SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO 3.2. Tecnologías de Redes de Área Local 3.2.1. Concepto y Tipos de Redes de Área Local Una red es la combinación de elementos hardware y software que tiene por objeto conectar dos o más dispositivos, permitiendo el intercambio de información entre ellos. Los elementos hardware habituales de una red son los ordenadores, unidades de almacenamiento, dispositivos de impresión, tarjetas de red para los equipos, electrónica de red y los cables de interconexión. Los elementos software de la red son el protocolo de comunicaciones y las aplicaciones soportadas por dicho protocolo. Podemos clasificar los tipos de redes atendiendo a dos criterios: su cobertura y su topología : Se denomina cobertura a la extensión de la red, es decir, el área donde están accesibles sus servicios o en la que se pueden conectar equipos a ella. Atendiendo a la cobertura, podemos distinguir dos tipos fundamentales de redes: Redes de Área Extensa (WAN): son redes de amplia cobertura geográfica, nacional o internacional. Si la cobertura de la red se limita a un núcleo urbano se denominan Red de Área Metropolitana (MAN). Redes de Área Local (LAN): son redes cuya cobertura se encuentra limitada a un edificio o conjunto de ellos, dentro de un área restringida. Este tipo de redes suelen ser de naturaleza privada.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Se denomina topología a la estructura de interconexión de los equipos. Cuando se habla de topología podemos hablar tanto de topología física, como de topología lógica: La topología física describe la estructura del medio físico, es decir, el sistema de cableado de la red. La topología lógica: es el modo en el que “se ven” los datos que circulan por la red. Es posible implementar, sobre una misma topología física, distintos tipos de topologías lógicas. Un sistema de cableado estructurado permite la independencia de la topología lógica que se pretenda implementar. e incluso la coexistencia de varias topologías lógicas dentro de la misma red. A continuación se describen las topologías existentes a la hora de configurar una red:

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Topología en Bus Todos los nodos de la red se conectan a un bus físico (todos en paralelo), generalmente implementado como cable coaxial

Topología en Estrella Cada nodo se conecta, de forma independiente, a un nodo central (concentrador o hub)

Topología en Anillo Se caracteriza por tener los equipos (nodos) conectados en serie formando un bucle cerrado.

Topología en Árbol Es una estructura jerárquica de conexión ramificada.

Topología en Malla En esta estructura, cada nodo de la red se encuentra conectado con otros nodos o redes, por medio de distintos enlaces físicos.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Topología en Estrella

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Topología en Bus

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Topología en Anillo

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO 3.2.2. Redes de área local más habituales En este apartado se hace un breve repaso a los tipos de "redes locales" más habituales. • Redes Ethernet El protocolo de transmisión (niveles OSI 1 y 2, físico y de enlace respectivamente) utilizado esta definido en la Norma IEEE 802.3 (CSMA-CD, ISO/IEC 8802.3), conocida popularmente como Ethernet, (aunque existen algunas diferencias entre ambas). Se trata de una red asíncrona, con acceso aleatorio no determinista. Este tipo de redes responde a una topología lógica en bus, pudiéndose implementar sobre topologías físicas en bus y en estrella, gracias a la electrónica de red disponible. En la siguiente tabla se describen cronológicamente las distintas variantes de la norma, atendiendo al medio físico en cada caso. Norma

Cable Utilizado

Distancia de Vano

Nodos por segmento

IEEE 802.3 10BASE-5 IEEE 802.3 10BASE-2 Thin-Net

coaxial grueso coaxial fino RG-58

500 m 200 m

100 30

IEEE 802.3 10BASE-T

cable balanceado de cobre

100 m

1.024

IEEE 802.3 10BASE-F

fibra óptica

2.000 m

1.024

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO • Redes Token-Ring El protocolo de transmisión (niveles 1 y 2) utilizado esta basado en la Norma IEEE 802.5 (ISO/IEC 8802.5). Es una red síncrona, con acceso aleatorio determinista. Este tipo de redes responden a una topología lógica de anillo pudiéndose implementar sobre topologías físicas en anillo y en estrella, gracias a la electrónica de red disponible. El tipo de cableado es de par trenzado (máximo 100 m de vano) o fibra óptica El protocolo de transmisión utilizado permite velocidades de transmisión de 4 y 16 Mbps. • Redes FDDI La norma FDDI (Fibre Distributed Data Interface) ha sido desarrollada por el comité X3T9.5 del ANSI (American National Standards Institute). La normativa FDDI prevé la construcción de redes con dos anillos de rotación opuesta en fibra óptica (redundancia). La velocidad de transmisión utilizada es de 100 Mbps. FDDI emplea un algoritmo de paso de testigo (token passing) para el envío de paquetes. La estructura de doble anillo proporciona un mecanismo de tolerancia a fallos (camino de vuelta o backup). FDDI se considera un esquema de transmisión apropiado para redes de campus y redes troncales de edificios, donde se precisan grandes anchos de banda, funciones de gestión de red y tolerancia a fallos y sobre todo mayores distancias (hasta 2-3 Km.).

