ETHERNET Ethernet es una topología de red que basa su operación en el protocolo MAC CSMA/CD , una estación con un paquete listo para enviar, retarda la transmisión hasta que "sense" o verifique que el medio por el cual se va ha trasmitir, se encuentre libre o desocupado. Después de comenzar la transmisión existe un tiempo muy corto en el que una colisión puede ocurrir, este es el tiempo requerido por las estaciones de la red para "sensar" en el medio de transmisión el paquete enviado. En una colisión las estaciones dejan de transmitir, esperan un tiempo aleatorio y entonces vuelven a sensar el medio de transmisión para determinar si ya se encuentra desocupado. Una correcta operación, requiere que las colisiones sean detectadas antes de que la transmisión sea detenida y también que la longitud de un paquete colisionado no exceda la longitud del paquete. Estos requerimientos de coordinación son el factor limitante del espacio de la red. Tipos de Ethernet: • 10 Base 5 • 10 Base 2 • 10 Base T 10 BASE 5 También conocida como thick ethernet (ethernet grueso), fue desarrollada a finales de los 70 pero no se estandarizó hasta 1983. Utiliza una topología en BUS con un cable coaxial que conecta todos los nodos entre sí, en cada extremo del cable tiene que llevar un terminador. Cada nodo se conecta al cable con un dispositivo llamado transceptor. El cable que se usa es grueso (10mm) y rígido.Sin embargo es muy resistente a las interferencias externas y tiene pocas pérdidas. Se le denomina RG8 o RG11. CARACTERISTICAS Tipo de cable Tipo de conector Velocidad Topología Máxima distancia entre trascentores Máxima longitud del cable transceptor Máxima longitud de la red Máxima longitud de cada segmento Máximo de dispositivos conectados por segmento

RG8 o RG11 AUI 10 Mbits/s BUS 2.5 m 50 m 2500 m 500 m 100

Las ventajas que tiene son : • Es posible usaelo para distancia largas • Tiene una inmunidad alta a las transferencias • Es muy simple 1

Los inconvenientes: • Es inflexible, es difícil relizar cambios una vez montada • Intolerancia a fallos, si el cable se corta o falla un conector, toda la red dejará de funcionar • Dificultad para encontrar los fallos Debido a los inconvenientes, 10 Base 5 en la actualidad no se utiliza para montaje de redes locales, su uso más común es el de BACKBONE, que consiste en unir varios HUB de 10 Base T cuando la distancia entre ellos es bastante grande, por ejemplo entre plantas de un edificio. 10 BASE 2 El coste de instalación del coaxial y los tranceptores de las redes 10 Base 5 era bastante alto, lo que indujo a la utilización de un cable más fino y más barato, que además no necesitaba tranceptores. Por esto también se la conoce como Thin ethernet (Ethernet fino ) o Cheap net (red barata). Se caracteriza por su cable coaxial fino RG 58 y su topología en BUS. Cada dispositivo de la red se conecta con un adaptador BNC en forma de T y al final de cada uno de los extremos hay que colocar un terminador de 50 Ohmnios. CARACTERÍSTICAS Tipo de cable Tipo de conector Velocidad Topología Máxima distancia entre estaciones Máxima longitud de la red Máxima longitud de cada segmento Máximo de dispositivos conectados por segmento

RG 58 BNC 10 Mbits/s BUS 0,5 m 925 m 185 m 30

Las ventajas : • Simplicidad. No usa ni concentradores, ni transeptores ni otros dispositivos adicionales • Debido a su simplicidad es un red bastante económica • Tiene buena inmunidad al ruido debido a que el cable coaxial dispone de un blindaje apropiado para este fin. Los inconvenientes : • Inflexible, es bastante difícil realizar cambios una vez montada • Intolerancia a fallos. Si el cable se corta o falla un conector toda la red dejará de funcionar • Dificultad para localización de fallos • El cable RG 58, se usa solamente para este tipo de red local En la actualidad , la utilización de 10 Base 2 es similar a la de 10 Base 5, para interconectar varios concentradores en 1º Base T. También se usa para pequeñas redes que no tengan previsto cambiar su disposición física. 10 BASE T 2

