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REDES YCOMUNICACIONES

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Una Red es un conjuntode ordenadoresinterconectados entre simediante cable o por otrosmedios inalámbricos.

Concepto

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Objetivos

• Compartir recursos: archivos,impresoras, unidades dealmacenamiento, etc.

• Transferir información entreordenadores: e-mail, WWW, etc.

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El modelo OSI es el modelo de red de referencia para los protocolos de red

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TCP/IP es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet yque permiten la transmisión de datos entre computadoras.

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ETHERNET

Ethernet es un estándar de redes de área local para computadores. Ethernet definelas características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramasde datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE802.3, siendo usualmente tomados como sinónimos. Se diferencian en uno de loscampos de la trama de datos. Sin embargo, las tramas Ethernet e IEEE 802.3pueden coexistir en la misma red.

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Se distinguen diferentes variantes de tecnología Ethernet según el tipo y eldiámetro de los cables utilizados:

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Tipos de RedesSegún la zona geográfica que abarcan, se clasifican en:

• LAN (Local Area Network): Redes de Área Local

• MAN (Metropolitan Area Network): Redes de Área Metropolitana

• WAN (Wide Área Network): Redes de Área Extendida

Según el sistema jerárquico de red utilizado , se clasifican en :

•Redes Cliente-Servidor

•Redes Punto a Punto

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Redes de Área Local: LAN

• Alcance: conecta ordenadores localizados en la mismaoficina, departamento o edificio.

• Conexión: suele ser mediante cable (también inalámbricas)

• Redes Privadas: los medios de conexión de las líneasutilizadas son propiedad de la empresa.

Ejemplos: Aula, Oficina, Hogar…

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Redes de Área Metropolitana: MAN

• Alcance: conecta varias LAN localizadas en la mismaciudad, área industrial, o varios edificios.

• Conexión: suele ser mediante cable (también inalámbricas)en las LAN, pero necesitan dispositivos repetidores de másalcance, alquilados a otras empresas públicas o propios.

• Redes Privadas o Públicas: los medios de conexión delas líneas utilizadas pueden ser propiedad de la empresa,utilizar una línea pública alquilada (Ej. ADSL de Telefónica ode ONO).

Ejemplos: Red de empresas en un polígono industrial, Campusuniversitario, Red de servicios municipales (Ej. Molina Digital)

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Redes de Área Extensa: WAN

• Alcance: conecta ordenadores localizados en cualquiersitio del mundo.

• Conexión: Líneas Telefónicas, Fibra óptica, satélites…

• Redes Públicas: los medios de conexión de las líneasutilizadas son propiedad una empresa de telecomunicacionesque las alquila al público y empresas en general.

Ejemplo: INTERNET

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Redes Cliente-ServidorSon redes en las que uno o más ordenadores (SERVIDORES), son los quecontrolan y proporcionan recursos y servicios a otros (CLIENTES).

Redes Punto a Punto

Son redes en las que todos los ordenadores tienen el mismo estatus en lared y deciden que recursos y servicios dan al resto. Cada PC puede hacerde CLIENTE o SERVIDOR.

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El servidor es unacomputadora de granpotencia y capacidad queactúa de árbitro y juez dela red, la maneja, controlasu seguridad y distribuyeel acceso a los recursos ylos datos.

En las redes punto a puntoningún ordenador está porencima de otro, sino queexiste una especie dedemocracia y los recursosson distribuidos segúndesee el usuario de cadaordenador.

ServidorCliente

Árbitro y Juez

Sistema Cliente/Servidor

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Estaciones de Trabajo (Clientes)

Componentes de una red local

Servidores (opcional)

Tarjetas de Red (NIC)

Cableado o medios de transmisión inalámbricos (antenas)

Sistema operativo de red

Recursos compartidos: Impresora de red, archivos y aplicaciones…

Dispositivos distribuidores: Hub, Switch, Router…

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Estaciones de Trabajo

Servidores

Son los ordenadores utilizados por los usuarios conectados a la red.

Son los ordenadores que ofrecen servicios a los clientes de la red.Pueden ser de dos TIPOS:

• Dedicados: solo realizan tareas de red y no pueden utilizarsecomo un puesto normal de cliente.

• No dedicados: además de realizar tareas de red, se utilizan comopuestos normales.

