ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO<br />INGENIERIA EN SISTEMAS<br />NOMBRES: Santiago Benalcázar, David Espinoza<br />Parale...
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  1. 1. ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO<br />INGENIERIA EN SISTEMAS<br />NOMBRES: Santiago Benalcázar, David Espinoza<br />Paralelo: Prepo “D”<br />Fecha: 01/05/2010<br />TRABAJO GRUPAL<br />TEMA:<br />De qué manera se utilizan las distintas topologías y tipos de redes cuando se realizan una conectividad de red con fibra óptica.<br />Mencionar los elementos de conectividad de red que se utiliza para este tipo de conexión.<br />Red de fibra óptica<br />Las redes de fibra óptica se emplean cada vez más en telecomunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia.<br />En las redes de comunicaciones por fibra óptica se emplean sistemas de emisión láser. Aunque en los primeros tiempos de la fibra óptica se utilizaron también emisores LED, en el 2007 están prácticamente en desuso.<br />Aplicaciones<br />LAN de fibra son ampliamente utilizadas para comunicación a larga distancia, proporcionando conexiones transcontinentales y transoceánicas, ya que una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor o regenerador para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de los sistemas de transmisión por fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores ópticos recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.<br />Una aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local, comúnmente abreviadas LAN, del idioma inglés Local Area Network. Las redes de área local están formadas por un conjunto de computadoras que pueden compartir datos, aplicaciones y recursos, por ejemplo impresoras. Las computadoras de una red de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN permite la transferencia rápida y eficaz de información entre un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.<br />Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia o redes WAN y las centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan entre sí computadoras separadas por distancias mayores, situadas en distintos lugares de datos de corta duración empleados por la mayoría de las aplicaciones informáticas. Al momento de conectar las WAN lo hacemos a través de sus intefaces seriales, mas luego para conectar router con pc a través de las interface ethernet.<br />Como podemos apreciar esta es la mejor información<br />¿De qué están hechas las Fibras Ópticas?<br />La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. el núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz.<br />Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro de 50 a 125 micras. El revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo. <br />El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno.<br />¿Cómo funciona la Fibra Óptica?<br />En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.<br />En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser.<br />Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas. <br />¿Cuáles son los dispositivos implícitos en este proceso?<br />Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son: transmisor, receptor y guía de fibra. El transmisor consiste de una interface analógica o digital, un conversor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico. El receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, una foto detectora, un conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interface analógica o digital En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal análoga o digital. <br />Acoplando impedancias y limitando la amplitud de la señal o en pulsos digitales. El conversor de voltaje a corriente sirve como interface eléctrica entre los circuitos de entrada y la fuente de luz.<br />La fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz LED o un diodo de inyección láser ILD, la cantidad de luz emitida es proporcional a la corriente de excitación, por lo tanto el conversor voltaje a corriente convierte el voltaje de la señal de entrada en una corriente que se usa para dirigir la fuente de luz. La conexión de fuente a fibra es una interface mecánica cuya función es acoplar la fuente de luz al cable.