MEDIOS DE COMUNICACIÓN

La evolución de las redes de comunicaciones ha llevado a la especificación de varios estándares de cableado capaces de soportar el volumen de información y la versatilidad física que la dinámica actual requiere. Las tecnologías Ethernet y Fast- Ethernet han visto evolucionar los diferentes medios de comunicación que las soportan, siendo dos los más utilizados en la actualidad: el estándar de cable par trenzado y la fibra óptica.

El funcionamiento del sistema de cableado deberá ser considerado no sólo cuando se están apoyando las necesidades actuales sino también cuando se anticipan las necesidades del mañana. Hacer esto permitirá la migración a aplicaciones de redes más rápidas sin necesidad de incurrir en costosas actualizaciones de dicho sistema.

Las características de producto y de funcionamiento particulares de las opciones de sistemas de cableado son las siguientes.

2.1.1.1 PAR TRENZADO.

Actualmente casi todo el cable de cobre utilizado en redes Ethernet es el de pares trenzados sin apantallar (UTP), raramente se emplea cable de par trenzado apantallado (STP). Esto se debe en parte a la mejora de las virtudes del cable UTP, que ha alcanzado rendimientos que antes sólo eran alcanzables sobre medios apantallados y sobre todo a su bajo costo que permite un cableado integrado de voz y datos. Un cable UTP típicamente lleva 4 u 8 hilos que normalmente están doblados dos a dos formando una doble (o cuádruple) hélice, por lo que se le suele denominar cable de pares trenzados (twisted pair). Esto se hace para minimizar la interferencia eléctrica que pueden recibir de fuentes próximas, como por ejemplo los pares vecinos, y la que pueden emitir al exterior. Los cables pueden o no estar apantallados, característica que diferencia a dos tipos de par trenzado, el más habitual en redes locales no lleva apantallamiento de ningún tipo más allá del que proporciona el hecho de tener los pares trenzados; este se conoce como cable UTP (Unshielded Twisted Pair). Existe también cable en el que los pares llevan una pantalla de hilos de cobre formando una malla, llamado STP (Shielded Twisted Pair); este cable es bastante voluminoso debido a la pantalla, lo cual encarece su precio y su costo de instalación. El ancho de banda de estos cables depende de múltiples factores: el grosor del cable, la distancia, el tipo de aislamiento, la densidad de vueltas o grado de trenzado, etc. Y pueden llegar a transmitir con capacidades del orden de Mbps a varios kilómetros. La regla más importante y conocida de este tipo de cableado, aplicable a Ethernet y Fast-Ethernet, determina que la distancia máxima permisible con par trenzado a la que un host puede estar de un hub o switch es de 100 m.

Existen varios tipos de cables de pares trenzados que difieren fundamentalmente en la frecuencia máxima a la que pueden trabajar, que a su vez, viene determinada principalmente por la densidad de vueltas y por el tipo de material aislante que recubre los pares. Estos tipos se conocen como categorías y son las siguientes:

Categoría Frecuencia Máxima

(MHz) Usos

Vueltas / metro

1 No se especifica Telefonía, datos a corta distancia

y baja velocidad 0

2 1 LANs de baja velocidad (1 Mbps) 0

3 16 LANs hasta 10 Mbps 10 – 16

5 100 LANs hasta 1000,Mbps, ATM a

155 Mbps 26 – 33

6 250 LANs hasta 1000 Mbps, ATM a

622 Mbps

7 600 LANs hasta 1000 Mbps, ATM a

622 Mbps

Tabla 2. 1. Características de los cables según su categoría

Para el cable par trenzado apantallado (STP) con impedancia de 150 , se tiene que todos los componentes son probados para un funcionamiento eléctrico de hasta 300 MHz, y gracias a que posee un ancho de banda de 600 MHz este tipo de cable puede acomodar aplicaciones multimediales y aplicaciones con tasas mayores a 100Mbps. La característica principal de un cable desde el punto de vista de transmisión de datos es su atenuación. La atenuación se produce por la pérdida de energía radiada al ambiente, y en la medida en que el cable esté más apantallado menor será ésta; el cable UTP de categoría más alta tiene menor atenuación, ya que el mayor número de vueltas le da un mayor apantallamiento, y es todavía menor en el cable STP. Por otro lado la atenuación depende de la frecuencia de la señal transmitida, a mayor frecuencia mayor atenuación cualquiera que sea el tipo de cable.

Frecuencia (MHz) UTP Categoría 3 UTP Categoría 5 STP

1 2.6 2 1.1 4 5.6 4.1 2.2 16 13.1 8.2 4.4 25 10.4 6.2 100 22 12.3 300 21.4

Tabla 2. 2. Atenuación (en dB/100 m) de distintos tipos de cables a diferentes frecuencias. 2.1.1.2 FIBRA ÓPTICA.

