAN

o Si todos los bits están a 1 (FF:FF:FF:FF:FF:FF) se envía a todas las estaciones de la  red y se propaga por todos los puentes, se denomina broadcast o difusión Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-42

Direcciones MAC irecciones MAC Parte asignada al fabricante (OUI)

Parte específica del equipo

= 0 Dirección Individual (unicast) = 1 Dirección de Grupo (multicast/broadcast) = 0 Dirección Única (administrada globalmente) = 1 Dirección Local (administrada localmente) Las direcciones se expresan con doce dígitos hexadecimales. hexadecimales No hay un formato estándar para expresarlas, los más habituales son: 00:30:A4:3C:0C:F1 00-30-A4-3C-0C-F1 0030.A43C.0CF1 Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-43

OUIs (Organizationally Unique Identifiers) ( g y q f ) • Los OUIs los asigna el IEEE a cada fabricante.  o Cada OUI cuesta actualmente US$ 1650

• Puesto que el OUI identifica al fabricante es posible averiguar  q p g la marca de una interfaz a partir de su MAC • Muchos analizadores de protocolos llevan incorporadas  Muchos analizadores de protocolos llevan incorporadas tablas de los OUIs conocidos. Ej.: Wireshark (http://www.wireshark.org) • También se puede consultar por Internet el OUI de una  dirección MAC concreta: http://www 8086 net/tools/mac/ dirección MAC concreta: http://www.8086.net/tools/mac/

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Redes I - 4-44

OUIs (Organizationally Unique Identifiers) ( g y q f ) • http://www.8086.net/tools/mac/

MAC buscada

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Redes I - 4-45

Estructura de la Trama 802.3 y Ethernet  III y •

Longitud/Tipo (2 bytes) o En 802.3 indica cuantos octetos están presentes en el campo de datos, desde un mínimo  de 46 hasta un máximo de 1500.  o Las tramas han de tener una longitud mínima de 64 octetos desde la dirección  , p p p destinataria hasta el CRC, si la parte de datos es menor se utilizará el campo relleno para  obtener la longitud mínima.  o Las razones de estos son las siguientes:  Para Para simplificar la distinción de tramas válidas e inválidas simplificar la distinción de tramas válidas e inválidas  Para evitar que una estación complete la emisión de una trama corta, antes de que el primer bits  haya alcanzado el extremo final del cable, donde podría sufrir una colisión con alguna otra trama 

o En En Ethernet este campo identifica el tipo de trama y sirve para determinar que módulo  Ethernet este campo identifica el tipo de trama y sirve para determinar que módulo software ha de usarse para procesar la trama. A este campo se le denomina ‘Ethertype’. o En cambio en 802.3 lo que viene a continuación es una trama LLC u 802.2. Si se indica la  longitud el Ethertype va anotado en la cabecera LLC (Logical longitud el Ethertype va anotado en la cabecera LLC (Logical Link Control) concretamente  Link Control) concretamente en el campo SNAP (Subnetwork Access Protocol).

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Redes I - 4-46

Estructura de la Trama 802.3 y Ethernet  IV y • Longitud/Tipo (2 bytes) o Ejemplos de Ethertypes (en hexadecimal):    

IP: 0x0800 PPP: 0x880B PPP: 0x880B ARP: 0x0806 pp Appletalk: 0x809b

o Los Ethertypes los registra el IEEE (cada ethertype cuesta US$ 2.500) o 0x0000 ‐ 0x05DC IEEE 802.3 longitud

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Redes I - 4-47

IEEE 802.2 LLC • Funciones o o o o

Proporcionar un interfaz de servicio bien definida a la capa de red Detectar errores de transmisión Regular flujo de tramas Gestión del enlace entre dos nodos

• El protocolo IEEE 802 está basado en HDLC y su estructura es  muy parecida a LAPB. Es un HDLC BA 1,2,4,13.  yp , , , o Esto proporciona un interfaz más compatible con las redes de área  ancha

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Redes I - 4-48

Encapsulación de PDUs p

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Redes I - 4-49

Encapsulación de las tramas LLC p

Destination Service Access Point (DSAP) Source Service Access Point (SSAP) Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-50