<br />La fibra óptica consiste de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una cubierta y una capa protectora. El dispositivo de acoplamiento del detector de fibra a luz también es un acoplador mecánico.<br />El detector de luz generalmente es un diodo PIN o un APD (fotodiodo de avalancha). Ambos convierten la energía de luz en corriente. En consecuencia, se requiere un conversor corriente a voltaje que transforme los cambios en la corriente del detector a cambios de voltaje en la señal de salida.<br />COMPONENTES Y TIPOS DE FIBRA ÓPTICA<br />Componentes de la Fibra Óptica<br />El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra mono modo.<br />La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.<br />El revestimiento de protección: por lo general está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.<br />Tipos de Fibra Óptica:<br />Fibra Mono modo:<br />Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar. El dibujo muestra que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de " mono modo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras mono modo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras mono modo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.<br />Fibra Multimodo de Índice Gradiante Gradual:<br />Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra, como se puede ver en el dibujo. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra.<br />La fibra multimodo de índice de gradiente gradual de tamaño 62,5/125 m (diámetro del núcleo/diámetro de la cubierta) está normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de fibras:<br />Multimodo de índice escalonado 100/140 mm.<br />Multimodo de índice de gradiente gradual 50/125 mm.<br />Fibra Multimodo de índice escalonado:<br />Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice escalonado.<br />¿Qué tipo de conectores usa?<br />Con la Fibra Óptica se puede usar Acopladores y Conectores:<br />Acopladores:Un acoplador es básicamente la transición mecánica necesaria para poder dar continuidad al paso de luz del extremo conectorizado de un cable de fibra óptica a otro. Pueden ser provistos también acopladores de tipo " Híbridos" , que permiten acoplar dos diseños distintos de conector, uno de cada lado, condicionado a la coincidencia del perfil del pulido.<br />Conectores:1.- Se recomienda el conector 568SC pues este mantiene la polaridad. La posición correspondiente a los dos conectores del 568SC en su adaptador, se denominan como A y B. Esto ayuda a mantener la polaridad correcta en el sistema de cableado y permite al adaptador a implementar polaridad inversa acertada de pares entre los conectores.<br />2.- Sistemas con conectores BFOC/2.5 y adaptadores (Tipo ST) instalados pueden seguir siendo utilizados en plataformas actuales y futuras.<br />Identificación: Conectores y adaptadores Multimodo se representan por el color marfil Conectores y adaptadores Mono modo se representan por el color azul.<br />Para la terminación de una fibra óptica es necesario utilizar conectores o empalmar Pigtails (cables armados con conector) por medio de fusión. Para el caso de conectorización se encuentran distintos tipos de conectores dependiendo el uso y l normativa mundial usada y sus características.<br />ST conector de Fibra para Mono modo o Multimodo con uso habitual en Redes de Datos y equipos de Networking locales en forma Multimodo.<br />FC conector de Fibra Óptica para Mono modo o Multimodo con uso habitual en telefonía y CATV en formato Mono modo y Mono modo Angular.-<br />SC conector de Fibra óptica para Mono modo y Multimodo con uso habitual en telefonía en formato mono modo.<br />Topologías del Canal de fibra <br />Un enlace en el Canal de Fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas. Cada fibra está unida a un puerto transmisor (TX) y a un puerto receptor (RX). Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos, podemos distinguir tres topologías de Canal de fibra principales:<br />Punto a punto (FC-P2P) <br />Dos dispositivos se conectan el uno al otro directamente. Es la topología más simple, con conectividad limitada a dos elementos.