Capítulo 4 Medios de Red
69
Capítulo 4 Medios de Red La función de la capa física es transmitir datos, definiendo las especificaciones eléctricas, inalámbricas o de luz entre el origen y el destino.
Transcript of Capítulo 4 Medios de Red
Capítulo 4
Medios de Red
La función de la capa física es transmitir
datos, definiendo las especificaciones
eléctricas, inalámbricas o de luz entre el
origen y el destino.
Capítulo 4
Medios de Red
Fundamentos de electricidad.-
La unidad básica de toda materia es el átomo, que se compone de res partes:
• Protones, partículas que tienen una carga positiva;
• Neutrones, partículas que no tienen carga; y,
• Electrones, partículas que tienen una carga negativa.
Capítulo 4
Medios de Red
Los átomos se enlazan en combinaciones
diferentes para formar moléculas de
varios tipos de materia. Por ejemplo, los
átomos de hidrógeno y oxígeno se unen
para formar moléculas de agua.
Capítulo 4
Medios de Red
Propiedades eléctricas de la materia.-
El núcleo de un átomo está unido por una
fuerza muy poderosa. Los electrones
están unidos a su órbita alrededor del
núcleo por una fuerza mucho más débil.
Los electrones de ciertos átomos pueden
apartarse de su órbita y terminar en la
órbita de átomos cercanos (corriente
eléctrica)
Capítulo 4
Medios de Red
Electrón
Neutrón
Protón
Capítulo 4
Medios de Red
Los átomos y las moléculas pueden
clasificarse como pertenecientes a uno
de tres grupos, dependiendo de la
facilidad con que salen los electrones de
su órbita. Estos tres grupos son:
• Aislantes
• Conductores
• Semiconductores
Capítulo 4
Medios de Red
Material Flujo Ejemplos
Aislantes Flujo pobre de electrones Plástico, papel, caucho,
madera seca, aire y vidrio
Conductores Buen flujo de electrones Cobre (Cu), plata (Ag),
oro (Au), soldadura, agua
ionizada y seres
humanos
Semiconductores El flujo de electrones se
puede controlar con
precisión
Carbón (C), germanio
(Ge), galio arseniuro
(GaAs) y silicio (Si)
Capítulo 4
Medios de Red
Medición de la electricidad.-
Voltaje es la fuerza atractiva o campo de presión entre un electrón (-) y un protón (+).
El voltaje se representa con la letra V. La unidad de medida para el voltaje es el voltio, que también se representa con la letra V
Capítulo 4
Medios de Red
Hay dos tipos de voltaje:
• Voltaje de corriente continua (DC).
El movimiento de electrones en un circuito DC siempre es en la misma dirección, del negativo al positivo
• Voltaje de corriente alterna (AC).
Cambian periódicamente entre negativo y el positivo.
Capítulo 4
Medios de Red
La corriente eléctrica o intensidad es el
flujo de cargas que se crea cuando se
mueven los electrones.
Cuando se aplica el voltaje (presión
eléctrica) y hay una ruta para la
electricidad, los electrones se mueven
desde la terminal negativo (que los
repele), por toda la ruta, hasta el terminal
positivo (que los atrae).
Capítulo 4
Medios de Red
La corriente se representa con la letra I.
Su unidad de medida es el amperio,
que se representa con la letra A o con
la abreviatura amp.
Un amperio se define como el número de
cargas por segundo que pasan por un
punto de un conductor.
Capítulo 4
Medios de Red
La combinación de intensidad y voltaje es
igual a la potencia o energía eléctrica.
La unidad básica de la energía eléctrica o
trabajo realizado por la electricidad es el
vatio (W).
La potencia es igual al voltaje por la
intensidad.
Capítulo 4
Medios de Red
La resistencia es la propiedad de un
material que se resiste al movimiento de
los electrones. Los conductores tienen
una baja resistencia, mientras que los
aislantes tienen una resistencia alta.
La resistencia se representa mediante la
letra R. La unida de medida para la
resistencia es el ohmio, que se
representa con la letra griega omega.
Capítulo 4
Medios de Red
El termino resistencia se utiliza generalmente
para referirse a los circuitos DC.
La resistencia al movimiento de los
electrones en un circuito AC se denomina
impedancia.
Capítulo 4
Medios de Red
La corriente o movimiento de electrones
solo se produce en circuitos que
forman bucles completos. Estos
circuitos se los conoce como circuitos
cerrados.
Capítulo 4
Medios de Red
Medios de Cobre.-
El cobre es el medio más común para el
cableado de la señal.
Entre las propiedades más importantes
están: conductividad, resistencia a la
corrosión, ductilidad, maleabilidad y
fuerza.
Capítulo 4
Medios de Red
• Conductividad, es el mejor conductor
de corriente eléctrica.