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Tarjetas de RedTambién conocidas como NIC (Network Interface Card), se instalandentro del ordenador y son las que hacen posible la conexión del PCcon la Red. Traducen la información que circula por el cable/ondasde la red, al lenguaje que entiende el ordenador y viceversa.

Cable Inalámbricas

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CableadoConectan cada una de las tarjetas de red (NIC) de los ordenadoresque componen la red, normalmente a través de un concentrador(HUB), constituyendo los canales de comunicación de la red.

Según la Clase de red, Velocidad de transmisión que se desea,y Alcance geográfico que queremos conseguir se empleanvarios TIPOS DE CABLE:

Coaxial: Fibra óptica: Par trenzado:

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Dispositivos DistribuidoresSon dispositivos capaces de concentrar, distribuir, incluso guiar, lasseñales eléctricas de las estaciones de trabajo de la red.

• HUB (Concentrador): solamente recoge ydistribuye señales entre los ordenadores dela red.

• SWITCH (Conmutador): además de concentrarseñales, puede seleccionar el envío de paquetesy lleva estadísticas de tráfico y errores en la red.

• ROUTER (Encaminador): además de las tareasanteriores es capaz de guiar una transmisión por elcamino mas adecuado (Enrutamiento). Es elutilizado para la conexión de un PC o una red aINTERNET.

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Sistema Operativo de Red

Son programas que gestionan la red y sus recursos. Existen 2 TIPOSbásico:

•S.O. para redes con SERVIDORDEDICADO: donde hay servidoresdedicados con mayor estatus en la red.Estos suelen tener S.O. específicos paragestión de red como Windows NTSERVER. EL resto de Clientes, puedentener este SO, o cualquiera de lasanteriores (W-98, W-XP o W-Vista).

•S.O. para redes PUNTO A PUNTO: donde losordenadores tienen el mismo estatus. Es suficientecon que cada ordenador tenga Windows 98, XP oVista.

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Recursos compartidos

Una de las ventajas de la red es que permite compartir recursosde hardware y software, con el AHORRO que esto implica.

• Impresora

• Escáner

• Unidades de almacenamiento: discos duros.

• Unidades lectoras/grabadoras de CD/DVD

• Módem

• Archivos y Carpetas

• Programas de Aplicación

HARDWARE

SOFTWARE

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A

B

D

C

El ordenador B tiene una conexión aInternet que todos comparten.

El ordenador A tiene unaimpresora laser que todos

utilizan.

El ordenador C tiene un grandisco duro en el que otrosusuarios almacenan gran

cantidad de trabajos.

Los ordenador D y E pueden acceder a todos los servicios de los demás.

RED

INTERNET

E

Ejemplo:

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Topologías de RedTopología Física de Red: es una representación gráfica o mapa de cómo seunen las estaciones de trabajo de la red, mediante el cable.

Factores a tener en cuenta:

• La distribución espacial de los equipos.

• El tráfico que va a soportar la red.

• El presupuesto (relación inversión/prestaciones)

Topologías Puras:

• Anillo

• Bus

• Estrella

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Topología de AnilloConsta de varios nodos unidos formando un círculo lógico. Los mensajes semueven de nodo a nodo en una sola dirección. El cable forma un buclecerrado formando un anillo

Ventajas:

• Fácil detectar si un PC cae

Inconvenientes:

• Se rompe el cable o no funciona unade las estaciones, se paraliza toda lared

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Topología de BusConsta de un único cable (BUS) al que se conecta cada ordenador. Losextremos del cable se terminan con una resistencia denominada terminador.

Ventajas:• Fácil de instalar y mantener.• Si falla una estación, no cae la red.

Inconvenientes:

•Si se rompe el cable principal(BUS) se inutiliza la red.

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Topología de EstrellaEs la más utilizada en redes LAN. Todos las estaciones de la red deben pasar através de un dispositivo central de conexiones conocido como concentrador decableado (HUB), que controla el flujo de datos .

Ventajas:

• Si se rompe un cable no seinutiliza la red.

•Fácil detectar averías.

Inconvenientes:

• Mas cara (utiliza más cable yun concentrador)

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Topología en estrella de una red LAN de 4 PC´s con acceso a internet

HUB

ROUTER(del PSI)

INTERNET

Para montar esta red en estrella de 4 PC con acceso a internet,necesito el siguiente material:

• 4 PC´s, un HUB y un ROUTER de acceso a internet

• 4 Tarjetas de red ethernet

• 10 conectores de cable RJ-45

• 5 cables

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Topología Lógica de Red: es la sistema de acceso y comunicación que seemplea para conectar las estaciones de la red. Para que dos estaciones secomuniquen necesitan entender el mismo idioma, por lo que se estableceun Protocolo( reglas) estándar de comunicación: el PROTOCOLO TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).Se trata del lenguaje que utiliza cualquier plataforma de ordenadoresen Internet para enviar y recibir la información. Por eso se tomacomo estándar.

