Este documento describe conceptos básicos sobre redes de cableado estructurado, incluyendo definiciones de comunicación, elementos de comunicación, tipos de señales, modulación, demodulación, tipos de redes, topologías de redes, y modelos de comunicación. Explica cómo funcionan las redes transmitiendo información en paquetes y cómo se comunican los nodos a través de diferentes capas y protocolos.

1. REDES DE CABLEADO ESTRUCTURADO Tecnología de Redes y Sistema de Cableado Estructurado Conceptos Generales Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

2. INDICE Conceptos generales Topologías Tipos de redes Modelos de comunicación Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

3. OBJETIVOS Conocer los principios básicos de las redes Conocer los tipos de redes Conocer las topologías de las redes Conocer los diferentes modelos de comunicación Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

4. COMUNICACION Es el conjunto de elementos, equipos y medios que me permiten realizar un dialogo entre dos puntos, sin importar la distancia. Existe un emisor (transmisor) y un receptor; y debe haber un medio que me permita establecer la comunicación. Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

5. ELEMENTOS DE COMUNICACION Emisor Receptor Medio Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

6. EMISOR Es el encargado de transmitir información de un punto a otro punto. Puede ser o no ser una persona; Como por ejemplo una antena de transmisión de una emisora. Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

7. RECEPTOR Es el que recibe la información enviada por el emisor, puede ser una persona o no Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

8. CANAL Conjunto de elementos que intervienen en el envío de información entre dos terminales, en un solo sentido (unidireccional) o ambos sentidos (bidireccional). Puede ser Guiado y no guiado Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

9. SEÑAL Algún tipo de dato que informa sobre algo sustituyendo la palabra escrita o lenguaje hablado. Las señales pueden utilizarse para transmitir información. Tanto el emisor como el receptor deben encontrar un lenguaje común para entenderse. Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

10. TIPOS DE SEÑALES Análogas: Son las generadas por señales eléctricas alternas, que varian en el tiempo, tal como una onda senoidal, un ejemplo de esta señal es la voz humana. Digitales: son las generadas por elementos binarios o bit, en series de 1 y 0, teniendo su significado cada una de estas series. Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

11. MODULACION Conjunto de técnicas utilizadas para transportar una señal de una portadora, permitiendo un mejor aprovechamiento del canal de comunicación, para transmitir más información al mismo tiempo, protegiendolas de interferencias y ruidos, que se puedan presentar en el canal utilizado para realizar la comunicación Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

12. MODULACION DE SEÑALES ANALOGAS AM : Modulación en Amplitud: Variación de la onda portadora en amplitud de la señal. FM : Modulación en frecuencia: Variación de la frecuencia de la señal de portadora Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

13. MODULACION DE SEÑALES DIGITALES PSK: Modulación en fase; consiste en la vrariación de la fase de la señal portadora de amplitud constante; proporsional a la amplitud de la señal modulante; no es nuy utilizada debido a que se necesitan equipos más complejos que los de FM, para recepción de la señal Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

14. DEMODULACION Es el conjunto de técnicas utilizadas para recuperar la información transportada por una onda portadora , que en el extremo transmisor había sido modulada con dicha información. Este término es el opuesto a modulación . Así en cualquier telecomunicación normalmente existirá al menos una pareja modulador-desmodulador. El diseño del desmodulador dependerá del tipo de modulación empleado en el extremo transmisor Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

15. TERMINOLOGIA Ancho de Banda: Es aquella gama de frecuencias que se pueden transmitir por un canal, sin sobrepasar un cierto nivel de atenuación o pérdida de energía, o la diferencia entre las frecuencias máximas y mínimas que se pueden transmitir. El canal telefónico es de unos 3000 Hz. Y se encuentra entre los 300 Hz. Y los 3400 Hz. Retardo de transmisión : Tiempo que emplea la señal entre la entrada en el canal de comunicación y la salida por el extremo receptor. Atenuación : Pérdida de energía que sufre una señal por la resistencia que ofrecen algunos materiales al paso de la corriente eléctrica, o a la propagación de las ondas. Elaborado por Nelson Tabima Ramirez

16. TERMINOLOGIA Ruido : Es uno de los fenómenos perturbadores de las señales, hasta el punto de hacerlas irreconocibles, y suelen ser debido a interferencia electromagnéticas inducidas en la línea. Canal de comunicación: Conjunto de elementos que intervienen en el envio de información entre dos puntos, en un solo sentido (Unidireccional) o en ambos sentidos (bidireccional)

17. Tipos de señales. Digitales: Instante significativo, is (momento en que pasa de un estado eléctrico a otro) Intervalo significativo, int (tiempo que transcurre entre dos instantes significativos) Valor estable de señal, 0 ó 1 (valor de la señal durante un instante significativo) ISOCRONA ANISOCRONA is int 0 0 0 1 1