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Redes Token-Ring

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Redes FDDI

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO 3.2.3. Tecnologías recientes en redes de área local Están ya muy extendidas nuevas tecnologías de transmisión, que pretenden aumentar el ancho de banda disponible, como respuesta a las necesidades actuales de tratamiento de la información. Algunas son totalmente nuevas en su concepción, otras amplían el estándar Ethernet, conservando la compatibilidad y permitiendo mayores velocidades de transmisión. • • • • •

Tecnología FastEthernet Tecnología 100 VG-Any-LAN Tecnología ATM Conmutación LAN de nivel 2 Otras tecnologías emergentes

¾FastEthernet La Fast Ethernet Alliance aglutina a un conjunto de fabricantes que están impulsando nuevas normas de transmisión, para asegurar el mantenimiento de los protocolos actuales y el software que corren en los adaptadores Ethernet de las estaciones de trabajo que hoy en día ya existen. Entre estas se encuentra lOOBase-T, cuyas principales características son: • • •

Soporte de tramas Ethernet (IEEE 802.3) Velocidad de transmisión de 100 Mbps Diámetro máximo de la red sin repetidores de 200 m.

Soporte para cable de pares trenzados balanceados (apantallados y sin apantallar), enlaces clases C y D.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO La capa física inevitablemente cambia, existiendo varias propuestas para su gestión (competitivas e incompatibles) como son lOOBase-TX (utiliza 2 pares, con señalización análoga a FDDI) y 100Base-T4 (que necesita los cuatro pares, tres para transmisión/recepción y uno para señalización). ¾1OOVG-AnyLAN Esta tecnología se encuadra dentro del estándar IEEE 802.12. Las características de esta norma son: • • • •

Gestión de tramas Ethernet. Velocidad de Transmisión de 100 Mbps Diámetro máximo de la red, 2000 m. Soporte sobre cables de pares trenzados balanceados (apantallados y sin apantallar) en enlaces de clases C y D.

Las redes Ethernet convencionales y las redes Token Ring se conectan mediante Bridges a la Red 100 VGAnyLAN. A nivel físico, 100 VG-AnyLAN utiliza los cuatro pares, para conformar 4 canales de transmisión de 25 Mbps, lo que da como resultado los 100 Mbps totales.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ¾1OOVG-AnyLAN

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ATM ATM (Asynchronous Transfer Mode), es una técnica de conmutación que admite voz y datos en un formato de paquetes. Estos paquetes son de longitud fija y reducida y se denominan "celdas". La velocidad de transmisión que permite ATM es de 155 Mbps (sobre STM1), válida para la explotación de aplicaciones multimedia. También hay un estándar ATM a 622 Mbps (sobre STM4), más adecuado para backbones. ATM se caracteriza por la facilidad de integración de aplicaciones sobre un único protocolo permitiendo aquéllas que requieren sincronismos (voz e imagen). ¾

Conmutación LAN (Switched LAN) de Nivel 2 Un equipo conmutador o switch establece una discriminación por direcciones MAC dentro de una misma LAN. Así se puede "segmentar" la red de tal forma que unos segmentos no 'Ven" a los otros, salvo para las transacciones de información cruzadas. Este procedimiento tiene dos importantes consecuencias: • Establece una conexión con ancho de banda dedicado a cada nodo de la red que se conecta al switch, lo que se utiliza para equipos servidores. • Evita la congestión de la red: la microsegmentación discrimina tráficos. Las LAN conmutadas están teniendo gran éxito gracias a estas características, contando con implementaciones disponibles para Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI y Token Ring. Siendo las tres primeras las que más éxito han tenido.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ATM

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Actualmente muchos de los concentradores o hubs implementan simultáneamente la conmutación (switch-hub), mejorando los anchos de banda disponibles por equipo. También existen conmutadores de Nivel 2 802.1q/802.1p que tienen capacidades de configuración de redes virtuales (VLAN) y calidad de servicio a lo largo de múltiples conmutadores. Con estas facilidades se pueden crear segmentos virtuales de usuarios con características similares a los grupos cerrados de usuarios. Existen varias técnicas de asociación a una VLAN: por puerto, por dirección MAC, por filtros y por login de usuario. La asignación por puertos es la más común.

