Introducción a la Ingeniería en Tecnologías de la Información

Unidad 2 REDES DE COMUNICACIONES

M.S.C. Ivette Hernández Dávila

Objetivo :

El alumno será capaz de identificar las tecnologías de información, su aplicación y apropiarse de las aptitudes y actitudes para dar solución a las necesidades de información y de comunicación de las organizaciones.

Definición de Red

Una red de telecomunicaciones es un conjunto de medios técnicos instalados, organizados, operados y administrados con la finalidad de brindar servicios de comunicaciones a distancia.

Una red de computadora es cualquier sistema de computación que enlaza dos o más ordenadores. Al igual que cualquier sistema informático, está compuesto por los tres componentes esenciales:

hardware, aplicaciones y usuarios.

Ventajas de usar Redes

La utilización de redes proporciona una serie de ventajas frente a otro tipo de organizaciones de ordenadores.

Compartir recursos: Las redes de computadoras permiten compartir recursos que son poco utilizados o que tienen un coste demasiado elevado para que cada usuario disponga de uno (p.ej. impresoras de alta calidad, grabadora de DVD, etc.).

Compartir e intercambiar información: Los usuarios de recursos informáticos no trabajan de forma aislada y necesitan una infraestructura para intercambiar información. La utilización de redes proporciona mecanismos más sencillos para intercambiar grandes volúmenes de datos entre los usuarios de una organización, sin la necesidad de emplear dispositivos de almacenamiento externos como disquetes, cintas, discos extraíbles o unidades de CD-ROM.

Homogeneidad de las aplicaciones: Cuando hay varios usuarios, cada uno tiende a utilizar las aplicaciones que mejor se ajustan a sus necesidades y gustos. Esto puede provocar una situación de caos en la organización. Las aplicaciones que se comparten a través de la red, su instalación, gestión y mantenimiento son más efectivos.

Mantenimiento más sencillo de la información: Cuando varios usuarios manejan datos comunes, pero cada uno mantiene su propia copia de la información en su equipo, puede producirse inconsistencia de datos. Supongamos que se produce un cambio en parte de la información (p.ej. el número de teléfono de un cliente). La organización debe asegurarse de ese dato se modifique en todos y cada uno de los ordenadores que lo almacenan. En otro caso, se podría realizar una consulta sobre el dato antiguo.

Mayor efectividad: La capacidad de organizar recursos tiene un impacto directo en la organización y en el presupuesto de la empresa. Si los recursos se pueden compartir, hacen falta menos recursos. Otros beneficios menos obvios son, además del ahorro de hardware, también ahorro de tiempo y de papel.

Ahorrar dinero: Hace referencia al uso de computadoras más pequeñas conectadas en red en lugar de grandes computadoras. Con ello se consigue una potencia equivalente a la de grandes computadoras con un coste muy inferior.

Redes de Comunicaciones

Sistema de Comunicación

Mensaje: información a enviar. Debe llegar íntegro y con fidelidad.

Emisor: sujeto que envía la información. Prepara la información para enviarla.

Receptor: sujeto que recibe la información. Recuperar de nuevo el mensaje.

Medio de transmisión: canal a través de donde viaja el mensaje.

Modelo de transmisión

Medio: Introduce Distorsiones. Atenuaciones (pérdida de señal). Ruido (interferencias). Características Velocidad de transmisión (Mbps). Ancho de banda: rango de frecuencias en que

opera el canal.

Tipos de transmisión Modo simplex: señales se transmiten en una

sola dirección Modo semi-duplex o half-duplex: los dos

dispositivos transmiten pero por turnos. Modo full-duplex: los dos dispositivos

transmiten de forma simultánea.

