REDES

“En la mente del principiante hay muchas posibilidades; en la mente

del experto hay pocas.”

Componentes físicos de una red

• Las redes se construyen con dos tipos de elementos de hardware: nodos y enlaces.

• Los nodos: generalmente son computadores de propósito general (aunque los routers y switches utilizan hardware especial, los diferencia lo que hace el software).

• Los enlaces: se implementan en diversos medios físicos: par trenzado, coaxial, fibra óptica y el espacio (enlaces inalámbricos).

Un nodo (una aproximaxión)

CPU

Cache

Memoria

Adaptadorde

Red

La memoria NO es infinitaEs un recurso escaso

Todos los nodos se conectan a lared a través de un adaptador de

red. Este adaptador tiene unsoftware (device driver) que lo

administra

La velocidad de la CPUse dobla cada 18 meses,

pero la latencia de lamemoria se mejora sólo

un 7% cada año

En una primera aproximación un nodofunciona con la rapidez de la memoria

no con la rapidez del procesador.¡el software de red debe cuidar

cuántas veces accede la informaciónpuesta en la RAM!

El adaptador de red

Network Adapter Card ó Network Interface Card (NIC)

El adaptador de red

• Tarjeta de expansión que se instala en un computador para que éste se pueda conectar a una red.– Proporciona una conexión dedicada a la red– Debe estar diseñada para transmitir en la

tecnología que utilice la LAN (Ethernet), debe tener el adaptador correcto para el medio (conector RJ45) y el tipo de bus del slot donde será conectada (PCI).

Tarjetas 10Base ó 100BaseTX

• Cada tarjeta 10BaseT, o 100BaseTX (ó 10/100) está identificada con 12 dígitos hexadecimales (conocida como MAC address)

• Esta dirección es utilizada por la capa 2 (capa de enlace de datos: DLL) del modelo OSI para identificar el nodo destino y origen de los datos

02:60:8c:e8:52:ec

Fabricantede la tarjeta

Componentes del adaptador de red

• El adaptador de red sirve como interface entre el nodo y la red, por esto puede pensarse que tiene dos componentes:– Una interface al BUS del computador que sabe como

comunicarse con el host.

– Una interface al enlace (cable o antena) que habla de manera correcta el protocolo de la red.

• Debe existir una forma de comunicación entre estos dos componentes para que puedan pasar los datos que entran y salen del adaptador.

Componentes del adaptador de red

CPU

Cache

MemoriaRAM

Adaptador de Red

Interfaceal BUS

Interfaceal Enlace

BUS E/Sdel nodo

Enlacede laRED

Sabe cómo hablar con la CPU,recibe las interrupciones del nodo y

escribe o lee en la RAM

Sabe utilizar el protocolo de nivelde enlace (capa 2, modelo OSI)

Buffers para intercambio de datos

El “driver” de la tarjeta• La tarjeta de red requiere de un driver en

software para poder comunicarse con el sistema operativo. Provee las siguientes funciones:– Rutina de inicialización de la tarjeta– Rutina de servicios de interrupción– Procedimientos para transmitir y recibir frames de

datos– Procedimientos para el manejo de status,

configuración y control de la tarjeta

Componentes físicos de una Red

Cableado estructurado

“Una red LAN nunca puede ser mejor

que su sistema de cableado”

Estándar EIA/TIA-568

• Especifica un sistema de cableado multiproposito independiente del fabricante – Definido en julio de 1991, la última versión es la

568-B (1 de abril de 2001)

– Ayuda a reducir los costos de administración

– Simplifica el mantenimiento de la red y los movimientos, adiciones y cambios que se necesiten

– Permite ampliar la red

ANSI/TIA/EIA-568-B.1

• Estándar para cableados de edificios comerciales (reemplazó a la 568-A de 1995). Incorpora

• TSB67 — Transmission Performance Spec for Field Testing of UTP Cabling System• TSB72 — Centralized Optical Fiber Cabling• TSB75 — Additional Horizontal Cabling Practices for Open Offices• TSB95 — Additional Transmission Performance Guidelines for 4-pair Category 5

Cabling• TIA/EIA-568-A-1 — Propagation Delay & Delay Skew• TIA/EIA-568-A-2 — Connections & Additions to TIA/EIA-568-A• TIA/EIA-568-A-3 — Addendum No. 3 to TIA/EIA-568-A• TIA/EIA-568-A-4 — Production Modular Cord NEXT Loss Test Method and