Trama LLC  I • Trama LLC DSAP SSAP Control 8 bits

I/G = 0 I/G = 1 C/R = 0 C/R = 1

8 bits

Información

8 ó 16 bits M*8 bits

DSAP individuales DSAP de grupo Comando Respuesta

X0DDDDDD Dirección DSAP X0SSSSSS Dirección SSAP

SAP asignado

Protocolo

F0

OS I

EO

Novell

F0

NetBIOS

06

TCP/IP

7F

ISO 802.2

AA

SNAP (Subnetwork Access Protocol)

0 4, 0 5, 0 8, 0 C

SNA

X1DDDDDD Reservadas para su definición por ISO X1SSSSSS Reservadas para su definición por ISO Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-51

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Redes I - 4-52

Trama LLC II Tipo de trama Tipo 1

Tipo 2

Tipo 3

•

U U U I S S S U U U U

Nombre Información no numerada Intercambio de información Prueba Información Recepción lista Recepción no lista Rechazo Establecer modo balanceado asíncrono extendido Desconectar / Modo desconectado Rechazo de trama Asentimiento a información sin conexión, Seq. 0 Asentimiento a información sin conexión, Seq. 1

Comand o UI XID TEST I RR RNR REJ SABME DISC

Respuesta

XID TEST I RR RNR REJ UA DM FRMR

AC0 AC1

AC0 AC1

Las estaciones finales pueden soportar múltiples tipos de  servicio LLC o o o o

•

Formato

Clase I solamente soporta un servicio de tipo 1 Clase I solamente soporta un servicio de tipo 1 Clase II soporta los tipos de servicio 1 y 2 Clase III soporta los tipos 1 y 3 La clase IV soporta los tres tipos de servicios

Clases

Tipo de operación

Todas las entidades LLC en una red local deben ser, al  menos, Clase I 

1 2 3

I

II

III

IV

X

X

X

X

X

X X

X

o Una entidad LLC de Clase II es capaz de pasar de la operación  Tipo 1 a la operación Tipo 2 y viceversa en el mismo LSAP si Tipo 1 a la operación Tipo 2 y viceversa en el mismo LSAP si  fuera necesario Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-53

Cableado estructurado  I • Hasta el año 1993 o Las instalaciones de cable para comunicaciones internas seguían  exactamente las directivas del fabricante de la red instalada  o Las instalaciones de voz (telefonía), datos (redes de ordenadores) e  imagen (TV, vídeo, etc.) estaban separadas o Cuando cambiaba una tecnología de red había que cambiar todo el  í í cableado o Las redes de datos de cada departamento no se interconectaban L d d d t d d d t t i t t b

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Redes I - 4-54

Cableado estructurado  II •

Definición o Sistema de distribución integral de comunicaciones (voz y datos) basado en la normalización de cables  y conectores de todas las comunicaciones, ya sean de voz (Centralitas analógicas o digitales) o de datos  d d l d ( l ló d l ) d d (redes locales, ordenadores o terminales) 

•

Objetivos o Infraestructura multipropósito, precableado del edificio independientemente de la topología de la red.  p p ,p p p g  Las instalaciones dependen de parámetros físicos: distancia y ancho de banda

o o o o o o o

No dependencia del fabricante para las instalaciones Reutilizable Fácil de instalar y mantener Fácil de instalar y mantener Minimizar los problemas derivados de la interoperatividad de los sistemas Reducir la carga de gestión asociada Posibilidad de ampliación  Los cambios físicos en los puestos de trabajo en la empresa no deben afectar a la instalación.   Se debe hacer una planificación global del cableado 

o Mejorar la seguridad de la LAN

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Redes I - 4-55

Cableado estructurado  III • •

Basado en la experiencia de los sistemas telefónicos (PBX – Private Branch Exchange‐ Centralitas Privadas Digitales) Centralitas Privadas Digitales) Características principales o Flexibilidad  Posibilidad de ubicar servicios futuros. Para ello:  – Prever más puntos de trabajo de los necesarios en la actividad » Dimensionado previniendo como mínimo la conexión de 2 terminales voz/datos por puesto de trabajo

– Prever la utilización indistinta de los puntos de trabajo P l tili ió i di ti t d l t d t b j » No hacer asignación previa de los cables y las tomas de teléfono o equipo informático y conectar 4 pares a cada  toma

o Modularidad o Coste  El no realizar un cableado estructurado, hará que los costes aumenten constantemente con las  actualizaciones: – – – –