Tipos de Red

Para estudiar las redes, se pueden hacer distintos enfoques, según las características que se analizan, y cada una de éstas da lugar a uno o varios tipos de red específicos. Así, podemos estudiarlas según:

Su carácter

La naturaleza de los datos que transportan

Su disponibilidad

Su extensión o cobertura

Según su medio de transmisión

Su topología

Las redes según su carácter

Según el modo de ser utilizadas y compartidas, las redes son de carácter público o privado.

Redes públicas Una red de comunicaciones tiene carácter

público cuando los requerimientos necesarios para ser usuarios de la misma, no tienen otra restricción que la disponibilidad de los medios técnicos.

Redes privadas Una red de comunicaciones tiene carácter

privado, cuando es operada con un fin determinado y sus usuarios pertenecen a una o varias corporaciones con intereses específicos en las mismas.

Por las señales que transportan

Según la naturaleza de las señales que transportan, las redes pueden ser analógicas o digitales.

Redes analógicas Son el medio de transporte de señal más difundido, ya que

en sus orígenes estas redes fueron concebidas para la transmisión de voz, y éste es un fenómeno que si bien es naturalmente analógico, en el momento de su mayor expansión no había tecnología para su desarrollo digital.

Redes digitales Son las redes diseñadas y equipadas para el transporte de

señales digitales, y surgieron ante la necesidad de transmitir digitalmente mensajes codificados digitalmente.

Hoy, la tendencia es la digitalización de transmisión y conmutación en las redes, por:

simplicidad de diseño; facilidad de construcción de circuitos integrados; posibilidad de regenerar las señales sin

necesidad de amplificación; minimización del ruido y la interferencia; capacidad para transportar concurrentemente

voz, imagen y texto.

Por su disponibilidad

Según sea la disponibilidad que el usuario tiene para acceder a un enlace y la posibilidad que tenga de establecer siempre la misma ruta para los datos, las redes se clasifican en redes de circuitos dedicados y redes de conmutación.

Enlaces dedicados Es una conexión permanente entre dos puntos que

normalmente se alquila por meses. Se obtiene de una compañía de comunicaciones para

proveer un medio de comunicación entre dos instalaciones que pueden estar en edificios separados en una misma ciudad o en ciudades distantes.

Un ENLACE DEDICADO es una conexión permanente en INTERNET las 24 horas, los 365 días del año, sin requerir el uso de líneas telefónicas y GARANTIZA SIEMPRE el ancho de banda contratado asegurando un alto nivel de confiabilidad, estabilidad y seguridad.

Redes conmutadas Conmutación: es una técnica que nos sirve para

hacer un uso eficiente de los enlaces. Redes no conmutadas Redes conmutadas:o Circuitoso Paquetes

Sin conmutación Con conmutación

Redes no conmutadas Estos tipos de redes sólo proveen

comunicaciones entre la red y los suscriptores. Ejemplos: la radio y televisión. En este tipo de redes la información es

normalmente enviada en una sola dirección y dicha información llega por igual a todos los usuarios.

Este tipo de transmisión es denominada multidifusión.

Redes conmutadas La red consiste en una sucesión alternante de

nodos y canales de comunicación, es decir, después de ser transmitida la información a través de un canal, llega a un nodo, éste a su vez, la procesa lo necesario para poder transmitirla por el siguiente canal para llegar al siguiente nodo, y así sucesivamente.

Existen dos tipos de conmutación en este tipo de redes: conmutación de paquetes y conmutación de circuitos.

En la conmutación de paquetes, el mensaje se divide en pequeños paquetes independientes, a cada uno se le agrega información de control y los paquetes circulan de nodo en nodo, posiblemente siguiendo diferentes rutas. Al llegar al nodo al que está conectado el usuario destino, se reensambla el mensaje y se le entrega.

Por otra parte, en la conmutación de circuitos se busca y reserva una trayectoria entre los usuarios, se establece la comunicación y se mantiene esta trayectoria durante todo el tiempo que se esté transmitiendo información.