Requirements for UTP• TIA/EIA-568-A-5 — Transmission Performance Specifications for 4-pair Category

5e Cabling• TIA/EIA/IS-729 — Technical Spec for 100 . Screened Twisted-Pair Cabling

ANSI/TIA/EIA-568-B.1

• La norma ANSI/TIA/EIA-568-A se reorganizó en trés estándares técnicos:

– 568-B.1, General Requirements (Requerimientos del sistema)

– 568-B.2, 100 Ohm Balanced Twisted-Pair Cabling Standard (cobre)

– 568-B.3, Optical Fiber Cabling Component Standard (fibra óptica)

• Las especificaciones ofrecidas son para cableado categoría 5e (la categoría 5 no es tenida más en cuenta)

• En fibra óptica, las especificaciones son para fibra y cables 50/125 µm y conectores con diseños SFF (Small Form Factor) son permitidos, además de los conectores 568SC

• El término ‘telecommunications closet’ fue reemplazado por ‘telecommunications room’ y ‘permanent link’ fue reemplazado por ‘basic link’ como la configración de prueba

Otras normas

• ANSI/TIA/EIA-569-A (febrero 1998): Estándar para trayetos (pathways) y espacios para edificios comerciales.

• ANSI/TIA/EIA-570-A (septiembre 1999): Estándar para cableados de edificios residenciales

• ANSI/TIA/EIA-606-A (mayo 2002): Estándar para administración de cableados

• ANSI/TIA/EIA-607 (agosto 1994): Puestas a tierra y uniones

• www.global.ihs.com

• www.tiaonline.org

Subsistemas del cableado

• Estándar EIA/TIA-568 especifica seis subsistemas:– Conexión del edificio al cableado externo

(acometida del sistema de telecomunicaciones)– Cuarto de equipos– Cableado vertical (Backbone)– Armario de Telecomunicaciones– Cableado Horizontal– Área de trabajo

Conexiones del cableado

1. Conexión del edificioal cableado externo

2. Cuarto de equipos

3. Cableado vertical

4. Closet deTelecomunicaciones

5. Cableado Horizontal

6. Area de trabajo

Cable10BaseT

Hub

Toma RJ45

Cable 10BaseT

Tarjetade

Red

Patch panel

Canaleta

Red delCampus

Centro de cableado

Coversor deMedio

Teléfono

Estaciónde

trabajo

Consejos para instalar un cableado

• De la tarjeta de red hasta la toma: patch cord máx. de 3 m

• De la toma hasta el patch panel (centro de cableado): 90 m

• Cableado vertical (entre centros de cableado)

– con fibra óptica multimodo : 2 Km (500mts)

– con UTP: 100 m

• Mínimo dos conectores por puesto de trabajo (voz y datos)

• Conector estándar: 4 pares (8 hilos), 100 ohmios, UTP

• Utilice el cable y los componentes de interconexión adecuados (entre más rapidez de transmisión necesite, mejores elementos debe comprar)

• Evite forzar el cable doblándolo en ángulos rectos o tensionandolo demasiado. No utilice empalmes en el cableado horizontal: está prohibido.

• Asegúrese que la puesta a tierra sea correcta

Cableado Estructurado

Especificaciones generales del cable UTP

Unshielded Twisted-Pair

• El cable de par entorchado tiene uno o más pares “abrazados” uno a otro (esto ayuda a cancelar polaridades e intensidades opuestas).

• Shielded Twisted-Pair (STP) es blindado

• Unshielded Twisted-Pair (UTP) es no blindado

Hilos del cable UTP

• Los hilos son referenciados con respecto a su grosor utilizando los números de American Wire Gauge

• Los alambres delgados tienen más resistencia que los gruesos

AWG Ohms/300 m19 16,122 32,424 51,926 83,5

Categorías del sistema de cableado para UTP• Categoría 1: alambre sólido 22 ó 24 AWG (American Wire Gauge Standard):

no se puede utilizar para transmisión de datos: 56 Kbps• Categoría 2: alambre sólido 22 ó 24 AWG para teléfonos y sistemas de

alarmas: 1 MHz• Categoría 3: alambre sólido 24 AWG, 100 Ohmios, 16 MHz.• Categoría 4: igual que la tres pero hasta 20 MHz• Categoría 5: par trenzado de 22 ó 24 AWG, impedancia de 100 Ohmios, ancho

de banda de 100 MHz (usa conector RJ45). Atenuación inferior a 24 dB y Next superior 27.1 dB para 100 MHz.