• Resistencia a la corrosión, el cobre no
se oxida, el cobre se corroe como óxido
cobrizo de forma más lenta que otros
metales.
• Ductilidad, capacidad de dividirse en
finos hilos sin romperse
Capítulo 4
Medios de Red
• Maleabilidad, fácil de dar cualquier
forma sin que se dañe al golpearlo,
estamparlo, forjarlo o tornearlo.
• Fuerza, 3500 y 4900 kilogramos por
centímetro cuadrado. El cobre mantiene
su dureza y fuerza hasta 204ºC
Capítulo 4
Medios de Red
Sistema americano de medición de
cables.-
El diámetro de los hilos del cable o los
conductores se mide utilizando el sistema
AWG (American Wire Gauge, medición
americana de cables).
El AWG es un estándar para medir el
diámetro de alambres de cobre y aluminio.
Capítulo 4
Medios de Red
Un hilo con un tamaño AWG de 24 tiene un
diámetro de 1/24 de pulgadas.
El cable telefónico más moderno está entre
22 y 26 AWG, siendo 24 la medida más
común.
Capítulo 4
Medios de Red
Cable par trenzado.-
El cable par trenzado es un tipo de cableado que se utiliza para las comunicaciones telefónicas y la mayoría de redes Ethernet modernas.
Los pares de hilos están trenzados para proporcionar protección contra la diafonía.
Capítulo 4
Medios de Red
Capítulo 4
Medios de Red
Los pares de hilos están trenzados por dos razones:
• Los pares de hilos transportan señales en direcciones opuestas , de modo que los dos campos magnéticos también se generan en direcciones opuestas y se neutralizan. A este proceso se lo denomina cancelación.
Capítulo 4
Medios de Red
• Los datos de la red se envía n utilizando
dos hilos en un par trenzado. Por cada
uno de los hilos se envía una copia de
los datos, siendo las dos copias
imágenes espejo. Estas señales se
denominan señales diferenciales.
La copia sirve para comparar la señal
de llegada.
Capítulo 4
Medios de Red
Hay dos tipos básicos de cable de par
trenzado:
• par trenzado blindado (STP); y,
• par trenzado sin apantallar (UTP)
Capítulo 4
Medios de Red
Cable par trenzado blindado (STP,
Shielded Twisted Pair).-
Contiene cuatro pares de hilos de cobre
finos, cubiertos por unos aislantes
plásticos codificados por colores y
trenzados conjuntamente.
Capítulo 4
Medios de Red
Cada par está envuelto en una fina lámina
metálica, y los cuatro pares envueltos
colectivamente con otra capa metálica.
Esta capa se recubre con una cubierta
plástica exterior.
Capítulo 4
Medios de Red
El Cable de par trenzado apantallado ScTP (Screened Twiated Pair) es una variante del STP tradicional, en los que no existe la capa metálica que recubre a los pares de cables trenzados.
Los STP y ScTP deben ser instalados correctamente a tierra o sino pueden sufrir de interferencias. Sin una buena conexión a tierra se convierten en antenas.
Capítulo 4
Medios de Red
Las características de cable STP:
• Velocidad y rendimiento de transferencia:
10 a 100 Mbps.
• Coste medio por nodo: ligeramente caro
• Tamaño del medio y el conector: medio a
grande.
• Longitud máxima del cable: 100 mts.
(corto).
Capítulo 4
Medios de Red
Cable de par trenzado sin apantallar (UTP, Unshielded Twisted Pair).-
Está compuesto por cuatro pares de hilos de cobre finos cubiertos por unos aislantes plásticos codificados por colores y trenzados en conjunto. Los pares de hilos están cubiertos por una carcasa de plástico exterior.
Capítulo 4
Medios de Red
Las características del cable UTP:
• Velocidad y rendimiento de transferencia:
10 a 100 Mbps.
• Coste medio por nodo: ligeramente caro.
• Tamaño del medio y el conector: pequeño
• Longitud máxima del cable: 100 mts
(corto)
Capítulo 4
Medios de Red
Los tipos de cables UTP más utilizados son los
siguientes:
• Categoría 1 (CAT 1). Se utiliza para
comunicaciones telefónica no de datos.
• Categoría 2 (CAT 2). Capaz de transmitir datos
a velocidades superiores a 4 Mbps.
• Categoría 3 (CAT 3). Se utiliza en rede Ethernet
10BASET. Puede transmitir datos a veocidaddes
de hasta 10Mbps.
Capítulo 4
Medios de Red
• Categoría 4 (CAT 4). Se utiliza en redes
Token Ring. Puede tarnsmitir a
velocidades de hasta 16 Mbps.
• Categoría 5 (CAT 5). Puede transmitir
datos a velocidades de hasta 100 Mbps.