Se busca y define una vía extremo-a-extremo con un ancho de banda fijo específico durante toda de la sesión. La red recibe desde el extremo emisor, una dirección que identifica al extremo destinatario y establece un “camino” hacia dicho destino. Cuando finaliza la sesión, la vía se libera y puede ser utilizada por un nuevo circuito.

Tarea:

Hacer en la libreta un cuadro comparativo de los diferentes dispositivos de red que existen, con su imagen y sus características de cada dispositivo.

Por su área de cobertura

Uno de los aspectos más estudiados de las redes, son sus características dependiendo de la cobertura geográfica que tengan. Encontraremos redes de distintas magnitudes, que en cada caso, se llaman:

PAN (Personal Area Network): Redes de área personal (metro cuadrado; < 1 m.)

Redes de área local (LAN, por Local Area Network): abarcan el área geográfica de un edificio. Se puede generalizar indicando que su cobertura es, en general, < 1 Km.

Redes de área metropolitana (MAN, por Metropolitan Area Network): abarcan el área geográfica de una ciudad y generalmente interconectan redes LAN. Por lo tanto su cobertura es de < 10Km.

Redes de área amplia (WAN, por Wide Area Network): tienen una cobertura más amplia que una ciudad (país, continente, mundo).

Red de Área Local

Es una red que se utiliza para conectar equipos de una compañía u organización. Con una LAN, los empleados de una compañía pueden:

intercambiar información; comunicarse; acceder a diversos servicios. Por lo general, una red de área local conecta equipos (o

recursos, como impresoras) a través de un medio de transmisión cableado dentro de un perímetro de unos cien metros.

Redes MAN

Son redes con cobertura urbana concebidas inicialmente para vincular distintas redes LAN entre ellas, formando lo que se denomina una internet.

Las Redes Metropolitanas, permiten la transmisión de tráficos de voz, datos y vídeo con garantías de baja latencia, razones por las cuales se hace necesaria la instalación de una red de área metropolitana a nivel corporativo, para corporaciones que cuentas con múltiples dependencias en la misma área metropolitana.

Redes WAN

Estas redes también son llamadas de área extendida o área extensa, y en la práctica son de cobertura ilimitada, ya que encadenan diferentes redes de cobertura menor. Para poder hacerlo, se valen generalmente de redes públicas y privadas, utilizando todo tipo de vínculos: no tangibles, como satélite y radio enlace, y tangibles, como pares de cobre, coaxiales y fibras.

Son necesariamente utilizadas para poder comunicarse más allá de un edificio, cuando no existe una MAN, o más allá del alcance de la MAN.

Redes según medios de transmisión

Los medios de comunicación utilizan alambres, cable coaxial, o incluso aire. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas, así que hay que saber seleccionarlas para cubrir las necesidades específicas de operación.

Los medios de transmisión: Guiados: la información se transmite canalizada a

través de un medio físico concreto (p.e: cable). Encapsulan la onda.

o Pulsos electromagnéticoso Pulsos de luz No guiados: información se transmite pero no se

pueden guiar las ondas electromagnéticas (p.e: aire)

Guiados. Tipos de cable: Coaxial Par trenzado Fibra óptica No guiados Ondas de radio Microondas Infrarrojos

Medios de transmisión: Guiados. Tipos de cables

Cable coaxial Cable central protegido por una malla y por un

dieléctrico (para aislar) Distancia máxima de transmisión es de 500

metros Tendencia a desaparecer

Par de hilos trenzados. Dos alambres de cobre aislados, en

general de 1mm de espesor. Los alambres se entrelazan en forma

helicoidal. Dos hilos conectados. Uno conectado a

tierra y otro por el que se transmite. Corta distancia (30-40 metros) Trenzado: reducir la interferencia

eléctrica con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor

UTP: Par Trenzado no Blindado STP: Par Trenzado Blindado

Fibra óptica: hilos de fibra de vidrio que constan de: Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción. Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con

un índice de refracción ligeramente menor. Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan

interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra.

