REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA

DE ADMINISTRACION INDUSTRIAL

ESPECIALIDAD: INFORMATICA

SECCION: 204A3

MEDIOS FÍSICOS Y TOPOLOGÍAS DE RED

ALUMNO:

Keyverson L. Pineda A.

C.I.: 19.498.359

Guarenas, julio 2012

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

El medio de transmisión constituye el canal que permite la transmisión de

información entre dos terminales en un sistema de transmisión.

Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas electromagnéticas

que se propagan a través del canal. A veces el canal es un medio físico y otras

veces no, ya que las ondas electromagnéticas son susceptibles de ser

transmitidas por el vacío.

Medios Guiados

Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se

encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro.

Las principales características de los medios guiados son el tipo de conductor

utilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede

ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas,

la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de

nivel de enlace.

La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre los

terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un

enlace multipunto. Debido a esto los diferentes medios de transmisión tendrán

diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones dispares.

Dentro de los medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de

las comunicaciones y la interconexión de computadoras son:

Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de

material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo

que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para

entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se

utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la

humedad y a la exposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho

mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad de

información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través

de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El

coste es similar al cable coaxial o al cable UPT pero las dificultades de instalación

y modificación son mayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como

referencia a este tipo de cableado. En realidad estas siglas hablan de una red

Ethernet con cableado de fibra óptica.

 

Características:

o El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.

o Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.

o Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central.

o El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.

Cable Coaxial

El cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto en

un aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aisla

el cable de posibles interferencias externas.

Aunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, este

tiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también es

posible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existen

dos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thick

coaxial.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial fino como thinnet

o 10Base2. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado

coaxial fino, donde el 2 significa que el mayor segmento posible es de 200 metros,

siendo en la práctica reducido a 185 m. El cable coaxial es muy popular en las

redes con topología de BUS.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso como

thicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un

cableado coaxial grueso, donde el 5 significa que el mayor segmento posible es de

500 metros. El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. El

cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedad

al conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redes

de BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil de

doblar.

Cable de par trenzado sin apantallar / Unshielded Twisted Pair (UTP)

Cable

Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento pero

la variante sin apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME.

La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de

transmitir varían en función de la categoría del cable. Las gradaciones van desde

el cable de teléfono, que solo transmite la voz humana a el cable de categoría 5

capaz de transferir 100Megabytes por segundo.

 

Categorías UTP

Tipo uso

Categoría1 Voz (Cable de teléfono)

Categoría2 Datos a 4 Mbps (LocalTalk)

Categoría3 Datos a10 Mbps (Ethernet)

Categoría4 Datos a 20 Mbps/16 Mbps Token Ring

Categoría5 Datos a 100 Mbps (Fast Ethernet)

La diferencia entre las distintas categorías es la tirantez. A mayor tirantez mayor

capacidad de transmisión de datos. Se recomienda el uso de cables de Categoría

3 o 5 para la implementación de redes en PYMES (pequeñas y medianas

empresas). Es conveniente sin embargo utilizar cables de categoría 5 ya que

estos permitirán migraciones de tecnologías 10Mb a tecnología 100 Mb.

 Conector UTP

El estandar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de

plástico similar al conector del cable telefónico. La siglas RJ se refieren al estándar

Registerd Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la

colocación de los cables en su pin correspondiente.

 

Cable de par trenzado pantallado / Shielded Twisted Pair (STP) Cable

Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias

eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva

apantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas. Este tipo de

cable se utiliza con frecuencia en redes con topología Token Ring.

Medios no Guiados

Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señales

mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a

través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el

vacío.

Tanto la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante

antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el

medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondas

electromagnéticas del medio que la rodea.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y

omnidireccional.

En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética

concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar

alineadas.

En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en

todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas.

Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más

factible confinar la energía en un haz direccional.

La transmisión de datos a través de medios no guiados, añade problemas

adicionales provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos

obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de

frecuencias de la señal transmitida que el propio medio de transmisión en sí

mismo.

Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden

clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).