Se utiliza en redes Fast Ethernet.
Capítulo 4
Medios de Red
• Categoría 5e (CAT 5e). Se utiliza en redes con
velocidades de hasta 1000 Mbps (1 Gbps). Se
utiliza en redes Gigabit Ethernet (GigE).
• Categoría 6 (CAT 6). Se utiliza en redes GigE.
Normalmente los cables de categoría 5 y
superiores están compuestos por cuatro pares
de hilos de cobre 24 AWG, multitrenzados.
Capítulo 4
Medios de Red
Al comparar el UTP con el STP, tenemos:
• La velocidad de ambos tipos de cable es normalmente satisfactoria para las distancias de área local.
• Son los medios más baratos para la comunicación de datos. El UTP es más barato que el STP.
• Muchas de las transmisiones se han estandarizado para acoplarse a los UTP.
Capítulo 4
Medios de Red
Cable Coaxial.-
El cable coaxial consta de cuatro partes:
• Conductor de cobre.
• Aislante plástico.
• Pantalla de cobre trenzada.
• Cubierta exterior.
Capítulo 4
Medios de Red
Capítulo 4
Medios de Red
El conector utilizado es el BNC (British Naval Connector).
Las ventajas de utilizar este tipo de cable son:
• Llevan la información a una distancia mucho mayor que el UTP o STP.
• Por su blindaje es ideal para el cableado externo.
• Más resistente a los ruidos.
Capítulo 4
Medios de Red
Alguno de los tipos de cable coaxial son:
• RG-59, de 20AWG que es utilizado hasta ahora por la televisión por cable.
• RG-6, 18 AWG
• RG-11, 14AWG, ambos para el cableado entre edificios
Capítulo 4
Medios de Red
Las desventajas que presentaba el trabajar con el cable coaxial eran:
• Difícil de manipular
• Mas complicado a la hora de realizar conexiones (conectores y extensiones)
• Más caro que el UTP o STP.
Capítulo 4
Medios de Red
Existen dos tipos de cables coaxiales:
• Cable coaxial grueso Thicknet, 1 cm de diámetro.
• Cable coaxial delgado Thinnet, 0.35 cm de diámetro.
Capítulo 4
Medios de Red
Características generales:
• Velocidad y rendimiento de transferencia: 10 a 100 Mbps
• Coste medio por nodo: Barato
• Tamaño del medio y el conector: Medio
• Longitud máxima del cable: 500 mts.
Capítulo 4
Medios de Red
Especificaciones del cable.-
Las especificaciones o normas son un conjunto de reglas o procedimiento ampliamente utilizados que sirven como método aceptado de hacer una tarea.
Capítulo 4
Medios de Red
La Asociación de la industria de las Telecomunicaciones (TIA) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA).
• TIA/EIA-568-B
• TIA/EIA-569-B
• TIA/EIA-570-A
• TIA/EIA-606
• TIA/EIA-607
Capítulo 4
Medios de Red
Tarea de Investigación:
Investigar sobre las normas expuestas en
clase
Capítulo 4
Medios de Red
Medios Ópticos.-
La fibra óptica es el medio más utilizado
para transmisiones largas, de gran ancho
de banda y punto a punto requeridas en
los backbones LAN y las redes WAN.
Capítulo 4
Medios de Red
La fibra óptica se utiliza en redes porque:
• No es susceptible a los rayos, a la
interferencia electromagnética o a la
interferencia de radiofrecuencia.
• Mayor ancho de banda.
• Cubre mayores distancias.
• Es más segura porque es difícil de
pinchar.
Capítulo 4
Medios de Red
• Se puede cambiar de equipos o
dispositivos de red más rápidos sin
necesidad de cambiar la fibra.
• Más barata que el cobre por la distancia
que cubre.
• El material en bruto de la fibra es la
arena, un material abundante.
• No se debe instalar a tierra.
Capítulo 4
Medios de Red
• Es ligera.
• Se instala facilmente.
• Pueden empalmarse facilmente para
conseguir cables más largos.
• Resiste a los factores medioambientales,
como el agua, en comparación con el
cobre.
Capítulo 4
Medios de Red
El espectro electromagnético.-
La luz utilizada en las redes de fibra óptica
es un tipo de energía electromagnética.
Longitud
de onda
Capítulo 4
Medios de Red
La longitud de onda de una onda electromagnética está determinada por la frecuencia con que la carga eléctrica que genera la onda se mueve de atrás y adelante.
Las ondas electromagnéticas todas viajan utilizando la misma tasa de velocidad medidas por distancia (Km, millas) sobre segundo (o fracciones).