<br />Anillo arbitrado (FC-AL) <br />En este diseño, todos los dispositivos están en un bucle o anillo, similar a una red token ring. El añadir o quitar un elemento del anillo hace que se interrumpa la actividad en el mismo. El fallo de un dispositivo hace que se interrumpa el anillo. Existen concentradores de Fibre Channel que conectan múltiples dispositivos entre sí y que pueden puentear los dispositivos que han fallado. Un anillo también se puede hacer conectando cada puerto al siguiente elemento formando el anillo. A menudo, un anillo arbitrado entre dos dispositivos negociará para funcionar como conexión P2P, pero ese comportamiento no es requerido por el standard.<br />Medio conmutado (FC-SW) <br />Todos los dispositivos o bucles de dispositivos se conectan a conmutadores (switches) de Canal de fibra, conceptualmente similares a las modernas implementaciones ethernet. Los conmutadores controlan el estado del medio físico, proporcionando interconexiones optimizadas.<br />CaracterísticaPunto a puntoen AnilloConmutadaPuertos (max.)2127~16777216 (224)Ancho de banda (max.)2× velocidad enlace2× velocidad enlace(Número de puertos) × velocidad enlaceTamaño de direcciónN/A8-bit ALPA24-bit Port IDAsignación de direcciónN_Port LoginInicialización de bucle y Login del medioLogin del medioConexiones simultáneas11Puertos/2Efecto de fallo puertoFalla enlaceFalla anillo, excepto si puenteaFallo de enlace entre switch y puertoMantenimiento simultáneoEnlace caídoPuede afectar al anillo completoCaída del enlace entre switch y puertoExpansiónEnlaces adicionales P2PConexión de nuevo enlace al concentradorConexión de nuevo enlace al conmutadorRedundanciaAñadir enlace P2P redundanteUso de enlaces dualesUso de conmutadores redundantesVelocidades de enlace soportadasTodasTodas (todos los dispositivos la misma)Todas (posibilidad de mezcla)Tipos de medio soportadosTodosTodosTodosClases de servicio soportadasTodas1, 2 y 3TodasEntrega de tramasordenadasordenadasorden no garantizadoAcceso al mediodedicadoarbitradodedicadoCoste por puertocoste de puertocoste de puerto + coste del anillo (concentrador)Coste de puerto + Coste de puerto en switch<br />Capas del Canal de fibra <br />El Canal de fibra es un protocolo con 5 capas, llamadas:<br />FC0 La capa física, que incluye los cables, la óptica de la fibra, conectores, etc. <br />FC1 La capa de enlace de datos, que implementa la codificación y decodificación de las señales. <br />FC2 La capa de red, definida por el estándar FC-PI-2, que constituye el núcleo de Fibre Channel y define los protocolos principales. <br />FC3 La capa de servicios comunes, una fina capa que puede implementar funciones como el cifrado o RAID. <br />FC4 La capa de mapeo de protocolo, en la que otros protocolos, como SCSI, se encapsulan en unidades de información que se entregan a la capa FC2. <br />FC0, FC1 y FC2 también se conocen como FC-PH, las capas físicas de fibre channel.<br />Las implementaciones del Canal de fibra están disponibles a 1 Gbps, 2 Gbps y 4 Gbps. Un estándar a 8 Gbps está en desarrollo. Un desarrollo a 10 Gbps ha sido ratificado, pero en este momento sólo se usa para interconectar switches. No existen todavía iniciadores ni dispositivos de destino a 10 Gbps basados en el estándar. Los productos basados en los estándares a 1, 2, 4 y 8 Gbps deben ser interoperables, y compatibles hacia atrás; el estándar a 10 Gbps, sin embargo, no será compatible hacia atrás con ninguna de las implementaciones más lentas.<br />Puertos <br />En el Canal de fibra se definen los siguientes puertos:<br />E_port es la conexión entre dos switches fibre channel. También conocida como puerto de expansión, cuando dos E_ports entre dos switches forman un enlace, ese enlace se denomina enlace de InterSwitch o ISL. <br />EX_port es la conexión entre un router de Canal de fibra y un switch de Canal de fibra. En el extremo del switch, el puerto es como el de un E_port, pero en el extremo del router es un EX_port. <br />F_port es una conexión de medios en una topología conmutada. Un puerto F_port no se puede utilizar para un bucle de dispositivo. <br />FL_port es la conexión de medios en un bucle público en una topología de anillo arbitrado. También conocido como puerto de bucle. Nótese que un puerto de switch pude convertirse automáticamente en un F_port o