 

Microondas Terrestres

Las microondas terrestres son un medio no guiado para la transmisión de datos a

través del aire (sin alambres). Para cual es necesario poseer equipamiento de

transmisión, una antena parabólica y el enlace debe ser de vista, o sea, no debe

existir ningún obstáculo entre las antenas. Su principal uso son las

telecomunicaciones de larga distancia para comunicaciones de televisión y voz.

• Infrarrojos

Poseen las mismas técnicas que las empleadas por la fibra óptica pero son por el

aire. Son una excelente opción para las distancias cortas, hasta los 2km

generalmente.

• Satélite

Sus ventajas son la libertad geográfica, su alta velocidad; pero sus desventajas

tienen como gran problema el retardo de las transmisiones debido a tener que

viajar grandes distancias.

• Ondas cortas

También llamadas radio de alta frecuencia, su ventaja es que se puede transmitir

a grandes distancias con poca potencia y su desventaja es que son menos fiables

que otras ondas.

• Ondas de luz

Son las ondas que utilizan la fibra óptica para transmitir por el vidrio.

Topología de Redes

Las topologías más corrientes para organizar las computadoras de una red son las

de punto a punto, de bus, en estrella y en anillo. La topología de punta a punta es

la más sencilla, y está formada por dos ordenadores conectados entre sí.

La topología de bus consta de una única conexión a la que están unidos varios

ordenadores. Todas las computadoras unidas a esta conexión única reciben todas

las señales transmitidas por cualquier computadora conectada. La topología en

estrella conecta varios ordenadores con un elemento dispositivo central llamado

hub.

El hub puede ser pasivo y transmitir cualquier entrada recibida a todos los

ordenadores de forma semejante a la topología de bus o ser activo, en cuyo caso

envía selectivamente las entradas a ordenadores de destino determinados. La

topología en anillo utiliza conexiones múltiples para formar un círculo de

computadoras. Cada conexión transporta información en un único sentido. La

información avanza por el anillo de forma secuencial desde su origen hasta su

destino.

Las redes de área local (LAN, siglas en inglés), que conectan ordenadores

separados por distancias reducidas, por ejemplo en una oficina o un campus

universitario, suelen usar topologías de bus, en estrella o en anillo. Las redes de

área amplia (WAN, siglas en inglés), que conectan equipos distantes situados en

puntos alejados de un mismo país o en países diferentes, emplean a menudo

líneas telefónicas especiales arrendadas como conexiones de punto a punto.

Cuando hablamos de topología de una red, hablamos de su configuración. Esta

configuración recoge tres campos: físico, eléctrico y lógico. El nivel físico y

eléctrico se puede entender como la configuración del cableado entre máquinas o

dispositivos de control o conmutación. Cuando hablamos de la configuración

lógica tenemos que pensar en cómo se trata la información dentro de nuestra red,

como se dirige de un sitio a otro o como la recoge cada estación.

Así pues, para ver más claro cómo se pueden configurar las redes vamos a

explicar de manera sencilla cada una de las posibles formas que pueden tomar.

Entre los principales tipos de Topologías físicas tenemos:

o Topología de BUS / Linear Bus

o Topología de Anillo

o Topología de Estrella / Star

o Topología de Estrella Cableada / Star - Wired Ring.

o Topología de Arbol / Tree

Topología en bus

En esta topología, los elementos que constituyen la red se disponen linealmente,

es decir, en serie y conectados por medio de un cable; el bus. Las tramas de

información emitidas por un nodo (terminal o servidor) se propagan por todo el

bus(en ambas direcciones), alcanzado a todos los demás nodos. Cada nodo de la

red se debe encargar de reconocer la información que recorre el bus, para así

determinar cuál es la que le corresponde, la destinada a él.

Es el tipo de instalación más sencillo y un fallo en un nodo no provoca la caída del

sistema de la red. Por otra parte, una ruptura del bus es difícil de localizarla

(dependiendo de la longitud del cable y el número de terminales conectados a él) y

provoca la inutilidad de todo el sistema.

Como ejemplo más conocido de esta topología, encontramos la red Ethernet de

Xerox. El método de acceso utilizado es el CSMA/CD, método que gestiona el

acceso al bus por parte de los terminales y que por medio de un algoritmo

resuelve los conflictos causados en las colisiones de información. Cuando un nodo

desea iniciar una transmisión, debe en primer lugar escuchar el medio para saber

si está ocupado, debiendo esperar en caso afirmativo hasta que quede libre. Si se

llega a producir una colisión, las estaciones reiniciarán cada una su transmisión,

pero transcurrido un tiempo aleatorio distinto para cada estación.