Capítulo 4
Medios de Red
El ojo humana solo percibe la energía
electromagnética con longitudes de onda
entre 700 y 400 nanómetros (luz visible)
La fibra óptica utiliza longitudes de ondas
electromagnéticas denominadas luz
infrarroja que pueden ir de 850, 1310 y
1550 nm
Capítulo 4
Medios de Red
Para transmitir por fibra óptica, se utilizan
las longitudes de onda que no son
visibles para el ojo humano. Esas
longitudes de onda son ligeramente más
largas que la luz roja y se denomina luz
infrarroja.
Capítulo 4
Medios de Red
La longitud de onda de la luz en la fibra
óptica es una de las siguientes:
• 850 nm
• 1310 nm
• 1550 nm
Estas longitudes de onda fueron elegidas
por viajar mejor en fibra óptica, que las
longitudes de ondas
Capítulo 4
Medios de Red
Cuando las ondas electromagnéticas, incluyendo la luz, salen de su origen viajan en línea recta, denominadas rayos.
En el espacio vacío la luz viaja en línea recta continua a 300.000 Km por segundo.
Sin embrago, lo hace a distintas velocidades dependiendo el material que atraviese.
Capítulo 4
Medios de Red
Cuando un rayo (rayo incidente) cruza el límite de un material (el aire) a otro (el vidrio), parte de la energía lumínica del rayo se refleja (rayo reflejado).
La energía lumínica en el rayo incidente que no es reflejada entra en el vidrio.
El rayo entrante aparece doblado cierto número de grados respecto a su ruta original (rayo refractado)
Capítulo 4
Medios de Red
La cantidad de rayos que se curvan en el vidrio está determinada por la densidad óptica del vidrio. Dicha densidad se refiere a la cantidad de deceleración del rayo de luz al atravesar una sustancia.
La proporción entre la velocidad de la luz en un material y la velocidad de la luz en el vacío se denomina índice de refracción (IR)
Capítulo 4
Medios de Red
IR = Velocidad de la luz en el vacío /
Velocidad de la luz en el material
La medida de la densidad óptica de un
material es el índice de refracción de ese
material. Un material con mayor IR es
más denso ópticamente y reduce la
velocidad de la luz.
Capítulo 4
Medios de Red
Sustancia Índice de Refracción
Aire 1,000
Vidrio 1,523
Diamante 2,419
Agua 1,333
Capítulo 4
Medios de Red
En la transmisión por fibra óptica también
ocurre los efectos de reflexión (la luz
rebota en el cambio de medio, como la luz
reflejada en los cristales)
Capítulo 4
Medios de Red
Capítulo 4
Medios de Red
Cables de fibra óptica.-
Es un medio de red que utiliza luz modulada
para la transmisión de datos a través de
hilos de vidrio. Las señales que
representan los bits de datos se
convierten en rayos de luz.
Capítulo 4
Medios de Red
Es importante reconocer que mientras la
electricidad es necesaria para generar e
interpretar las señales de la fibra óptica
en los dispositivos finales, no hay
electricidad en el propio cable, como
ocurre en un medio de cobre.
Capítulo 4
Medios de Red
El cable de fibra ótica utilizado para las
redes consiste en dios fibras de vidrio
revestidas de fundas separadas. Una
fibra transporta los datos transmitidos
desde el dispositivo A hasta el dispositivo
B; la segunda fibra transporta los datos
desde el dispositivo B hasta el dispositivo
A.
Capítulo 4
Medios de Red
Los cables de fibra óptica están compuestos normalmente por cinco partes:
• El núcleo
• El revestimiento
• Un material intermedio
• Un material fortificante
• Una cubierta exterior
Capítulo 4
Medios de Red
Capítulo 4
Medios de Red
La parte óptica por la que viajan los rayos de luz se denominan núcleo de la fibra. Los rayos de luz no pueden entrar en el núcleo de la fibra óptica con cualquier ángulo. Solo pueden hacerlo si sus ángulos están dentro de la abertura numérica de la fibra. Además hay un número limitado de rutas ópticas denominadas modos.
Capítulo 4
Medios de Red
Si el diámetro del núcleo de la fibra es lo
suficientemente grande para que existan
muchas rutas que puedan tomar la luz al
pasar por la fibra, esta se denomina fibra
multimodo. La fibra monomodo tiene un
núcleo mucho más pequeño que solo
permite que los rayos de luz viajen por
una ruta dentro de la fibra
Capítulo 4
Medios de Red
Fibra Monomodo Fibra Multimodo
Características del
núcleo
Núcleo pequeño (10
micras o menos)
Núcleo más grande
(50 a 62,5 micras)
Características de
dispersión
Menos dispersión Mayor dispersión
Características de
distancia
Hasta 3 Km Hasta 2 Km.
Fuente de luz Frecuencia láser Utiliza LED