Esta nueva tecnología aumenta la movilidad de los dispositivos y la fiabilidad con respecto a los anteriores. El cable que se utiliza se llama UTP que consiste en cuatro pares trenzados sin apantallamiento, es decir una capa que proteja el cable para que no tenga interferencias ni pérdidas, ya que el propio trenzado de los hilos es el que realiza la función de apantallamiento. También existen cables similares al UTP con apantallamiento como: • STP par trenzado apantallado mediante malla de cobre • FTP par trenzado apantallado mediante papel de aluminio 10 Base T es una topología en estrella consistente en que cada nodo va un cable a un concentrador común que es el encargado de interconectarlos. Cada uno de estos cables no puede tener una longitud superior a 90 m. A los concentradores se les conoce como HUB y son equipos que nos permiten estructurar el cableado de la red. Su función es distribuir y amplificar las señales de la red y detectar e informar de las colisiones que se produzcan, en el caso de que el número de colisiones que se produzcan en un segmento sea demasiado elevado, el HUB lo aislará para que el conflictono se propague al resto de la red. También se puede usar una topología de árbol donde un concentrador principal se interconecta con otros concentradores. 10 Base T también se puede combinar con otro tipo de tecnologías, como usar 10 Base 2 o 10 Base 5 como Backbone entre los distintos concentradores Cundo la distancia entre los concentradores es grande, ejemplo en plantas diferentes de un edificio, la longitud máxima que se puede conseguir con el cable UTP es de 100m, entonces se utiliza otras tecnologías como la 10 Base 2 que permite 185 m o la 10 Base 5 que permite 500m. También se puede usar el cable UTP poniendo repetidores cada 100m. De los 8 hilos de que dispone el cable UTP, solo se usan cuatro para los datos de la LAN 2 para transmisión y 2 para recepción; por lo que quedan otros 4 utilizables para telefonía, sistemas de seguridad,... El conector usado tiene 8 pines, es el RJ−45. Los pines usados para los datos son el 1,2 para un par de hilos y 3,6 para el otro. CARACTERÍSTICAS Tipo de cable Tipo de conector Velocidad Topología Máxima distancia entre la estación y el concentrador Máxima longitud entre concentradores Máximo de dispositivos conectados por segmento

UTP,STP,FTP RJ−45 10 Mbits/s Estrella 90 m 100 m 512

Las ventajas : • Aislamiento de fallos. Debido a que cada nodo tiene su propio cable hasta el concentrador, en caso de que falle uno , dejaría solo de funcionar solamente él y no el resto de la red. • Fácil localización de averías. Cada nodo tiene un indicador en su concentrador indicando que está funcionando correctamente. 3

• Alta movilidad en la red. Desconectar un nodo de la red, no tiene ningún efecto sobre los demás,por lo tanto cambiar un dispositivo de lugar es tan fácil como desconectarlo del lugar de origen y conectarlo en el lugar de destino. • Aprovechamiento del cable UTP para conectar además de los dos pares para datos otros servicios como telefonía, sistemas de seguridad,... Los inconvenientes: • La distancia; 10 Base t permite la distancia máxima entre nodo y el concentrador sea de 90 m. • Sensibilidad a interferencias externas. El cable coaxial usado en otras tecnologías es más inmune a interferencias debido a su apantallamiento. En la mayoría de los casos, el trenzado interno que lleva el UTP es suficiente, pero cuando no es suficiente se puede utilizar el cable STP o el FTP que si tienen apantallamiento. En la actualidad es la tecnología más usada debido a las ventajas que aporta. FAST ETHERNET Durante los años 80, la tecnología dominante en las LAN eran las redes de tipo Ethernet, cumpliendo estas las exigencias de ancho de banda en la mayoria de los casos, actualmente la informatica, se encuentra en un momento en el que cada pocos meses se producen grandes avances, los sistemas operativos, siempre basados en complejas interfaces gráficas, exigen mas recursos hardware, asi mismo las aplicaciones son cada vez mas complejas y capaces de manejar archivos de gran tamaño, es en este punto cuando se encuentra que las redes Ethernet de 10 Mbps son un cuello de botella, surge ante tal necesidad una nueva especificacion de Ethernet, que permite un mayor ancho de banda (100 Mbps). Se crea entonces Fast Ethernet como respuesta a la demanda de mayores anchos de banda, capacitando asi las conexiones de las nuevas aplicaciones, como bases de datos,... Fast Ethernet es más rapida que Ethernet debido a que en el peor de los casos el retraso en la propagación de la señal, es el tiempo en el que la señal recorre dos veces esta distancia. El estándar permite un retardo en la propagación de la señal (incluidos los retardos de los repetidores) de 50 microseg.. Este retardo es equivalente a mover 500 bits a 10 Mbps. Como factor de seguridad, el tamaño de la trama mínimo se decidió que fuese de 512 bits. Lo que hay que saber es como reducir la longitud del cable para usar CSMA/CD con el mayor ratio de transferencia. Puesto que la mayoría de las estaciones están aproximadamente a 100 metros de los concentradores, un límite de 100 metros puede ponerse entre la estación y el hub. Por consiguiente habrá sólo 200 metros, entre cualquier estación, y en el peor de los casos la señal recorrerá 400 metros. Un simple vistazo a estos cálculos pueden mostrar que con CSMA/CD, los 50 microseg. de retraso máximo, y el mismo tamaño de trama de 512 bits, Fast Ethernet pueden proporcionar ratios de 100 Mbps. Además 100BaseT mantiene un valor pequeño en el tiempo de la propagación reduciendo la distancia viajada. Fast Ethernet reduce el tiempo de transmisión de cada bit que es transmitido por 10, permitiendo aumentar la velocidad del paquete diez veces de 10 Mbps a 100 Mbps. En 10BaseT, el tiempo entre tramas es de 9.6 microseg., mientras en 100BaseT es 0.96 microseg.