Esta es una breve descripción del protocolo de acceso CSMA/CD, pues

actualmente se encuentran implementadas cantidad de variantes de dicho método

con sus respectivas peculiaridades. El bus es la parte básica para la construcción

de redes Ethernet y generalmente consiste de algunos segmentos de bus unidos

ya sea por razones geográficas, administrativas u otras.

Consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se "cuelgan"

todos los elementos de una red. Todos los Nodos de la Red están unidos a este

cable. Este cable recibe el nombre de "Backbone Cable". Tanto Ethernet como

LocalTalk pueden utilizar esta topología.

Ventajas de la topología de Bus

o Es fácil conectar nuevos nodos a la red.

o Requiere menos cable que una topología estrella.

Desventajas de la topología de Bus

o Toda la red se caería si hubiera una ruptura en el cable principal.

o Se requieren terminadores.

o Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red "cae".

o No se debe utilizar como única solución en un gran edificio.

Topología en anillo

Los nodos de la red se disponen en un anillo cerrado conectado a él mediante

enlaces punto a punto. La información describe una trayectoria circular en una

única dirección y el nodo principal es quien gestiona conflictos entre nodos al

evitar la colisión de tramas de información.

En este tipo de topología, un fallo en un nodo afecta a toda la red aunque

actualmente hay tecnologías que permiten mediante unos conectores especiales,

la desconexión del nodo averiado para que el sistema pueda seguir funcionando.

La topología de anillo está diseñada como una arquitectura circular, con cada

nodo conectado directamente a otros dos nodos.

Toda la información de la red pasa a través de cada nodo hasta que es tomado

por el nodo apropiado. Este esquema de cableado muestra alguna economía

respecto al de estrella. El anillo es fácilmente expandido para conectar más nodos,

aunque en este proceso interrumpe la operación de la red mientras se instala el

nuevo nodo. Así también, el movimiento físico de un nodo requiere de dos pasos

separados: desconectar para remover el nodo y otra vez reinstalar el nodo en su

nuevo lugar.

Topología en estrella.

Todos los elementos de la red se encuentran conectados directamente mediante

un enlace punto a punto al nodo central de la red, quien se encarga de gestionar

las transmisiones de información por toda la estrella. Evidentemente, todas las

tramas de información que circulen por la red deben pasar por el nodo principal,

con lo cual un fallo en él provoca la caída de todo el sistema. Por otra parte, un

fallo en un determinado cable sólo afecta al nodo asociado a él; si bien esta

topología obliga a disponer de un cable propio para cada terminal adicional de la

red.

La topología de Estrella es una buena elección siempre que se tenga varias

unidades dependientes de un procesador, esta es la situación de una típica

mainframe, donde el personal requiere estar accesando frecuentemente esta

computadora. En este caso, todos los cables están conectados hacia un solo sitio,

esto es, un panel central.

Equipo como unidades de multiplex aje, concentradores y pares de cables solo

reducen los requerimientos de cableado, sin eliminarlos y produce alguna

economía para esta topología. Resulta económico la instalación de un nodo

cuando se tiene bien planeado su establecimiento, ya que este requiere de una

cable desde el panel central, hasta el lugar donde se desea instalarlo.

Los datos en estas redes fluyen del emisor hasta el concentrador. Este controla

realiza todas las funciones de red además de actuar como amplificador de los

datos. Esta configuración se suele utilizar con cables de par trenzado aunque

también es posible llevarla a cabo con cable coaxial o fibra óptica.

Tanto Ethernet como LocalTalk utilizan este tipo de tipología.

Ventajas de la topología de estrella

o Gran facilidad de instalación.

o Posibilidad de desconectar elementos de red sin causar problemas.

o Facilidad para la detección de fallo y su reparación.

Inconvenientes de la topología de estrella

o Requiere más cable que la topología de bus.

o Un fallo en el concentrador provoca el aislamiento de todos los nodos a él

conectados.

o Se han de comprar hubs o concentradores.