Tendencias dominantes La tendencia que claramente ha tenido más éxito es la utilización de Fast Ethernet, frente a ATM y lOOVGAnyLAN. El gran éxito de Fast Ethernet ha sido debido, entre otras razones, a su facilidad de migración a partir de redes Ethernet, en un mercado dominado por este estándar debido a su bajo coste y facilidad de gestión. Inicialmente se usó para constituir el troncal y la conexión con los servidores y ha ido expandiéndose hasta el usuario final.

El uso de ATM ha crecido, sobre todo en grandes redes, pero a un ritmo muy inferior al de Fast Ethernet. No obstante, como comentábamos arriba, ATM cuenta con la baza del sincronismo para instalar aplicaciones de voz e imagen (puede grantizar unos valores para los parámetros de calidad de servicio – tasa binaria, retardo máximo, ...).

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO ¾Otras tecnologías emergentes Las exigencias de mayor ancho de banda siguen haciendo que se desarrollen soluciones para poder aumentarlo. Actualmente podríamos destacar tres tecnologías: tecnología Gigabit Ethernet, tecnología WLAN y Conmuación LAN de Niveles 3 y 4 . • Gigabit Ethernet Aprobada y normalizada por IEEE. Características: • Implementación orientada en principio a la utilización de fibra aunque ya hay soluciones para cobre. • Ancho de banda de 1 Gbps.. • Utiliza los paquetes del estándar 802.3 - Ethernet. • El estándar IEEE 802.3Z Gigabit Ehternet especifica una longitud máxima de cable de 550 metros para la fibra multimodo y de 5 Km para la monomodo. • IEEE 802.3ab especifica el estándar de interfaz de cobre lOOOBase-T. Actualmente se utiliza sobre todo para los enlaces troncales y conectar servidores, aunque no se descarta que en un futuro pueda ser utilizada por los usuarios finales. Aunque se perfila como gran competidor a considerar frente a la tecnología ATM a nivel económico (ya que el precio de la tarjeta es inferior al de una ATM a 155 Mbps), aún tiene algunas pegas en lo referente a integrar aplicaciones síncronas.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO • Conmutación LAN de Nivel 3 (Nivel de red) Tiene todas las ventajas de la conmutación de nivel 2 y adicionalmente realiza labores de enrutamiento de paquetes. En muchas redes se hace sobre direccionamiento IP. Existen dos tipos de conmutación: Cut-Through: Reenvía toda la trama antes de recibir todo el contenido (una vez que la dirección destino se ha comprobado). Características: -

Latencia muy baja Reenvía los fragmentos ocasionados por colisiones Reenvía tramas con errores Excelente en entornos donde la latencia tiene prioridad sobre el control de errores

Store-and-Forward: Almacena toda la trama antes de conmutar. Características: -

Incrementa la latencia ya que se debe considerar el tiempo de almacenamiento de la trama

-

Excelente donde deba aplicarse almacenamiento de las tramas (Acceso al servidor, conexión al Backbone).

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO •

Conmutación de Nivel 4 (Nivel de transporte) y superiores

Este conmutador inspecciona el segmento a nivel 4 para recabar información de la aplicación que creó el paquete (SNMP, FTP,...) para permitir el filtrado y la priorización de paquetes según las políticas establecidas por el usuario. En muchas redes se hace sobre los segmentos TCP. Esta tecnología tiene una aplicación bastante interesante en los llamados 'balanceadores de carga', equipos encargados de repartir la carga ente los distintos servidores que se conectan a ellos. Optimizan el rendimiento de aquéllos en servicios como el de comercio electrónico, donde las peticiones de compra se realizan sobre dos o más servidores. WLAN: LAN inalámbrica (Wireless LAN) Surgen varias posibilidades tecnológicas que permiten la constitución de redes de área local inalámbricas. Las más destacadas son: Open Air, HiperLAN, WaveLAN, HomeRF, Bluetooth y por supuesto las soluciones basadas en el estándar del IEEE 802.11. IEEE 802.11 especifica la capa física, la capa de control de acceso al medio (MAC) y la arquitectura básica. En lo que se refiere a seguridad y privacidad, proporciona una mecanismo de autenticación de usuario llamado WEP (Wired Equivalent Privacy).