un FL_port dependiendo de qué se esté conectando. <br />G_port o puerto genérico en un switch puedo operar como E_port o F_port. <br />L_port es el término genérico utilizado para cualquier tipo de puerto de bucle, NL_port o FL_port. También conocido como puerto de bucle. <br />N_port es la conexión de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topología conmutada. También se conoce como puerto de nodo. <br />NL_port es la conexión de nodo de los servidores o dispositivos de almacenamiento en una topología de anillo arbitrado. También conocido como puerto de bucle de nodo. <br />TE_port es un término utilizado para múltiples puertos E_ports unidos juntos para crear un ancho de banda mayor entre switches. También conocidos como puertos de expansión trunking. <br />Variantes del medio óptico portador<br />Tipo de medioVelocidad (MBps)TransmisorVarianteDistanciaFibra monomodo400Láser de 1300nm de longitud de onda400-SM-LL-I2 m - 2 km200Láser de 1550nm de longitud de onda200-SM-LL-V2 m - >50 kmLáser de 1300nm de longitud de onda200-SM-LL-I2 m - 2 km100Láser de 1550nm de longitud de onda100-SM-LL-V2 m - >50 kmLáser de 1300nm de longitud de onda100-SM-LL-L2 m - 10 kmLáser de 1300nm de longitud de onda100-SM-LL-I2 m - 2 kmFibra multimodo (50µm)400Láser de 850nm de Longitud de onda400-M5-SN-I0.5 m - 150 m200200-M5-SN-I0.5m - 300m100100-M5-SN-I0.5 m - 500 m100-M5-SL-I2 m - 500 mFibra multimodo (62.5µm)400Láser de 850nm de longitud de onda400-M6-SN-I0.5 m - 70 m200200-M6-SN-I0.5 m - 150 m100100-M6-SN-I0.5 m - 300 m100-M6-SL-I2 m - 175 m<br />Infraestructura del Canal de fibra <br />Los interruptores del Canal de fibra se dividen en dos clases. Esta clasificación no es parte del estándar, y se deja en manos del fabricante.<br />Los interruptores directores se caracterizan por ofrecer un elevado número de puertos y un chásis modular (basado en placas) sin punto único de fallo (alta disponibilidad). <br />Los interruptores llamados fabric tienen normalmente una configuración fija (algunas veces semi-modular) sin redundancias. <br />Brocade, *Cisco y * HYPERLINK " http://www.mcdata.com" McData disponen de conmutadores tanto directores como fabric. *QLogic dispone de switches fabric. Si se utilizan conmutadores de diferentes proveedores en la misma instalación, trabajarán por defecto en modo de interoperabilidad, deshabilitando algunas funciones avanzadas propietarias.<br />Host Bus Adapters para el Canal de fibra <br />Host Bus Adapter.<br />Hay disponibles HBAs para Canal de fibra para los principales sistemas, arquitecturas de ordenador y buses, incluyendo PCI y SBus (ya obsoleto). Cada HBA tiene un identificado único ( HYPERLINK " http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=World_Wide_Name&action=edit&redlink=1" o " World Wide Name (aún no redactado)" World Wide Name), similar a la dirección MAC en Ethernet en el hecho de que utiliza un identificador único repartido por rangos entre los fabricantes (reparto realizado por IEEE), y que le sirve al switch del Fibre Channel para identificar las tarjetas (HBA) que tiene conectadas. Sin embargo, los WWNs son más largos (8 bytes). Además, se distinguen dos tipos de WWNs en un HBA: WWN de nodo, compartido por todos los puertos de un adaptador de host, y un WWN de puerto, único para cada puerto. Ejemplo de fabricantes de HBAs: Emulex, LSI Logic, QLogic, Alacritech y ATTO Technology.<br />Referencias sobre el Canal de fibra <br />RFCs <br />RFC 4369 - Definiciones de objetos contemplados por el protocolo del Canal de fibra de Internet (iFCP) <br />RFC 4044 - Gestión del Canal de fibra ( HYPERLINK " http://es.wikipedia.org/wiki/Management_Information_Base" o " Management Information Base" MIBs) <br />RFC 3723 - Seguridad en los protocolos de almacenamiento de bloques sobre IP <br />RFC 2837 - Definición de objetos administrados para el elemento conmutador en el estándar Canal de fibra <br />RFC 2625 - IP y ARP sobre Canal de fibra <br />Borradores <br />draft-ietf-imss-fc-rtm-mib-00.txt MIB de información de enrutado en Canal de fibra. <br />draft-ietf-imss-fc-fspf-mib-00.txt MIB para el protocolo de primero el camino más corto en la red de Canal de fibra<br />

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