Topología de Estrella cableada / Star-Wired Ring

Físicamente parece una topología estrella pero el tipo de concentrador utilizado, la

MAU se encarga de interconectar internamente la red en forma de anillo.

Esta tipología es la que se utiliza en redes Token-Ring.

Topología de Arbol / Tree

La topología de árbol combina características de la topología de estrella con la de

bus. Consiste en un conjunto de subredes estrella conectadas a un bus. Esta

topología facilita el crecimiento de la red.

Ventajas de la topología de árbol

o Cableado punto a punto para segmentos individuales.

o Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

Inconvenientes de la topología de árbol

o La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable

utilizado.

o Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo.

o Es más difícil la configuración.

Tecnologías de Red y Topologías

Ethernet 

La red Ethernet es una tecnología desarrollada en 1973 por un equipo de

investigadores del Centro de Investigaciones de Xerox en Palo Alto (PARC, Palo

Alto Research Center). Las redes Ethernet pueden configurarse en estrella o bus.

Antiguamente por lo general el cable coaxial era el tipo de cableado usado como

medio de transmisión con una estructura de tipo bus. Hoy día las redes Ethernet

se estructuran con cable UTP, conectores RJ-45 y equipos concentradores como

Hubs o Switch. En este último caso la topología de red es híbrida, lógicamente un

bus y físicamente una estrella. La redes Ethernet son normadas bajo el estándar

IEEE 802.3 y el métodos de acceso al medio que usa es CSMA/CD (Acceso

Múltiple Sensible al Portador con Detección de Colisión).

Token Bus 

La red Token Bus combina la topología de bus y el método de acceso al medio

paso de testigo de las Token Ring. El medio de transmisión es cable coaxial, las

tasas de transferencia varían entre 1 y 10Mbps.

Este tipo de redes está normalizado por el estándar IEEE 802.4, y su uso no está

muy extendido. La red debe ser capaz de transmitir a todos los dispositivos

conectados al Bus. Para ello se divide la señal utilizando dos canales de

transmisión, uno para la señal de ida y otro para la señal de vuelta. Cuando una

señal llega al final de la red por un canal, se re-modula (cambio de frecuencia) y

se envía por el otro canal de regreso.

Esto permite a cualquier estación comunicarse con cualquier otra, independiente

de su posición dentro de la red. Se utiliza una técnica de paso de testigo sobre

una red que no es un anillo físico, pero sí un anillo lógico. Todos los dispositivos

tienen una dirección dentro de la red de forma que cada dispositivo transmite a la

siguiente dirección lógica del bus.

La red Token Bus tiene la ventaja de ser fácil de instalar ya que el cableado es

más sencillo que en las redes en anillo. El inconveniente principal es que se

produce sobrecarga en la red al tener que capturar por cada dispositivo el testigo,

regenerarlo y tener que enviárselo al siguiente dispositivo.

Token Ring 

La red Token Ring de IBM, normada por el estándar IEEE 802.5. En si la Token

Ring es una mezcla de tecnologías, que usa el paso de testigo como método de

acceso (anillo) y las conexiones de sus nodos a nivel físico van a un concentrador.

Por lo tanto esta tecnología es híbrida de las topologías estrella y anillo.

La Token Ring utiliza la topología estrella junto con un dispositivo llamado MAU

(Multi-station Access Unit, Unidad de Acceso Multi-estación), que funciona como

elemento central de la red (forma física). Sin embargo, esta tecnología también

utiliza la topología anillo (funcionamiento lógico de la MAU a nivel de enlace de

datos).

El tipo de cableado usando en una Token Ring puede ser coaxial o UTP. La

configuración de la Token Ring con cable coaxial usa dos cables para conectarse

al concentrador; el nodo conectado transmite datos hacia el concentrador por una

línea y recibe datos por la otra. El uso del cable UTP conecta cada nodo con el

concentrador.

REFERENCIAS

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/9287511/Redes-De-

Computadoras.html

http://redesdeinformacion33.lacoctelera.net/post/2010/09/03/topologia-redes

http://ensayostelecomunicaciones.blogspot.com/2007/11/topologias-de-red.html