El documento describe los componentes físicos de una red Ethernet, incluyendo nodos, enlaces, adaptadores de red, tarjetas de red, drivers, y diferentes medios físicos como coaxial, par trenzado y fibra óptica. Explica cómo estos elementos se conectan y comunican a nivel físico y de enlace de datos para transmitir señales Ethernet a través de la red. También cubre estándares como EIA/TIA-568 para cableado estructurado y categorías de cable UTP.

1. Ethernet Tecnología para redes de área local (versión 2.0.1) http://www.arcesio.net

2. Ethernet Elementos y medios físicos http://www.arcesio.net

4. Un nodo (una aproximaxión) http://www.arcesio.net CPU Cache Memoria Adaptador de Red La memoria NO es infinita Es un recurso escaso Todos los nodos se conectan a la red a través de un adaptador de red. Este adaptador tiene un software (device driver) que lo administra En una primera aproximación un nodo funciona con la rapidez de la memoria no con la rapidez del procesador. ¡el software de red debe cuidar cuántas veces accede la información puesta en la RAM!

8. Componentes del adaptador de red http://www.arcesio.net CPU Cache Memoria RAM Adaptador de Red Interface al BUS Interface al Enlace BUS E/S del nodo Enlace de la RED Sabe cómo hablar con la CPU, recibe las interrupciones del nodo y escribe o lee en la RAM Sabe utilizar el protocolo de nivel de enlace (capa 2, modelo OSI) Buffers para intercambio de datos

11. Componentes físicos de una conexión a 10 Mbps http://www.arcesio.net Computador (DTE) con interface Ethernet Medium Attachment Unit (MAU) Medium Dependent Interface (MDI) Medio Físico Attachment Unit Interface (AUI) Conector de 15 pines Dispositivo con MAU externo Dispositivo con MAU interno. AUI no expuesto

13. Conexión en fibra óptica con transceiver externo en 10Mbps http://www.arcesio.net Hub de fibra óptica 10Base-FL (Transceivers internos) Cable AUI Conector AUI de 15 pines Segmento de fibra 10Base-FL (Máximo 2000 mts) Transceiver 10Base-FL (FOMAU) TX RX TX RX Ethernet Interface

21. Conexiones del cableado http://www.arcesio.net 1. Conexión del edificio al cableado externo 2. Cuarto de equipos 3. Cableado vertical 4. Closet de Telecomunicaciones 5. Cableado Horizontal 6. Area de trabajo Cable 10BaseT Hub Toma RJ45 Cable 10BaseT Tarjeta de Red Patch panel Canaleta Red del Campus Centro de cableado Coversor de Medio Teléfono Estación de trabajo

25. Cables cat 5E y cat 7 http://www.arcesio.net Cable categoría 5E Cable categoría 7

29. Especificaciones conector 8P8C http://www.arcesio.net Especificación EIA/TIA-568A Conector macho para los cables Conector hembra para tomas, hubs, switches y tarjetas de red Especificación EIA/TIA-568B 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

30. Código de colores http://www.arcesio.net

31. Ponchado del cable http://www.arcesio.net 1. Cortar la chaqueta a una distancia adecuada. 2. Separar y enderezar los hilos. 3. Colocar los hilos en orden (568 A ó B) 4. Cortar los hilos para que queden “parejos”. 5. Aquí se ven los hilos “parejos”. 6. Introducir los hilos dentro del conector. Nota: se debe garantizar que los hilos mantengan el orden y que la chaqueta quede bajo la pestaña inferior del conector. 7. Con la ponchadora apretar el conector. 8. Hacer lo mismo con la otra punta del cable. ¡No olvide certificar el cable!

34. ¿Por qué no se sale la luz de la fibra óptica? http://www.arcesio.net Núcleo (Core) Cubierta (Cladding) Revestimiento (Coating ó Buffer) La luz no se escapa del núcleo porque la cubierta y el núcleo están hechos de diferentes tipos de vidrio (y por tanto tienen diferentes índices de refracción). Esta diferencia en los índices obliga a que la luz sean reflejada cuando toca la frontera entre el núcleo y la cubierta.

35. Tipos de fibra óptica http://www.arcesio.net Multimodo Usada generalmente para comunicación de datos. Tiene un núcleo grande (más fácil de acoplar). En este tipo de fibra muchos rayos de luz (ó modos) se pueden propagar simultáneamente. Cada modo sigue su propio camino. La máxima longitud recomendada del cable es de 2 Km.  = 850 nm. Fuente de luz Fuente de luz Propaga un sólo modo ó camino Propaga varios modos ó caminos Monomodo Tiene un núcleo más pequeño que la fibra multimodo. En este tipo de fibra sólo un rayo de luz (ó modo) puede propagarse a la vez. Es utilizada especialmente para telefonía y televisión por cable. Permite transmitir a altas velocidades y a grandes distancias (40 km).  = 1300 nm. Núcleo: 62.5  m ó 50  m Cubierta: 125  m Núcleo: 8 a 10  m Cubierta: 125  m Un cabello humano: 100  m