• Categoría 5e (enhanced): Par trenzado 22 ó 24 AWG, ancho de banda 100 MHz. Atenuación 24 dB. Next 30.1 dB

• Categoria 6 (TIA/EIA-568-B.2-1, junio 1, 2002): Hasta 200 MHz. Atenuación inferior a 21.7 dB y Next superior a 39.0 dB.

• Categoría 7 (propuesta): hasta 600 MHz.

Atenuación

• La atenuación representa la perdida de potencia de señal a medida que esta se propaga desde el transmisor hacia el receptor. Se mide en decibeles. Atenuación = 20 Log10(V. Trans./V. Rec.)

• Se puede medir en una vía o en doble vía (round trip)

• Una atenuación pequeña es buena

• Para reducir la atenuación se usa el cable y los conectores adecuados con la longitud correcta y ponchados de manera correcta

Near End CrossTalk (NEXT)

• Interferencia electromagnética causada por una señal generada por un par sobre otro par resultando en ruido. NEXT = 20 Log10(V. Trans./V. Acoplado.)

(V. Acoplado es el “ruido” en el segundo par.)

• Se mide en el extremo del transmisor (donde la señal es más fuerte)

• Un NEXT grande es bueno

• Cuando un sistema de cableado tiene problemas con el NEXT pueden ocurrir errores en la red.

• Para evitar el NEXT se usa el cable y los conectores adecuados ponchados de manera correcta.

ACR (Attenuation-to-crosstalk ratio)

• También conocido como headroom. Es la diferencia, expresada en dB, entre la atenuación de la señal producida por un cable y el NEXT(near-end crosstalk).

• Para que una señal sea recibida con una tasa de errores de bit aceptable, la atenuación y el NEXT deben optimizarse. En la práctica la atenuación depende de la longitud y el diámetro del cable y es una cantidad fija. Sin embargo, el NEXT puede reducirse asegurando que el cable esté bien entorchado y no aplastado, y asegurando que los conectores estén instalados correctamente. El NEXT también puede ser reducido cambiando el cable UTP por STP.

• El ACR debe ser de varios decibeles para que el cable funcione adecuadamente. Si el ACR no es lo suficientemente grande, los errores se presentarán con frecuencia. Una pequeña mejora en el ACR reduce dramáticamente la tasa de errores a nivel de bit.

Límites de Atenuación y NEXT

Frecuencia (MHz) Atenuación (dB) NEXT (dB)1,0 2,5 60,34,0 4,5 50,68,0 6,3 45,610,0 7,0 44,016,0 9,2 40,620,0 10,3 39,025,0 11,4 37,431,2 12,8 35,762,5 18,5 30,6

100,0 24,0 27,1

Categoría 5Estándar EIA/TIA-568

Especificaciones conector RJ45Especificación EIA/TIA-568A

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Conector machopara los cables

Conector hembrapara tomas, hubs, switchesy tarjetas de red

Hilo Color Nombre1 Blanco/Naranja T22 Naranja R23 Blanco/Verde T34 Azul R15 Blanco/Azul T16 Verde R37 Blanco/Café T48 Café R4

Especificación EIA/TIA-568B

Hilo Color Nombre1 Blanco/Verde T22 Verde R23 Blanco/Naranja T34 Azul R15 Blanco/Azul T16 Naranja R37 Blanco/Café T48 Café R4

Uso de los hilos

Aplicación Hilos 1 y 2 Hilos 3 y 6 Hilos 4 y 5 Hilos 7 y 8Voz TX/RXISDN (RDSI) Potencia TX RX Potencia10Base-T TX RXToken Ring TX RX100Base-T4 TX RX Bi Bi100Base-TX TX RX1000Base-T Bi Bi Bi Bi

De acuerdo con la aplicación, cada hilo realiza una función diferente:

TX: Trasmite; RX: Recibe; Bi: Bidireccional

Terminación de cables UTP en paneles de conexión y jack de pared

¿Qué es un panel de conexión (patch panels)?Éstos conectan los cables de las estaciones de trabajo a otros dispositivos.

¿Cuál es la función de un panel de conexión?Permitir reorganizar rápidamente el cableado físico de la red a medida que se añade o se reemplaza el cableado. Actúan como punto central de conexión para los sistemas de datos, teléfono y también de audio.