Ampliación de cableado para soportar nuevos servicios  Cambios en la estructura existente  Dificultad de encontrar la fuente de errores en caso de avería Tiempo y recursos humanos empleados

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Redes I - 4-56

Cableado estructurado IV

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Redes I - 4-57

Cableado estructurado  V

Cableado estructurado para edificios

Cableado horizontal

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Redes I - 4-58

Cableado estructurado  VI •

Elementos básicos: o Subsistema de estaciones de trabajo (Work Subsistema de estaciones de trabajo (Work Location Subsystem)  Zona donde están los distintos puestos de trabajo de la red 

o Cableado horizontal de planta   Sistema de cableado que se extiende desde el área de trabajo de telecomunicaciones hasta el cuarto de  q j telecomunicaciones.   Se compone de:  – Cable horizontal y hardware de conexión (“contenidos”) – Rutas y espacios horizontales ó sistema de distribución horizontal ( Rutas y espacios horizontales ó sistema de distribución horizontal (“contenedores”) contenedores )

 Par trenzado de 4 pares (100 ohm) – UTP (Par trenzado sin apantallar), STP (Par trenzado apantallado) o FTP (Foiled Twisted Pair)

o Cableado vertical o principal  Interconecta los distintos armarios de comunicaciones   Par trenzado y fibra óptica

o Cuartos de Telecomunicaciones, cuartos de equipos, cuartos de entrada/salida de servicios, sistema de  puesta a tierra

•

Topología: Estrella modificada

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Redes I - 4-59

Cableado estructurado  VII • Subsistema de estaciones de trabajo o Punto de conexión. Zócalo o roseta de suelo/pared

 Conectores RJ45 (8 contactos)  o Cable de conexión al terminal o latiguillo Cable de conexión al terminal o latiguillo

 Par trenzado de 4 pares (100 ohm) – UTP (Par trenzado sin apantallar), STP (Par trenzado apantallado) o FTP (Foiled  Twisted Pair)

 No puede superar los 3 metros de longitud

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Redes I - 4-60

Cableado estructurado  VIII. Cableado horizontal I • Apto para: o transmisión de datos transmisión de datos o transmitir las señales propias de telefonía

• Cables normalizados: o Par trenzado (UTP, STP y FTP)

• Ventajas del par trenzado: o Más sencillo de instalar que otros cables, como el coaxial q ,  Requiere una menor cantidad de conectores y estos son más sencillos y rápidos de  conectar  Más fino y ligero permitiendo el paso de mayor número de cables por la misma  canalización: tubo o bandeja li ió t b b d j

o Más versátil puesto que permite trabajar con voz, datos, RS‐232, entorno 3270,  Ethernet, Token Ring, etc. y cumple la normativa para la introducción de la RDSI  (Red Digital de Servicios Integrados) (Red Digital de Servicios Integrados) o Si no se dispone de un conector RJ45 se pueden utilizar balum (BALanced‐ Unbalanced)  Dispositivo Dispositivo de acoplamiento de impedancias que conecta una línea balanceada (como  de acoplamiento de impedancias que conecta una línea balanceada (como una línea de par trenzado) y una línea no balanceada (cable coaxial) Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-61

Cableado estructurado IX. Cableado horizontal II •

Diferencias entre STP, UTP y FTP: – STP • Apantallamiento individual para cada par y global • Mayor seguridad e inmunidad a las interferencias  eléctricas • Mayores distancias  Mayores distancias • Adecuado en  entornos fabriles en los que las líneas  de fuerza que transportan la energía eléctrica  generan campos electromagnéticos que provocan  ruidos en las líneas de transmisión de datos ruidos en las líneas de transmisión de datos 

– UTP • Pares trenzados sin apantallar Más económico • Más económico • Adecuado en entornos de oficinas y lugares de escasa  maquinaria 

– FTP (Foiled Twisted Pair) • Pares sin apantallar con lámina externa apantallante

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Redes I - 4-62

Cableado estructurado X. Subrepartición p • •

Al armario repartidor llegan los cables que componen el tendido horizontal de cables F i Funciones: o Soportar los módulos de repartición desde los que se reconfigura la parte de red que  compone el tendido horizontal de cables o Soportar los distintos componentes activos empleados en nuestra red

•

Elementos: o Bastidores de repartición. Estructura autoportante Bastidores de repartición Estructura autoportante metálica o Módulos de repartición. Se insertan en la raíles de los bastidores de repartición  Elementos empleados para realizar la conexión de: – los cables procedentes de los puestos de trabajo l bl d t d l t d t b j – las conexiones de los locales de repartición  – las conexiones de los equipos activos

o Bastidor para montaje de equipos activos Bastidor para montaje de equipos activos  Permitirán montar diversos equipos de transmisión de datos como pueden ser los HUB  (Concentradores) de redes locales 10 Base T, los MAU de las redes Token Ring, Routers, etc. 