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• LA SUBCAPA (MAC) La subcapa MAC de 100BaseT está basada en el protocolo CSMA/CD. A grandes rasgos, CSMA/CD permite que una estación pueda enviar datos cuando detecta que la red está libre. Si la red no está libre, entonces la estación no transmite. Si múltiples estaciones comienzan a enviar datos al mismo tiempo, porque todas detectaron que la red estaba libre, hay entonces un colisión perceptible. En este caso, cada estación espera un tiempo aleatorio y intenta enviar los datos de nuevo.

Debido a que la capa MAC y el formato de trama son idénticos a los de 10BaseT y también mantiene el control de errores de 10BaseT, los datos puede moverse entre Ethernet y Fast Ethernet sin necesidad de protocolos de traducción. • INTERFAZ DE COMUNICACIÓN INDEPENDIENTE (MII) El MII es una nueva especificación que define una interface estándar entre la subcapa MAC y cualquiera de las tres capas físicas (100BaseTX, 100BaseT4, y 100BaseFX). El papel principal del MII es ayudar a la subcapa a hacer el uso del alto ratio de transferencia de bits y de los distintos tipos de medios de cableados haciéndolos transparentes a la subcapa MAC. Es capaz de soportar ratios de 10 Mbps y 100 Mbps de datos. El MII puede llevarse a cabo internamente en un dispositivo de la red para conectar la capa de MAC directamente a la capa física. Una diferencia significante entre 10BaseT y 100BaseT es que los ratios de 100 Mbps no permiten el uso de reloj para la codificación. • LA CAPA FISICA La capa física es la responsable del transporte de los datos hacia y fuera del dispositivo conectado. Su trabajo incluye el codificado y descodificado de los datos, la detección de portadora, detección de colisiones. Fast Ethernet puede funcionar en la misma variedad de medios que 10BaseT (los pares trenzados sin apantallar (UTP), el par trenzado apantallado (STP), y fibra con una notable excepción Fast Ethernet no funciona con cable coaxial porque la industria ha dejado de usarlo para las nuevas instalaciones. La especificación de Fast Ethernet define 3 tipos de medios con una subcapa física separada para cada tipo de medio: Capa física 100BaseT4 Esta capa física define la especificación para Ethernet 100BaseT sobre cuatro pares de cables UTP. Esta capa física define la especificación para Ethernet 100BaseT sobre cuatro pares de cables UTP de categorías 3, 4, o 5. Esto permite a 100BaseT funcionar con el cableado de mayor uso hoy en día que es el de Categoría 3. Esto permite a 100BaseT funcionar con el cableado de mayor uso hoy en día que es el de Categoría 3. 100BaseT4 es una señal half−duplex que usa tres pares de cables para la transmisión a 100 Mbps y el cuarto par para la detección de colisiones Capa física 100BaseTX Esta capa física define la especificación para Ethernet 100BaseT sobre dos pares de cables UTP de Categoría 5, o dos pares de STP Tipo 1. 100BaseTX adopta las señales Full−Duplex para trabajar. Un par de cables se usa para la transmisión, y el otro par para la detección de colisiones y para la recepción. 5