18. Sincronía Transmisión asíncrona Transmisión síncrona . . . unidad de long fija unidad de long fija unidad de long fija unidad de long fija Cada byte se envía individualmente, añadiendo 2 o 3 bit de arranque - parada (start - stop), utilizados para sincronizar los equipos emisor y receptor. Además el tiempo de subida es diferente al tiempo de bajada, cuando estamos conectados en internet. Los dispositivos emisor y receptor utilizan un buffer o memoria interna en el que almacenan todos los caracteres que forman el mensaje, diviéndolo en bloques si este excede de la capacidad del buffer, utilizando para ello principio y final de bloque. El tiempo de subida es igual al tiempo de bajada, en aplicaciones de internet. Puesta en contacto entre emisor y receptor. Sincronía o Bandera de inicio Byte 1 Byte 2 Byte n . . . Sincronía o Bandera de fin

19. Serialización Comunicación en serie Envia un bit seguido de otro por un unico circuito o hilo de comunicación Comunicación paralela Se transmite simultaneamente una palabra de información, utilizando tantos hilos de comunicación como bits componen la palabra     

20. Sentido Simplex : L os datos fluyen del emisor al receptor solamente y nunca en sentido contrario. No se espera reacción alguna de los datos enviados (Estación metereológica) Un solo canal. Half dúplex : L os datos fluyen entre ambos pero sólo en un sentido a la vez. En cada extremo debe haber un transmisor-receptor. Se utilizan dos canales. Full dúplex : L os datos fluyen entre ambos simultáneamente. Se obtiene el mayor índice de eficacia en la utilización del medio Utiliza dos canales simultáneos.

21. Transferencia de datos Se utilizan señales binarias isócronas. Uno de los parámetros más importantes que intervienen es la velocidad, dependiendo del ancho de banda del canal utilizado. Velocidad de modulación o señalización (Vmd) : Es el número máximo de veces que puede cambiar el estado de la señal en el tiempo de un segundo. Se expresa en BAUDIOS: 1 baudio = 1 bit / 1 seg. En 1 seg. Se pueden enviar 1 / T baudios ó b.p.s. T = Tiempo de señalización o periodo.

22. Transferencia de datos Velocidad de transmisión (Vt) : Es el número de b.p.s. que viajan por la línea. Si la señal enviada sólo tiene dos niveles de señalización (alto y bajo) se les asigna el 0 y 1 lógicos, y el número de b.p.s. coincidirá con la velocidad de modulación. Vmd = Vt ( cuando lg 2 N = 2) Velocidad neta de transmisión (V) : Es el número de b.p.s. de información, sin contar los bit de control, sincronización, etc. V = 1 / T x log 2 N

23. Transferencia de datos Velocidad máxima de una canal (Capacidad máxima de transferencia) : Teorema de NYQUIST . La velocidad viene determinada por dos parámetros: Ancho de banda y número de niveles de señalización. El ancho de banda de una canal determina la velocidad de transmisión de datos, aún cuando el canal es perfecto (línea ideal). Cuantos más niveles de señalización tengamos a enviar, más se ralentizará la comunicación. Por tanto, si W es el ancho de banda del canal y N el número de niveles de señalización, tendremos que: C = 2W x log 2 N

24. Transferencia de datos Nyquist no contó con las perturbaciones a que está sometido un canal, a las que genéricamente llamamos ruidos. Teorema de SHANNON La limitación en el número máximo de niveles de información de la señal que puede soportar una canal, está en función de su potencia S, y del ruido R, y siendo S/R la relación señal ruido (expresada en decibelios) la fórmula para ello sería: N = (S + R) / R = 1 + S / R Sustituyendo en la fórmula de NYQUIST, obtendremos que: C = 2W x log 2 1 + S / R = 2W x log 2 (1 + S/R) 1/2 C = 2 W x 1/ 2 log 2 (1+S/R) = W log 2 (1+S/R)

25. Q Qué es una red? Sistema de interconexión de ordenadores que permite compartir recursos e información. También se puede definir como estructura formada por un conjunto de elementos tanto físicos como lógicos, con el fin de conseguir la interconexión de varias estaciones de teleproceso y poder así llevar la información de unas a otras. Una red de ordenadores está formada por diferentes elementos. Adaptadores o tarjetas de red que capaciten al PC conectarse a la red. Un cable entre los adaptadores a través del cual viajan los datos. Finalmente, una determinada topología y una estructura de red. Conceptos básicos sobre redes

26. Beneficios de las redes de comunicación Comunicación entre diferentes puestos de trabajo. - En una empresa los trabajadores debían comunicarse por teléfono o desplazándose. Información oportuna donde se requiere. - Facilita el intercambio de información entre los distintos miembros de un grupo de forma rápida y sencilla. Racionalización del uso de recursos. Abaratamiento de costos: - Compartición de recursos software y hardware. - Compartición de bases de datos.