El panel de conexión utilizan jacks RJ-45 para una conexión rápida en el frente, pero requieren que estos cables estén perforados (insertar los cables en el conector) en el lado reverso del jack RJ-45 (ocho hilos conductores y un cableado acorde a T568A o T568B), lo cual se consigue al utilizar una herramienta de perforación (punchdown tool). Los colores de los cables deben coincidir con el conector de desplazamiento del aislamiento (IDC - Insulation Displacement Connector) adecuado antes de la perforación (figura 2 desde su izquierda hacia su derecha). La herramienta de perforación también recorta todo exceso de cable.

No se requiere una herramienta de perforación para terminar la mayor parte de los jacks de pared. Para terminar estos conectores, se destrenzan los cables y se colocan en el IDC apropiado. Al colocar la tapa en el jack, se empujan los cables en el IDC y se corta el aislamiento de los cables. Luego, gran parte de estos conectores requiere que el instalador recorte manualmente cualquier exceso de cable.

En todos los casos, si se destrenza más cable del necesario puede aumentar la cantidad de diafonía y degradarse el rendimiento general de la red.

Prueba del cableMotivación:

Un cable debe funcionar correctamente y cumplir con los estándares de conectividad.

La primera prueba es una inspección visual, en la que se verifica que todos los cables estén conectados de acuerdo con el estándar T568A o B.

Posteriormente, se realiza una verificación eléctrica del cable para determinar si hay problemas o fallas en la instalación del cableado de red.

Algunas herramientas que pueden emplearse en el diagnóstico de cables se muestran en el grafico a su derecha.

Pruebas con el analizador de Cables:Prueba de continuidad: Verifica que exista conectividad de extremo a extremo (detecta fallas como aberturas y cortocircuitos).Mapa de cableado (wire map): Muestra qué pares de cables se conectan a qué pines en los conectores y sockets (detecta fallas como pares divididos o inversiones).

Si se detecta alguna de estas fallas, la mejor forma de corregirla es volver a realizar la terminación del cable.

Los analizadores de cables especializados proporcionan información adicional:Atenuación (Attenuation) o pérdida de inserción (insertion loss): Es un término general que hace referencia a la reducción en la potencia de una señal y por tal motivo, limita la longitud del cableado de red a través de la cual puede viajar un mensaje. Para medir la atenuación, el analizador de cables inyecta una señal en un extremo y luego mide su potencia en el otro extremo. Diafonía (Crosstalk): Es la filtración de señales entre distintos pares. Si se mide cerca del extremo transmisor, se denomina paradiafonía (NEXT, near-end crosstalk). Si se mide en el extremo receptor del cable, se denomina telediafonía (FEXT, far-end crosstalk). Ambas formas de diafonía degradan el rendimiento de la red y a menudo son causadas por el destrenzamiento excesivo de cable cuando se colocan los terminales. Si se detectan valores altos de diafonía, es recomendable controlar las terminaciones de los cables y volver a realizarlas según sea necesario.

Optimización del cableadoLos siguientes pasos, denominados optimizaciones, aseguran que la terminación de cables sea correcta.

1.Es importante que el tipo de cables y componentes utilizados en una red cumplan los estándares requeridos para esa red. Las redes convergentes modernas transportan tráfico de voz, vídeo y datos sobre los mismos cables; por lo tanto, los cables utilizados en las redes convergentes deben admitir todas estas aplicaciones.

2.Los estándares de cable especifican las longitudes máximas para los distintos tipos de cables. Siempre cumpla las restricciones de longitud para el tipo de cable que instale.

3.El cable UTP, al igual que el cable de cobre, es vulnerable a la EMI. Es importante que se instale el cable lejos de fuentes de interferencia, como cables de alto voltaje y luces fluorescentes. Los televisores, los monitores de computadora y los hornos de microondas son otras fuentes posibles de interferencia. En algunos entornos puede ser necesario instalar cables de datos en conductos para protegerlos de las interferencias EMI y RFI.

4.La terminación inadecuada y la utilización de cables y conectores de baja calidad puede degradar la capacidad de transporte de señal del cable. Siempre siga las reglas para la terminación de cables y realice las pruebas necesarias para verificar que la terminación se haya realizado adecuadamente.

5.Realice pruebas de todas las instalaciones de cable para asegurar la conectividad y el funcionamiento adecuados.

6.Rotule todos los cables a medida que los instale y registre la ubicación de éstos en la documentación de la red.