Capa física 100BaseFX Esta capa física define la especificación para Ethernet 100BaseT sobre dos segmentos de fibra 62.5/125 ( 62,5 micras de nucleo de fibra optica y 125 micras de protección exterior). Una de las fibras se usa para la transmisión y la otra fibra para la detección de colisiones y para la recepción. 100BaseFX está basada en FDDI. 100BaseFX pueden tener segmentos de mas de 2 km. en Full−Duplex entre equipos DTE como, bridges, routers o switches. Normalmente se usa 100BaseFX principalmente para cablear concentradores, y entre edificios de una misma LAN. La tabla 1 resume los cableados y distancias para los tres medios de comunicación físicos. CAPA FISICA 100 Base T4 100 Base TX

100 Base FX

ESPECIFICACION DEL CABLE UTP categorías 3, 4, y 5 cuatro pares. UTP categoría 5, dos pares.

LONGITUD (METROS) 1000 half/full−duplex 100 half/full−duplex.

STP Tipos 1 y 2, dos pares.

100 half/full−duplex. 400 half−duplex.

Fibra multimodo 62.5/125 2 segmentos.

2000 full−duplex.

• CARACTERISTICAS: Full−Duplex La comunicación Full−Duplex para 100BaseTX y 100BaseFX es llevada a cabo desactivando la detección de las colisiones y las funciones de loopback, esto es necesario para asegurar una comunicación fiable en la red. Sólo los switches pueden ofrecer Full−Duplex cuando están directamente conectados a estaciones o a servidores. Los hubs compartidos en 100BaseT deben operar a Half−Duplex para detectar colisiones entre las estaciones de los extremos. Auto−negociación La especificación 100BaseT describe un proceso de negociación que permite a los dispositivos a cada extremo de la red intercambiar información y automáticamente configurarse para operar juntos a la máxima velocidad. Por ejemplo, la auto−negociación puede determinar si un nodo de100 Mbps se conecta a uno de 10 Mbps o a un adaptador de 100 Mbps y entonces ajusta su modo de funcionamiento. Esta actividad de la auto−negociación se realiza por medio de lo que se llama Pulso de Enlace Rápido (FLP), identifica la tecnología de la capa física más alta y puede ser usada a través de ambos dispositivos, como 10BaseT, 100BaseTX, o 100BaseT4. Las capas físicas pueden ser reconocidas, aun cuando uno de los dispositivos conectados no tenga implementada la auto−negociación. Problemas de Cableado Para los 100BaseTX y 100BaseT4, la longitud máxima para un segmento de red es 205 m y la longitud máxima hasta un hub de 100 m. Ésta es la décima parte de las longitudes correspondientes a10BaseT.

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En una topología de bus (donde cada estación se conecta al mismo segmento de cable) no seria suficiente, disminuyendo enormemente, la capacidad de la red. Sin embargo, Ethernet está evolucionando de una topología de bus a una topología de estrella, en la que cada usuario conecta a un repetidor central o a un hub. La topología de estrella de Fast Ethernet para los workgroups está configurada alrededor de un máximo de dos repetidores. Cada workgroup forma una LAN separada ( también denominada dominio de colisión). Éstas LAN se interconectan fácilmente por medio de switches, bridges, o routers. En cada LAN se permiten un máximo de dos repetidores (dependiendo de los tipos cableado). Los dos tipos de repetidores usados para 100BaseT son de Clase I y Clase II. Los repetidores de Clase I transmiten (o repiten) las señales entrantes por un puerto a otros puertos, traduciéndolas antes a señales digitales y a continuación las retransmite. Las traducciones son necesarias al conectar tipos de cableados diferentes (ej. 100BaseT4 con 100BaseTX) al mismo dominio de colisión. También, cualquier repetidor con un puerto de MII sería un dispositivo de Clase I. Sólo puede haber un repetidor de Clase I dentro de un mismo dominio de colisión. Los repetidores de Clase II transmiten las señales entrantes inmediatamente de un puerto a los otros puertos, no realiza ninguna traducción. Este tipo de repetidor conecta tipos de cableados idénticos al mismo dominio de colisión. A lo sumo pueden existir dos repetidores de Clase II dentro de un mismo dominio de colisión. Es importante esta diferencia entre repetidores 10BaseT y 100BaseT. Todos los repetidores 10BaseT son idénticos, mientras que hay dos tipos de repetidores para 100BaseT.