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Redes I - 4-63

Cableado estructurado XI. Cableado horizontal  V

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Redes I - 4-64

Cableado estructurado XII. Cableado vertical I • El cableado vertical o Troncal es considerado la columna  vertebral del Sistema de Distribución  o Este cableado realiza la interconexión entre diferentes centros de cableado y con los  centros principales de distribución centros principales de distribución 

• Tipos de cable:  o Fibra óptica o cable de par trenzado, aunque el algunos casos se puede usar cable coaxial. Fibra óptica o cable de par trenzado aunque el algunos casos se puede usar cable coaxial

• La norma no especifica cual utilizar. Dependerá de o Tamaño de la red Tamaño de la red o Dimensiones del edificio o Posibilidades de expansión

• Su misión no es interconectar armarios sino elementos de red

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Redes I - 4-65

Cableado estructurado XIII. Cableado vertical II • Fibra óptica – Multimodo 62,5/125um 62 5/125um – Algunas veces se acepta multimodo 20/125um

– Características • Mayor Mayor Ancho de Banda Ancho de Banda • Menor tamaño y menor peso: lo que facilita enormemente el tendido de la red y la  reutilización de canalizaciones o conductos ya existentes • Nula radiación electromagnética e inmunidad al ruido electromagnético: esto  permite su instalación aprovechando los tendidos de energía eléctrica sin problemas  de interferencias. • Menor atenuación: lo que permite la interconexión de instalaciones en varios  edificios o puntos lejanos dentro del mismo, que sobrepasen las distancias edificios o puntos lejanos dentro del mismo, que sobrepasen las distancias  permitidas en los segmentos de cable coaxial

– Aconsejado para: • La interconexión de múltiples redes de área local, distribuidas por las diferentes  p p plantas del edificio, unidas mediante puentes o routers • Para ello se cuenta con redes locales sobre fibra óptica como FDDI o 100BaseFX • Es aconsejable su instalación en previsión de futuras ampliaciones (Precio muy  competitivo) Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-66

Normas I • •

Manual europeo para las Compras Públicas de Sistemas Abiertos (EPHOS 2)  L Las normas actuales sobre cableado son: t l b bl d o o o o

•

EIA/TIA EIA/TIA‐568 Estados Unidos, Junio 1991  ISO/IEC 11801 Internacional, Julio 1995 CENELEC EN 50173 Europa, Marzo 1996 Directivas de EMC EN550 Europa, Enero 1996 

EIA/TIA o EIA/TIA Asociación de la Industria Electrónica y la Asociación de la Industria de las  Telecomunicaciones o Es una norma de ámbito nacional en Estados Unidos o Promulgadas en 1991 o Se convirtió en estándar internacional hasta la aparición de la norma ISO p o El texto fue completado con los boletines adjuntos TSB‐36 y TSB 40 o Se basa en certificar la calidad de los componentes: cables, conectores, clavijas, etc. en  categorías Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-67

Normas II •

OSI (ISO/IEC 11801) o Basadas Basadas en el EIA/TIA 568 en el EIA/TIA 568 o Para componentes se ratifican en la EIA/TIA 568 o Crean una nueva clasificación por enlaces extremo a extremo, independiente de los  componentes utilizados

•

Normativa Europea o CENELEC EN 50173 CENELEC EN 50173  Basada en la norma ISO 11801 y actualizada eliminando categorías y clases obsoletas   Entró en vigor en marzo de 1996 y es de obligado cumplimiento en contrataciones públicas

o Directivas sobre COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Directivas sobre COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA    

Son normativas sobre interferencias electromagnéticas tanto en inmunidad como en radiación  Vigentes en Europa desde Enero de 1996  Obli d Obligado cumplimiento en cualquier instalación  li i t l i i t l ió Las normas son EN55022, EN55024 y EN55082