TCP / IP

Es el que divide la información enpaquetes y el que las vuelve a uniren su orden adecuado cuando vanllegando a su destino.

Es el responsable de identificar cadauno de estos paquetes de informacióncon su dirección apropiada.

PROTOCOLO

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Dirección IP

Cada ordenador conectado a la red debe disponer de una direcciónúnica para una correcta identificación y efectiva localización.

A dicha dirección se la conoce como IP, y se encuentra formada por 4números de 0 a 255 (xxx) separados por puntos.

xxx.xxx.xxx.xxx0..255

Máscara de RedSecuencia de 4 números de la misma estructura que la IP, que seutiliza para distinguir qué parte de la IP identifica la red y qué parte alos equipos.Ejemplo: En Redes Clase A la Mascara de red es 255.0.0.0, lo que significa que el primergrupo de bits de la IP es para la red y el resto identifica los equipos

Para que dos equipos pertenezcan a lamisma red deben tener una IP con la partede red igual

MASCARA DE RED Mediante la máscara de red un sistema (ordenador, puerta de enlace, router, etc...) podrá saber si

debe enviar un paquete dentro o fuera de la subred en la que está conectado. Por ejemplo, si elrouter tiene la dirección IP 192.168.1.1 y máscara de red 255.255.255.0, entiende que todo lo quese envía a una dirección IP con formato 192.168.1.X, se envía hacia la red local, mientras quedirecciones con distinto formato de direcciones IP serán buscadas hacia afuera (internet, otra redlocal mayor, etc...).

Supongamos que tenemos un rango de direcciones IP desde 10.0.0.0 hasta 10.255.255.255. Sitodas ellas formaran parte de la misma red, su máscara de red sería: 255.0.0.0. Que también sepodría expresar como: 10.0.0.0/8

Una máscara de red representada en binario son 4 octetos de bits(11111111.11111111.11111111.11111111). La representación utilizada se define colocando en 1todos los bits de red (máscara natural) y en el caso de subredes, se coloca en 1 los bits de red y0 los bits de host usados por las subredes. Así, en esta forma de representación (10.0.0.0/8) el 8sería la cantidad de bits puestos a 1 que contiene la máscara en binario, comenzando desde laizquierda. Para el ejemplo dado (/8), sería 11111111.00000000.00000000.00000000 y en surepresentación en decimal sería 255.0.0.0.

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PUERTA DE ENLACE La pasarela (en inglés gateway) o puerta de enlace es el dispositivo que

actúa de interfaz de conexión entre aparatos o dispositivos, y tambiénposibilita compartir recursos entre dos o más computadoras.

Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una redinicial, al protocolo usado en la red de destino.

La pasarela es normalmente un equipo informático configurado para dotar alas máquinas de una red de área local (Local Area Network,LAN)conectadas a él de un acceso hacia una red exterior, generalmenterealizando para ello operaciones de traducción de direcciones dered (Network Address Translation, NAT). Esta capacidad de traducción dedirecciones permite aplicar una técnica llamada "enmascaramiento de IP"(IP Masquerading), usada muy a menudo para dar acceso a Internet a losequipos de una LAN compartiendo una única conexión a Internet, y portanto, una única dirección IP externa.

Un equipo que haga de puerta de enlace en una red debe tenernecesariamente dos tarjetas de red 30

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Clases de Direcciones IP:

Clase A: se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos para quesean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estaciones quepueden pertenecer a esa misma red es de 16.777.214 de máquinas.

Clase B: se asigna los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos últimospara que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima deestaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 65.534 máquinas.

Clase C: se asigna los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el último paraque sea asignado a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de estacionesque pueden pertenecer a esa misma red es de 254 máquinas.