Red de Calidad Las especificaciones de cable de Categoría 5 permiten hasta 100 MHz y cumplen los requisitos para tecnologías LAN de alta velocidad como Fast Ethernet. La EIA/TIA (Electronics Industry Association/Telecommunications Industry Association o Asociación de la Industria Electrónica/Asociación de la Industria de Telecomunicaciones) creó esta norma de cable que describe las prestaciones que el administrador de la LAN puede esperar del cable de par trenzado. Junto con esta especificación, el comité creó la norma EIA/TIA−568 denominada "Norma de Cableado de Telecomunicaciones para Edificios Comerciales" para ayudar a los administradores de red a instalar un sistema de cableado que opere usando tipos comunes de LAN (como Fast Ethernet). Esta especificación define límites Near End Crosstalk (NEXT) y de atenuación entre conectores en la pared a los equipo del armario. La estrategia básica de los sistemas de cableado de Fast Ethernet es minimizar la retransmisión de paquetes causadas por altas proporciones de errores de bits. Esta proporción se calcula usando NEXT, ruido ambiente, y atenuación del cable. El cable se certifica para Categoría 5, pero también los paneles y conectores. PUENTES Y CONMUTADORES Son dispositivos que aumentan la flexibilidad para topologías de red y mejoran sus prestaciones. Tanto los puentes como los conmutadores disponen de canales de comunicación de alta velocidad en su interior que conmutan el tráfico entre las estaciones conectados a ellos. Incrementan la capacidad total de tráfico de la red dividiéndola en segmentos más pequeños, y filtrando el tráfico innecesario, bien automáticamente o bien en función de filtros definidos por el administrador de la red, haciéndola, en definitiva, más rápida y eficaz. Esto permite que cada segmento disponga de un canal de 10Mbits/s (o de 100 Mbits/s si el dispositivo está diseñado para esta velocidad), en lugar de un único canal para todos los nodos de la red. PUENTE O BRIDGE Los puentes (bridges) se usan para la conexión de redes diferentes como por ejemplo Ethernet y Fast Ethernet. 7

Igual que los repetidores, son independientes de los protocolos, y retransmiten los paquetes a la dirección adecuada basándose precisamente en esta, en la dirección de destino (indicada en el propio paquete). Su diferencia con los repetidores consiste en que los puentes tienen cierta "inteligencia", que les permite reenviar o no un paquete al otro segmento; cuando un paquete no es retransmitido, decimos que ha sido filtrado. Esos filtros pueden ser automáticos, en función de las direcciones de los nodos de cada segmento que los puentes "aprenden" al observar el tráfico de cada segmento, o pueden ser filtros definidos por el administrador de la red, en función de razones de seguridad, organización de grupos de trabajo en la red, limitación de tráfico innecesario, etc. Otra importante diferencia es que con los repetidores, el ancho de banda de los diferentes segmentos es compartido, mientras que con los puentes, cada segmento dispone del 100% del ancho de banda. Su filosofía impide que las colisiones se propaguen entre diferentes segmentos de la red, algo que los repetidores son incapaces de evitar. Habitualmente, los puentes de una red se enlazan entre sí con topología de bus y a su vez se combinan con concentradores mediante una topología de estrella. En nuestro proyecto no se usarán bridges debido a que la arquitectura necesaria para resolver las necesidades de las redes a implementar en los centros, no los requiere. SWITCH O CONMUTADOR