38. El cable de fibra óptica http://www.arcesio.net Revestimiento Capa de protección puesta sobre la cubierta. Se hace con un material termoplástico si se requiere rígido o con un material tipo gel si se requiere suelto. Material de refuerzo Sirve para proteger la fibra de esfuerzos a que sea sometida durante la instalación, de contracciones y expanciones debidos a cambios de temperatura, etc. Se hacen de varios materiales, desde acero (en algunos cables con varios hilos de fibra) hasta Kevlar Envoltura Es el elemento externo del cable. Es el que protege al cable del ambiente donde esté instalado. De acuerdo a la envoltura el cable es para interiores (indoor), para exteriores (outdoor), aéreo o para ser enterrado. Núcleo (Core) Cubierta (Cladding) Revestimiento (Coating ó Buffer) Material de refuerzo (strength members) Envoltura (Jacket)

39. Cables de fibra óptica http://www.arcesio.net Cable aéreo (de 12 a 96 hilos): Cable para exteriores (outdoor), ideal para aplicaciones de CATV. 1. Alambre mensajero, 2. Envoltura de polietileno. 3. Refuerzo, 4. Tubo de protección, 5. Refuerzo central, 6. Gel resistente al agua, 7. Fibras ópticas 8. Cinta de Mylar, 9. Cordón para romper la envoltura en el proceso de instalación. Cable con alta densidad de hilos (de 96 a 256 hilos): Cable outdoor, para troncales de redes de telecomunicaciones 1. Polietileno, 2. Acero corrugado. 3. Cinta Impermeable 4. Polietileno, 5. Refuerzo, 6. Refuerzo central 7. Tubo de protección, 8. Fibras ópticas, 9. Gel resistente al agua 10. Cinta de Mylar, 11. Cordón para romper la envoltura.

67. Componentes físicos de una conexión a 100 Mbps http://www.arcesio.net Computador (DTE) Physical Layer Device (PHY) Medium Dependent Interface (MDI) Medio Físico Media Independent Interface (MII) -opcional- Conector de 40 pines Dispositivo con PHY externo Dispositivo con PHY interno.

70. Fast Ethernet: 100BaseTX http://www.arcesio.net Interface 100BaseTX con PHY Interno DTE Jack de 8 pines (MDI) Plugs de 8 pines (RJ-45) Cable de par trenzado Categoría 5 (100 mts máximo) Hub (concentrador) 100BaseTX 4 puertos RJ-45 (con PHY) Clase II II PHY PHY PHY PHY Basado en el estándar de medio físico ANSI TP-PMD. (Para UTP y STP) Existe un chequeo de integridad del enlace basado en ANSI FDDI. También existe el Fast Link Pulse, que se utiliza para la autonegociación.

72. Fast Ethernet: 100BaseTX http://www.arcesio.net DTE 1 DTE 2 DTE 3 Hub 100Mbps Máxima longitud de par trenzado: 100 metros Máximo número de PHY’s por segmento: 2 Los PHY’s verifican la integridad de enlace (Link) Dos segmentos 100BaseTX pueden interconectarse con hubs Clase I ó II II

73. Fast Ethernet: 100BaseFX http://www.arcesio.net 100BaseFX Interface DTE Hub de fibra óptica 100Base-FX Clase II Segmento de fibra 10Base-FX (Máximo 412 mts) TX RX II TX RX TX RX TX RX RX TX Conectores SC, ST ó MT-RJ Fibra multimodo 62.5/125 Máximo 11 dB de atenuación Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos. Existe un chequeo de integridad del enlace basado en ANSI FDDI. Diámetro de dominio de colisión máximo: Con un hub clase II: 320 metros hasta el DTE Con un Hub clase I: 272 metros hasta el DTE Con dos hubs clase II: 228 metros hasta DTE

74. Fast Ethernet: 100BaseT4 http://www.arcesio.net Interface 100BaseT4 con PHY Interno DTE Jack de 8 pines (MDI) Plugs de 8 pines (RJ-45) Cable de par trenzado Categoría 3, 4 ó 5 (100 mts máximo) Hub (concentrador) 100BaseT4 4 puertos RJ-45 (con PHY) Clase II II PHY PHY PHY PHY Utiliza los 4 pares del cable. Existe el Fast Link Pulse, que se utiliza para la autonegociación. Garantiza que el cable está correctamente interconectado, pero no garantiza el CrossTalk Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos.