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Redes I - 4-68

Clasificación según categorías g g o Categoría 3  Frecuencias Frecuencias de hasta 16 MHz: Se puede utilizar en redes de hasta 10 Mbps (Ethernet  de hasta 16 MHz: Se puede utilizar en redes de hasta 10 Mbps (Ethernet 10BASET, IEEE 802.5)  También llamado Voice Grade, porque es el utilizado en telefonía.

o Categoría 4  Admite frecuencias de hasta 20 MHz: Se puede utilizar en redes de hasta 16 Mbps  g (Token Ring)

o Categoría 5  Admite frecuencias de hasta 100 MHz: Se puede utilizar en redes de mas de 100 Mbps  (Ethernet 100BASETX ATM) (Ethernet 100BASETX, ATM)  Categoría 5e: Hasta 622 MHz (Gigabit Ethernet)

o Categoría 6  Ancho de banda 250 MHz  Velocidades de hasta 1 Gbit/seg

o Categoría 7 Categoría 7  Ancho de banda 600 MHz Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Redes I - 4-69

Clasificación según categorías g g • Existen para cables UTP, FTP y STP • Clasifica cables, conectores, cordones, latiguillos, pitch  p panels, etc., pero no instalaciones p • No certifica enlace o instalación o Una Una instalación puede estar hecha con material categoría 5 puede  instalación puede estar hecha con material categoría 5 puede no funcionar a la frecuencia deseada por una mala instalación:  cables mal destrenzados, conectores mal ensamblados, ángulos de  giro críticos en los cables, poca protección, etc.

• Actualmente se compra el material según categoría pero se  certifica por enlace (clases)

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Redes I - 4-70

Clasificación según categorías g g

Category

Type

Bandwidth

Typical applications

Cat 1

UTP

< 1 MHz

telephone

Cat 2

UTP

1 MHz

telephone

Cat 3

UTP, ScTP, STP

16 MHz

telephone, 10BaseT, 4 Mbps Token Ring

Cat 4

UTP, ScTP, STP

20 MHz

16 Mbps Token Ring, 10BaseT

Cat 5

UTP,, ScTP,, STP

100 MHz

10BaseT,, 100BaseT

Cat 5e

UTP, ScTP, STP

350 MHz

100BaseT, 1000BaseT

Cat 6

UTP, ScTP, STP

550 MHz

1000BaseT, ATM

Cat 7

ScTP, STP

600 MHz

10 Gbps network

UTP Cat. 6

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Redes I - 4-71

Normativa por clases p • No define la calidad de los componentes sino que exige parámetros de  calidad de la instalación extremo a extremo. Norma  ISO/IEC 11801: lid d d l i l ió N ISO/IEC 11801 o Clase A  Enlaces hasta 100 KHz Enlaces hasta 100 KHz

o Clase B  Enlaces hasta 1 MHz

o Clase C  Enlaces hasta 16 MHz

o Clase D Clase D  Enlaces con cable de cobre de hasta 100 MHz y con fibra óptica se permiten  velocidades mayores

o Clase E  Enlaces hasta 250 MHz

o Clase F Clase F  Enlaces hasta 600 MHz Dpto. Informática y Automática. Universidad de Salamanca

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Ejercicio de cableado estructurado j •

Hemos sido contratados por  la empresa “Siempre Riesgos, S.A.” que está preparando su nueva sede en el  polígono industrial  “Los Montalvos” donde dispone de un edificio de 4 plantas con una superficie de 400  m2 cada una, para diseñar e instalar su nueva red. Puestos al habla con ellos obtenemos los siguientes  datos:    

•

Equipamiento actual:  un equipo UNIX con placa Ethernet, 50 PC que forman parte de una red Ethernet.  D Desean ampliar la equipación li l i ió en otros 25 PC y se prevé crecimiento.  25 PC é i i La empresa tiene conexión a Internet únicamente desde un equipo UNIX al que tiene conectado un modem. La empresa ha detectado que el tráfico de red en el departamento de I+D es claramente superior al del resto

Responder a las siguientes preguntas: Responder a las siguientes preguntas: a)

Realizar un informe donde se detallen todas las alternativas para realizar el cableado. Especificar todos los  elementos necesarios. Dibujar un esquema que muestre la disposición de todos ellos. Justificar en tu opinión cual  es la mejor alternativa.

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