27. Conceptos básicos sobre redes COMO FUNCIONA UNA RED 1º.- La información que se desea transmitir se divide en paquetes con el formato impuesto por el protocolo que se utiliza en la transmisión. 2º.- Cada puesto o nodo, tiene una dirección, y la información irá desde el origen hacia el destino. 3º.- Esto se realiza a través de los medios de transmisión (cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica, aire, etc.) 4º.- Toda la información pasa a través de unos niveles, dependiendo del protocolo utilizado, y cada uno de ellos añade información de control, que el mismo nivel en el nodo destino irá eliminando (control de errores, reorganización de la información transmitida, fragmentación en tramas, etc.) 5º.- Normalmente, el nodo destino examina todas las tramas que circulan por la red y examina la dirección de destino. Si la información es para él la recoge. 6º.- Dependiendo del protocolo utilizado, el nodo destino puede mandar un mensaje diciendo que se ha recibido la información completa o no.

28. Información transmitida en las redes Datos Gráficos Voz Audio Vídeo Gráficos

29. Estructura de redes Las redes tienen tres niveles de componentes: software de aplicaciones, software de red y hardware de red. El Software de Aplicaciones , programas que se comunican con los usuarios de la red y permiten compartir información (como archivos, gráficos o vídeos) y recursos (como impresoras o unidades de disco). El software de Red , programas que establecen protocolos para que los ordenadores se comuniquen entre sí. Dichos protocolos se aplican enviando y recibiendo grupos de datos formateados denominados paquetes. El Hardware de Red , formado por los componentes materiales que unen los ordenadores. Dos componentes importantes son los medios de transmisión que transportan las señales de los ordenadores (típicamente cables o fibras ópticas) y el adaptador de red, que permite acceder al medio material que conecta a los ordenadores, recibir paquetes desde el software de red y transmitir instrucciones y peticiones a otros ordenadores.

30. Tipos o clases de redes Las redes se pueden catalogar según las formas siguientes: De acuerdo al espacio físico que ocupa. Según la topología que tiene implementada. Según el software que la sostiene. Según su finalidad, etc. Topología Arquitectura Medio físico Método de acceso al cable Elementos principales de una red Protocolos Tarjeta de red Sistema operativo de red Interconectividad de redes

31. Tipos o clases de redes Según la tecnología de transmisión, o conexión de nodos. Redes de Broadcast (emisión). - Un canal de comunicación compartido por todas las máquinas. - Si una máquina envía un paquete lo reciben todas. Redes punto a punto. - Consiste en unir mediante un cable los dos ordenadores a conectar. - Fácil, fiable, rápido y sencillo. Si existe más de dos ordenadores, se convierte en muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. - Si el paquete enviado debe atravesar máquinas intermedias, se necesita el ruteo (routing) para dirigirlos.

32. Topología de redes TOPOLOGÍA DE REDES: La configuración de una red, recoge tres campos: físico, eléctrico y lógico. El nivel físico y eléctrico se entiende como la configuración del cableado entre máquinas o dispositivos de control o conmutación. Cuando hablamos de la configuración lógica tenemos que pensar en como se trata la información dentro de nuestra red, como se dirige de un sitio a otro o como la recoge cada estación.

33. 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. 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

34. 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 cual 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 .

35. Topología en Anillo: Los nodos de la red se disponen en un anillo cerrado conectados 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 esta 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 mas 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.

36. Tipos o clases de redes Redes en árbol: - Es una mezcla de varias topologías. - Se basa en un conjunto de canales de distribución, es decir buses unidos entre sí. - Normalmente uno de ellos se utiliza como bus central o principal, y a él se le unen los demás. - A los buses que no sean el central se les denomina complementarios. - Las uniones de estos con el central es por medio de unos divisores . DIVISORES

37. Tipos o clases de redes Red en malla: - No tiene una topología predefinida, sino que en cada caso se adapta para obtener el máximo rendimiento. - Una ventaja es la de tener varios caminos de acceso hacia otros terminales. - La ampliación de la red se hace con facilidad, pudiendo conectar otra estación sin necesidad de interrumpir la transmisión.