Clase Rango IP Nº Redes Nº Estaciones Máscara de red

A 1. 0. 0. 0127.255.255.255

126 16.777.214 255.0.0.0

B 128. 0. 0. 0191.255.255.255

16.384 65.534 255.255.0.0

C 192. 0. 0. 0223.255.255.255

2.097.152 254 255.255.255.0

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DHCP (siglas en inglés de Dynamic Host Configuration Protocol, enespañol «protocolo de configuración dinámica de host») esun protocolo de red de tipo cliente/servidor en el que generalmente unservidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las vaasignando a los clientes conforme éstas van quedando libres,sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP,cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después. Asílos clientes de una red IP pueden obtener sus parámetros deconfiguración automáticamente

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DHCP

PUERTOS TCP/IP

Diversos programas TCP/IP pueden ejecutarse simultáneamente en Internet (porejemplo, pueden abrirse diferentes navegadores de manera simultánea o navegar porpáginas HTML mientras se descarga un archivo de un FTP). Cada uno de estosprogramas funciona con un protocolo. A veces el equipo debe poder distinguir lasdiferentes fuentes de datos.

Por lo tanto, para facilitar este proceso, a cada una de estas aplicaciones puede serleasignada una dirección única en equipo, codificada en 16 bits: un puerto (porconsiguiente, la combinación de dirección IP + puerto es una dirección única en elmundo denominada socket).

De esta manera, la dirección IP sirve para identificar de manera única un equipo en lared mientras que el número de puerto especifica la aplicación a la que se dirigen losdatos. Así, cuando el equipo recibe información que va dirigida a un puerto, los datos seenvían a la aplicación relacionada

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PUERTOS TCP/IP Existen miles de puertos (codificados en 16 bits, es decir que se cuenta con 65536

posibilidades). Es por ello que la IANA (Internet Assigned Numbers Authority[Agencia de Asignación de Números de Internet]) desarrolló una aplicación estándarpara ayudar con las configuraciones de red.

Los puertos del 0 al 1023 son los "puertos conocidos" o reservados. En términosgenerales, están reservados para procesos del sistema (daemons) o programasejecutados por usuarios privilegiados..

Los puertos del 1024 al 49151 son los "puertos registrados".Pueden ser usador por cualquier aplicación

Los puertos del 49152 al 65535 son los "puertos dinámicosy/o privados". Usados para conexiones P2P. (Peer to peer)

35Puertos conocidos ->

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Configuración de Software de una red

• Instalación de la tarjeta de red.

• Configurar los componentes de red: Protocolo TCP/IP

• Configurar una red doméstica o para pequeña oficina:crear Grupo de Trabajo.

• Compartir recursos.

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Instalación de la tarjeta de red

Si no se trata de NIC de conexión USB, debemos seguirlos siguientes pasos:

1. Desconectar PC de red eléctrica.

2. Extraer carcasa del PC, conectar tarjeta de red enranura PCI.

3. Enchufar PC.

4. Windows XP y posteriores detecta el nuevo hardwaree instala sus drivers, si no…(paso 5)

5. Introduce CD con los drivers de la tarjeta.

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Configurar la conexión• Buscamos en: Inicicio/configuración/panel de control/conexiones dered…y aparecerá la conexión de la tarjeta de red que hemos instalado.

• Botón derecho sobre la conexión: propiedades

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Configurar la conexión

Comprobar que la conexión tienemarcados los elementos:

• Clientes para redes Microsoft

• Compartir impresoras y archivospara redes Microsoft

• Programador de paquetes QoS

• Protocolo Internet: (TCP/IP)

Seleccionar Protocolo TCP/IP ymarcar propiedades

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Configurar el Protocolo TCP/IP

Tenemos 2 opciones:

• Obtener IP automática si elrouter permite DHCP

• Usar una IP manual escribirpara cada PC:

• Dirección IP

• Máscara de subred

• Puerta enlace predeterminada

• Servidores DNS

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Configurar un red doméstica o para pequeña oficina

Para ello utilizaremos el asistente de Windows que facilita bastante la tarea:

•Buscamos en: Inicio/configuración/panel de control/conexiones dered/configurar un a red domestica o para pequeña oficina

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Configurar un red doméstica o para pequeña oficina• 1ª opción: si es el equipo principal, fuente de acceso a internet

• 2ª opción: si es un cliente que se conecta a internet a través de otro equipo

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Configurar un red doméstica o para pequeña oficina• Descripción del Equipo

• Nombre del equipo

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Configurar un red doméstica o para pequeña oficinaGRUPO DE TRABAJO: es el nombre que va a tener la red, e identifica al conjuntode PC que se unen para compartir información y recursos. TODOS los PC de lared deben tener el mismo nombre de grupo de trabajo

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Compartir información y recursos

Una vez que la red y el grupo de trabajo están configurados, podemoscompartir recursos e intercambiar información.