81. NRZI y MLT-3 http://www.arcesio.net Codificación 4B5B para el hexadecimal 0 es 11110 y para E es 11100 100BaseFX utiliza NRZI, donde se utiliza media onda para codificar cada bit. Si el estado de la señal cambia es un 1. 100BaseTX utiliza MLT-3, donde se usa un cuarto de onda para codificar cada bit. Igual que NRZI pero utiliza una onda alternante de tres niveles (puede ser pensado como una sinusoidal “stop and go”) donde va un 1, un 0, un -1, un 0, un 1, etc, respetando la progresión.

87. Multiplexamiento T4 (Fan Out) http://www.arcesio.net Los datos son demultiplexados en la tarjeta de red que transmite y los coloca en tres de los pares del cable UTP. La tarjeta receptora los multiplexa nuevamente y reordena los datos. Cada par sólo debe transmitir/recibir 33.3 Mbps.

90. Componentes físicos de una conexión a 1000 Mbps http://www.arcesio.net Computador (DTE) Physical Layer Device (PHY) Medium Dependent Interface (MDI) Medio Físico Gigabit Media Independent Interface (GMII) -opcional- Conector Dispositivo con PHY externo Dispositivo con PHY interno.

91. Componentes físicos de una conexión a 1000 Mbps http://www.arcesio.net Capas Superiores LLC MAC PCS PMA Reconciliación GMII MDI Nodo 1 Medio Repetidor 1000Mbps Nodo 2 Medio MDI MDI PCS PMA GMII PCS PMA GMII Capas Superiores LLC MAC PCS PMA Reconciliación GMII MDI

100. Transmisión de la señal en 1000Base-T http://www.arcesio.net T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid T R Hibrid

101. Scrambling (mezclar) http://www.arcesio.net Imagine un sistema de comunicación que envie un patrón repetitivo de 1010 y 1100 sobre un medio con cuatro canales Uno (1) se representa con una transición. Cero (0) permanece en el mismo nivel. 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Tiempo

102. Scrambling (mezclar) http://www.arcesio.net Observe que la repetición continua de unos (111...) genera una onda de alta frecuencia. Como las frecuencias altas tienden a irradiar “mejor”, el scrambling ayuda a eliminar dichos componentes de alta frecuencia (al reducir la correlación de los datos sobre el canal) 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Tiempo Dominio del tiempo Dominio de la frecuencia ( | Re(FFT(x)) | ) 0 f s (max)

103. Trellis Coded Modulation (TCM) http://www.arcesio.net conversor de serial a paralelo Codificador de convolución Mapeo de grupos de bits a puntos de la constelación Driver Driver Keyer 0 o -180 o Keyer 0 o -180 o  bits 4 bits 2 bits 3 bits

105. Codificador de convolución http://www.arcesio.net Vamos a colocar los bits 0 1 1 0 en el codificador Primero entra el 0 Nota: dentro del codificador hay dos ceros ( 0 0 ) y la salida tiene dos ceros { 00 } T T bits de salida Bit de entrada 0 1 1 0 0 0 0 0 0 00 00 00 Bloques de retardo de tiempo Compuertas lógicas XOR 00

106. Codificador de convolución http://www.arcesio.net Vamos a colocar los bits 0 1 1 0 en el codificador Luego entra el 1 Nota: dentro del codificador hay un uno y un cero ( 1 0 ) y la salida tiene dos unos { 11 } T T bits de salida Bit de entrada 0 1 0 1 0 1 1 1 11 00 00 Bloques de retardo de tiempo Compuertas lógicas XOR 00

107. Codificador de convolución http://www.arcesio.net Vamos a colocar los bits 0 1 1 0 en el codificador Luego entra el 1 Nota: dentro del codificador hay dos unos ( 1 1 ) y la salida tiene un cero y un uno { 01 } T T bits de salida Bit de entrada 1 0 1 0 0 0 1 01 11 00 Bloques de retardo de tiempo Compuertas lógicas XOR 00

108. Codificador de convolución http://www.arcesio.net Vamos a colocar los bits 0 1 1 0 en el codificador Finalmente entra el 0 Nota: dentro del codificador hay un cero y un uno ( 0 1 ) y la salida tiene un cero y un uno { 01 } T T bits de salida Bit de entrada 1 0 1 1 0 1 01 01 00 Bloques de retardo de tiempo Compuertas lógicas XOR 11

109. Rejilla (trellis) http://www.arcesio.net Observe que si dibujamos un diagrama de estados donde, cruzamos los bits que están esperando dentro del codificador con los que se obtienen a la salida de acuerdo con el bit que entra, tenemos sólo ciertos posibles “caminos” para pasar de un estado a otro. 00 01 10 11 00 00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 01 01 01 01 01 Entró un 0 Entró un 1 Bits dentro del codificador

110. Recorrido de codificación de 0 1 1 0 http://www.arcesio.net Ahora dibujemos el camino seguido, en esta rejilla, por 0 1 1 0 , Se obtiene como salida 01 01 11 00 00 01 10 11 00 00 00 00 00 00 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 01 01 01 01 01 Entró un 0 Entró un 1 Bits dentro del codificador