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO En la siguiente tabla se muestran los estándares más destacados en la actualidad y las distintas características asociadas a ellos.

Estándar

802.11b

802.11a

802.11g

HiperLAN/2

Organismo

IEEE

IEEE

IEEE

ETSI

Finalización

1999

2002

2003

2003

Banda de frecuencias

2,4 GHz

5 GHz

2,4 GHz

5 GHz

Tasa máxima

11 Mbit/s

54 Mbit/s

54 Mbit/s

54 Mbit/s

DSSS/FHSS

OFDM

OFDM

OFDM

Interfaz aire

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Cable Type

Common Applications

UTP Category 1

Signaling, door bells, alarm systems

UTP Category 2

Digital phone systems, Apple LocalTalk

UTP Category 3

10Base-T, 4Mbps Token Ring

UTP Category 4

16Mbps Token Ring

UTP Category 5

100Base-TX, 1000Base-T

UTP Category 5e

100Base-TX, 1000Base-T

UTP Category 6[*]

100Base-TX, 1000Base-T

UTP Category 7[*]

100Base-TX, 1000Base-T

Backbone UTP cable

Analog and digital voice applications

Shielded twisted-pair (STP)

4Mbps and 16Mbps Token Ring

Screened twisted-pair (ScTP)

100Base-TX, 1000Base-T

Coaxial RG-8

Thick Ethernet (10Base-5), video

Coaxial RG-58

Thin Ethernet (10Base-2)

Coaxial RG-59

CATV

Coaxial RG-6U

CATV, satellite, HDTV, cable modem

Coaxial RG-6U Quad Shield

Same as RG-6 with extra shielding

Coaxial RG-62

ARCnet, video, IBM 3270

[*]Category

6 and 7 requirements are under development and are not ratified Standards.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO 3.3.3. RDSI La utilización de un Sistema de Cableado Estructurado para disponer de tomas RDSI en cualquier punto de la oficina se puede realizar implementando los tres tipos de configuración previstos en la normativa RDSI. Configuraciones admisibles para acceso básico RDSI (2B+D): Configuración Punto a Punto (So point to point) Esta configuración prevé solamente un terminal, y la distancia máxima nominal es de 1.000 metros, con lo que en un sistema de Cableado Estructurado nunca vamos a tener restricciones por distancia dentro de un mismo edificio.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Configuración de Bus Pasivo Corto (So bus) En esta configuración los usuarios RDSI pueden estar conectados en cualquier punto del bus. Pero hay que tener en cuenta la terminación del mismo con resistencias de 100 Ohmios entre los pares 1 y 2 (pines 4-5 y 3- 6). Esta configuración admite un máximo de 8 terminales. La normativa RDSI establece unas restricciones de distancia para este bus de 200 metros, para unos tiempos máximos de retardo de propagación de ida y retomo de 14 microsegundos en unas frecuencias en torno a los 100 KHz. Las características de transmisión de los enlaces clase B y superiores garantizan estos retardos. En Clase D, son inferiores a 1 microsegundo a 30 MHz, lo que permite que esa cota de distancia pueda ser mayor en la práctica.

Bus pasivo corto

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO

Bus pasivo corto en “Y”

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO La misma normativa restringe la longitud del latiguillo del puesto de trabajo a 10 metros, distancia coincidente con la del cableado estructurado, y el número de usuarios máximo permitido es de ocho. En esta configuración es conveniente la utilización de la alimentación suplementaria suministrada a través de los pares libres.

Configuración de Bus Pasivo Extendido (So bus extended) En esta configuración se termina el bus de la misma forma que en la anterior. Pueden utilizarse según la normativa RDSI distancias comprendidas entre 100 y 1000 metros. El tiempo de propagación máximo permitido para ida y retorno está limitado a 2 microsegundos para frecuencias en torno a 100 KHz, lo que se cumple para enlaces Clase B o superiores. Si bien la norma establece que una longitud razonable son 500 metros con distancias diferenciales entre usuarios de 25 a 50 metros, deja abierto a cada Compañía proveedora del servicio la combinación entre longitud total, distancia diferencial entre usuarios y número de éstos. Esta configuración sólo admite 4 terminales. Los enlaces clase B dan soporte a este servicio, pero el empleo de un Cableado Estructurado Clase D permitiría superar estos límites.

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SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO

Bus Pasivo Extendido

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