Medios de transmisión: No Guiados

La onda electromagnética no va encapsulada. Se trabaja con antenas.

Transmisión y recepción de antenas Emisor: la antena radia energía electromagnética

en el medio. Receptor: la antena capta la señal del medio que

le rodea. Tipos de configuraciones: Direccional La antena emite la energía concentrándola en un

haz Alineamiento perfecto de las antenas Omnidireccional La antena emite en todas las direcciones Varias antenas pueden recoger la señal

Microondas: Haces altamente direccionales Enlaces punto a punto Comunicación vía satélite Ondas de radio: Omnidireccional Aplicaciones: radio, TV. Infrarrojos: Para conexión local No atraviesa paredes

Mejoras que representan Conexiones temporales a una red existente Backup a una red existente Portabilidad Principales usos Áreas concurridas. Para usuarios con mucha movilidad. Áreas aisladas en edificios.

Selección del medio de transmisión

Hay que tener en cuenta Que pesado será el tráfico de la red Necesidades de seguridad Distancia que tiene que recorrer el cable Opciones de medio Presupuesto

Según su Topología

Se analizan así las redes según sus elementos constitutivos principales, que son los nodos y los enlaces, definiéndolos y estudiándolos para comprender cómo éstos dan lugar a distintos tipos de redes, según el grafo resultante.

Una configuración de red se denomina topología de red.

Disposición física de la red

Elementos constitutivos de las redes

Una red está básicamente constituida por nodos y enlaces.

Nodo Es el equipo de la red que interconecta a enlaces,

con capacidad de computación y que está diseñado para transferir información desde un enlace a otro, en función de sus parámetros de diseño.

Enlace Es el conjunto de medios de comunicación que

no incluye los ETD, que permite establecer uno o más canales de transmisión entre dos o más puntos de la red.

Un equipo terminal de datos o ETD es aquel componente de un circuito de datos que hace de fuente o destino de la información. Puede ser un terminal, una impresora o también una computadora.

Dependiendo de qué tipos de dispositivos, para qué fines y con qué rutas se esté enlazando, los enlaces podrán ser:

Troncales, cuando enlazan dos nodos comprendiendo varios canales y transportando señales de varias comunicaciones simultáneamente.

De usuario, cuando enlazan un nodo y un sitio de usuario, transportando señal sólo para el ETD del usuario.

Se puede clasificar a los enlaces según cuántos ETD enlazan concurrentemente. De este modo, encontraremos:

Enlaces punto a punto. Es la conexión directa entre dos puntos distantes lo que permite mantener un canal de comunicación por donde se puede transferir servicios multimedia (voz , datos y video).

El enlace multipunto es un sistema que esta conformado por un equipo de comunicaciones o estación base y de equipos remotos o estaciones remotas o estaciones clientes.

Para reducir costos, este sistema consta de una instalación central dotada de una antena multidireccional, a la que apuntan las antenas remotas o clientes. Esto nos da la capacidad de intercomunicar una casa central con muchos puntos remotos.

Topología de redes

Topología lógica: es la forma en que las máquinas se comunican a través del medio físico. Implica como esta funcionando una red realmente, es decir podemos hacer que una topología física en estrella trabaje como bus o como anillo.

Topología física: es la topología que forman las estaciones a nivel físico, estas pueden ser:

Topología de interconexión completa Topología jerárquica Topología en bus Topología en anillo Topología en estrella Topología en malla Topología mixta

La topología idónea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el número de máquinas a interconectar, el tipo de acceso al medio físico que deseemos, etc.

Podemos distinguir tres aspectos diferentes a la hora de considerar una topología:

1. La topología física, que es la disposición real de las máquinas, dispositivos de red y cableado (los medios) en la red.

2. La topología lógica. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son Ethernet y transmisión de tokens (o paquetes de datos).

3. La topología matemática, mapas de nodos y enlaces, a menudo forman patrones.