• Carpeta Documentos Compartidos:al configurar la red se creaautomáticamente esta carpeta dondecolocamos las carpetas o archivosque queremos compartir con el restode usuarios de la red.

• Compartir y Seguridad: estaopción del menú contextual decarpetas, archivos y unidades dedisco permite Compartir oPrivatizar el recurso.

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Compartir y utilizar una impresora en la red

• Compartir una impresora: supone permitir al resto de la red que utilice laimpresora que tenemos instalada en nuestro equipo. Para esto:

Inicio/configuración/impresoras y faxes/(botón derecho sobre impresora)compartir… y escribir el nombre que la impresora tendrá en la red.

• Utilizar una impresora compartida: supone instalar y utilizar una impresorainstalada y compartida por otro usuario de la red. Para esto:

Inicio/configuración/impresoras y faxes/agregar una impresora… y seguir elsencillo asistente que detecta e instala las impresoras compartidas por losequipos de la red y transmite el driver correspondiente.

Para utilizar esa impresora, el equipo donde está instalada debe estarfuncionando.

PROFIBUS

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AS-Interface o AS-i fue diseñado en 1990 como una alternativa económica al

cableado tradicional. El Objetivo fundamental fue determinar un sistema de

comunicación único para todos los fabricantes de sensores y actuadores. La idea

original fue crear una red simple para sensores y actuadores binarios, capaz de

transmitir datos y alimentación a través del mismo bus, manteniendo una gran

variedad de topologías que faciliten la instalación de los sensores y actuadores en

cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible y que cumpliera con las

normativas de seguridad. Desde entonces, el concepto AS-Interface se ha extendido

considerablemente y las especificaciones iniciales se han revisado para adaptar el

bus a las nuevas circunstancias y necesidades del mercado

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COMPONENTES RED ASi Los Esclavos contienen la electrónica de AS-Interface y también posibilidades de

conexión para sensores y actuadores, y pueden usarse en el campo o en el armario

eléctrico. Los esclavos intercambian cíclicamente sus datos con un maestro, el cual

será el encargado de gestionar el tráfico de datos a través de la red.

En un bus AS-i pueden conectarse hasta 62 esclavos. Las estructuras compactas y

descentralizadas son posibles tanto en armarios eléctricos como a pie de máquina,

p. ej., en módulos con un alto grado de protección.

Pueden ser esclavos digitales o esclavos analógicos.

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COMPONENTES RED ASi Las Fuentes de Alimentación para el bus AS-i son específicas, ya que deben proporcionar potencia a los esclavos

conectados y realizar el acoplamiento de los datos sobre la alimentación.

Proporcionan tensiones entre 29.5 y 31.5 V DC.

Normalmente son resistentes a cortocircuitos y sobrecargas. Cada segmento de la red (si se utilizan repetidores) requiere su propia fuente de alimentación. Las salidas de los módulos se alimentan mediante fuentes auxiliares 24 V DC a través del cable negro. La potencia máxima que podrán consumir los esclavos de la red dependen de la fuente de alimentación que se

escoja para el sistema, por lo que es conveniente hacer un estudio de la potencia que será necesaria antes deadquirir la fuente de alimentación del sistema.

La situación ideal de la fuente es junto al dispositivo o conjunto de dispositivos que mayor potencia consuman,para así limitar la circulación de corriente por el menor trozo de cable posible.

En la imagen puede observarse la fuente de alimentación 3RX9307-0AA00 de Siemens AG que proporciona unmáximo de 2.4 A.

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Como cable de red puede emplearse cualquier bifilar de 2 x 1.5 mm2sin apantallamiento ni trenzado, sin embargo, se recomienda utilizarel Cable Amarillo por sus virtudes:•Conectable por perforación de asilamiento.•Codificación mecánica para evitar los cambios de polaridad, esdecir, el perfil del cable es asimétrico, lo que impide que seaconectado de forma inadecuada a los restantes dispositivos de la red.•Grado de protección IP65/67.•Autocicatrizante, lo que permite la desconexión segura de losesclavos manteniendo el grado de protección IP65/67.•El cable negro se utiliza para alimentar los esclavos.

TIPOS DE CABLES