Es un dispositivo similar a un concentrador que dispone de las características antes mencionadas de canales de alta velocidad en su interior y capacidad de filtrado del tráfico. Cuando un paquete es recibido por el conmutador, éste determina la dirección fuente y destinataria del mismo; si ambas pertenecen al mismo segmento, el paquete es descartado; si son direcciones de segmentos diferentes, el paquete es retransmitido sólo al segmento destino (a no ser que los filtros definidos lo impidan). Los conmutadores son, en cierto modo, puentes multipuerto. La diferencia fundamental, teóricamente, entre puentes y conmutadores, es que los puentes reciben el paquete completo antes de proceder a su envío al puerto destinatario, mientras que un conmutador puede iniciar su reenvío antes de haberlo recibido por completo. Ello redunda, evidentemente, en una mejora de prestaciones. Mientras los concentradores comparten el ancho de banda de la red entre todos los nodos que la componen, con el uso de conmutadores, cada uno de los segmentos conectados a uno de sus puertos tiene un ancho de banda completo, compartido por menos usuarios, lo que repercute en mejores prestaciones.

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La ventaja de esta especificación es que utiliza los mismos cables y tarjetas de red que el 10 Base−T, sustituyéndose sólo los concentradores por conmutadores. Ventajas • Los datos pueden moverse entre Ethernet y Fast Ethernet sin traducción protocolar • Fast Ethernet también usa las mismas aplicaciones y los mismos drivers usados por Ethernet tradicional. • Fast Ethernet está basado en un esquema de cableado en estrella. Este topología es más fiable y en ella es más fácil de detectar los problemas que en 10Base2 con topología de bus. • En muchos casos, las instalaciones pueden actualizarse a 100BaseT sin reemplazar el cableado ya existente. • Fast Ethernet necesita sólo 2 pares de UTP categoría 5, Desventajas • Si el cableado existente no se encuentra dentro de los estandares, puede haber un costo sustancial en el recableado. • Fast Ethernet puede ser más rápido que las necesidades de la workstations individuales y más lento que las necesidades de la red entera. • La tecnología más allá de 100 Mbps puede requerir una inversión mayor. GIGABIT ETHERNET Estas tecnologías y protocolos se combinan para hacer a Gigabit Ethernet una solución sumamente atractiva para la entrega de vídeo y tráfico multimedia. Gigabit Ethernet es una extensión a las normas de 10−Mbps y 100−Mbps. Ofreciendo un ancho de banda de 1000 Mbps, Gigabit Ethernet mantiene compatibilidad completa con la base instalada de nodos Ethernet. Gigabit Ethernet soporta nuevos modos de operación Full−Duplex para conexiones conmutador−conmutador y conexiones conmutador−estación y modos de operación Half−Duplex para conexiones compartidas que usan repetidores y los métodos de acceso CSMA/CD. Inicialmente operando sobre fibra óptica, Gigabit Ethernet también podrá usar cableados de par trenzado sin apantallar (UTP) y coaxiales de Categoría 5. Las implementaciones iniciales de Gigabit Ethernet emplearán Cableados de Fibra de gran velocidad, los componentes ópticos para la señalización sobre la fibra óptica. Está reforzándose la tecnología de Fibra actual que opera a 1.063 Gbps para correr a 1.250 Gbps, proporcionando así los 1000−Mbps completos. Para enlaces a mas largas distancias, por encimas de al menos 2 km. usando fibra monomodo y por encima de 550 metros con fibra multimodo de 62.5, también se especificarán ópticas, de 1300−nm (longitud de onda larga). Se espera que en un futuro, cuando los avances tecnológicos en procesos digitales lo permitan, Gigabit Ethernet opere sobre par trenzado sin apantallar (UTP). Los objetivos importantes son desarrollar una norma Gigabit Ethernet que:

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• Permita Half y Full Duplex a velocidades de 1000 Mbps. • Use los métodos de acceso CSMA/CD con soporte para un repetidor por dominio de colisión. • Mantenga total compatibilidad con las tecnologías 10BaseT y 100BaseT. Además, se especifican tres objetivos específicos para los enlaces a distancia: Un enlace de fibra óptica multimodo con una longitud máxima de 500 metros; un enlace de fibra óptica monomodo con una longitud máxima de 2 Km.; y un enlace basado en cobre (cable coaxial por ejemplo), con una longitud máxima de al menos 25 metros. El IEEE está investigando tecnologías que puedan soportar enlaces de distancias de al menos 100 metros sobre cableados UTP de categoría 5. También han decidido incluir una especificación para una Media Independent Interface (MII) opcional ya que compete con su trabajo.

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