39. CLASIFICACION DE LAS REDES LAN (Local Area Network): Redes de Área Local Es un sistema de comunicacion entre computadora que permite compartir informacion, con la característica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequeña. Estas redes son usadas para la interconexión de computadores personales y estaciones de trabajo. Se caracterizan por: tamaño restringido, tecnologia de transmisión (por lo general broadcast), alta velocidad y topologia. Son redes con velocidades entre 10 y 100 Mbps, tiene baja latencia y baja tasa de errores. Cuando se utiliza un medio compartido es necesario un mecanismo de arbitraje para resolver conflictos. Dentro de este tipo de red podemos nombrar a INTRANET, una red privada que utiliza herramientas tipo internet , pero disponible solamente dentro de la organizacion. Ej.: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus), IEEE 802.5 (Token Ring)

41. MAN (Metropolitan Area Network): Redes de Área Metropolitana Es una versión de mayor tamaño de la red local. Puede ser pública o privada. Una MAN puede soportar tanto voz como datos. Una MAN tiene uno o dos cables y no tiene elementos de intercambio de paquetes o conmutadores, lo cual simplifica bastante el diseño. La razón principal para distinguirla de otro tipo de redes, es que para las MAN's se ha adoptado un estándar llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus) o IEEE 802.6. Utiliza medios de difusión al igual que las Redes de Área Local

42. WAN (Wide Area Network): Redes de Amplia Cobertura Son redes que cubren una amplia región geográfica, a menudo un país o un continente. Este tipo de redes contiene maquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales (end system). Los sistemas finales están conectados a una subred de comunicaciones. La función de la subred es transportar los mensajes de un host a otro. En la mayoría de las redes de amplia cobertura se pueden distinguir dos componentes: Las líneas de transmisión y los elementos de intercambio (Conmutación). Las líneas de transmisión se conocen como circuitos, canales o truncales. Los elementos de intercambio son computadores especializados utilizados para conectar dos o más líneas de transmisión. Las redes de área local son diseñadas de tal forma que tienen topologías simétricas, mientras que las redes de amplia cobertura tienen topología irregular. Otra forma de lograr una red de amplia cobertura es a través de satélite o sistemas de radio. Ej. : X.25, RTC, ISDN, etc

43. Atendiendo a las dimensiones de estas se suelen clasificar en: Redes dedicadas: - Son aquellas en las que las líneas de comunicación son diseñadas e instaladas por el propio usuario para su uso particular, o bien alquiladas a compañías de telecomunicaciones, pero con la particularidad de un uso exclusivo. Ventajas: - Adaptabilidad a los requerimientos de las necesidades del usuario. - Rapidez y confidencialidad. Inconvenientes : Economía (es caro). Redes de área extensa (WAN)

44. Redes de área amplia (WAN) Redes compartidas: Son las redes en las que las líneas de comunicación están diseñadas para dar servicio a varios usuarios. Normalmente son de uso público ofrecidas por servicio de telecomunicaciones, a las que se les paga un canon por su uso Ventajas: - Son más baratas. - Las mejoras técnicas que se realizan están soportadas por todos los usuarios. - Incorporan los últimos adelantos. - Ofrecen gran cantidad de servicios. Inconvenientes: - No tiene fácil adaptabilidad a los requerimientos del usuario. - Menor rapidez por saturación de líneas. - Necesidad de incorporación de sistemas de protección para garantizar la confidencialidad de datos.

45. Tipos o clases de redes De acuerdo al espacio físico que ocupa. Redes de área extensa WAN (Wide Area Network): - Abarca diferentes ciudades e incluso diferentes países. - 100 Km a 1000 Km. Redes de área metropolitana MAN (Metropolitan Area Network): - Se extiende por varios edificios dentro de una misma ciudad. - 10 Km a 100 Km Redes de área local LAN (Local Area Network): - Ambito geográfico muy limitado (uno o varios edificios muy próximos). - 1 Km a 10 Km.

46. Comparación de los tipos de red Diámetro: Tasa: Información: Pertenencia: < 10 km. 4 - 1024 Mbps Datos, gráficos, voz * , audio * , vídeo * El usuario 10 - 100 km. 50 - 622 Mbps Datos, gráficos, voz, audio, vídeo Servicio público < 100,000 km. < 2 Mbps Datos, gráficos, voz, audio, vídeo Servicio público LAN MAN WAN Nota * : En algunas redes locales no se pueden transmitir adecuadamente estos tipos de información

47. Gráfica de los tipos de red Tasa 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10 10 10 1 10 10 10 10 10 Cobertura -3 -2 -1 1 2 3 4 5 1 Gbps 1Mbps 1 kbps LAN MAN WAN 1 m 1 km 1,000 km DT ES