La fibra óptica es el elemento que ha causado el elevado desarrollo de las comunicaciones telemáticas en los últimos años, su capacidad de transportar grandes cantidades de tráfico a grandes distancias, la convierten en el medio de transmisión

más popular. Existen dos sistemas de transmisión de datos por fibras ópticas: los que utilizan LEDs (Light-Emitting Diodes) y los que utilizan diodos láser. En los sistemas que utilizan LEDs la transmisión de un pulso de luz (equivalente a un bit) genera múltiples rayos, pues se trata de luz normal no coherente; y se dice que cada uno de estos rayos tiene un modo. La fibra utilizada con esta clase de emisores se la denomina fibra multimodo y sus dimensiones típicas son de 50/100 y 62,5/125 micras (significando que el diámetro de la fibra interior es de 62.5 micras y el de la fibra exterior es de 125 micras). Los diodos láser emiten luz coherente, por lo que hay un único rayo al utilizar este tipo de emisor, la fibra utilizada con él se comporta como una guía-de-onda; la luz se propaga a través de ella sin dispersión; y es denominada fibra monomodo, estas se utilizan para transmitir a grandes velocidades y a grandes distancias. Su fibra interior (la que transmite la luz) es de un diámetro muy pequeño, de 8 a 10 micras (del mismo orden de magnitud que la longitud de onda de la luz que transmite); una fibra monomodo típica es la de 8,1/125 micras.

Para la transmisión de luz por fibras ópticas se utilizan tres rangos de frecuencias, aquellos en que las fibras muestran menor absorción. Son bandas situadas alrededor de 0,85, 1,30 y 1,55 micras, y se encuentran por lo tanto en la zona infrarroja del espectro (recordando que la parte visible esta entre 0,4 y 0,7 micras); se conocen como primera, segunda y tercera ventana, respectivamente. La primera ventana tiene mayor atenuación y es poco utilizada. La segunda ventana, que tiene una anchura de 18 THz (1 TeraHertzio = 1000 GHz) es la que más se utiliza. La tercera ventana tiene una anchura de 12,5 THz y es la que presenta menor atenuación, ésta se utiliza con fibra monomodo cuando se quiere cubrir una gran distancia sin repetidores.

Cuando se transmite un pulso por una fibra multimodo los rayos se reflejan múltiples veces antes de llegar a su destino, con ángulos diversos lo cual hace que la longitud del trayecto recorrido por los rayos que forman el pulso no sea exactamente igual para todos ellos; esto produce un ensanchamiento del pulso recibido, conocido como dispersión, que limita la velocidad de transferencia, ya que el emisor no puede enviar los pulsos con la rapidez que en un principio podría; la dispersión es función de dos factores: el ancho de banda y la longitud de la fibra, y se calcula como el producto de ambas magnitudes, así por ejemplo una fibra de 2 Km que transmita a 155 Mbps (equivalente a 155 MHz) tendrá una dispersión de 310 MHz Km. Con los elementos de transmisión actuales la dispersión máxima tolerable para la fibra multimodo es de 500 MHz Km; por ejemplo, si se transmite a 622 Mbps (que es la velocidad máxima empleada con este tipo de fibras) la distancia máxima que puede alcanzarse viene limitada a 800 metros por el efecto de dispersión. A 155 Mbps esta distancia es de 3,2 Km, y a 100 Mbps de 5 Km. Como la fibra monomodo no presenta dispersión, es fácil comprender que ésta siempre sea utilizada para cubrir grandes distancias.

A menudo los fabricantes dan cifras orientativas del alcance de sus equipos, como por ejemplo que la distancia máxima en fibra multimodo es de 2 Km o en monomodo de

15 a 30 Km. Estos valores suelen no dar problemas, pero en casos que haya muchos conectores o empalmes, o que se quiera superar las distancias que da el fabricante, se debe de tener en cuenta que no se supere la atenuación máxima recomendable de la fibra que se está utilizando.

Tipo de fibra Diámetro del núcleo (m) Diámetro de la funda (m) Atenuación (dB/Km) 850 nm 1300 nm 1500 nm Monomodo 5 85 ó 125 2.3 Monomodo 8.1 125 0.5 0.25 Multimodo 50 125 2.4 0.6 0.5 Multimodo 62.5 125 3 0.7 0.3 Multimodo 100 140 3.5 1.5 0.9

Tabla 2. 3. Atenuación de diferentes tipos de fibra en las diversas ventanas.

Habiendo conocido los distintos medios de transmisión, ahora se puede entender la forma como está compuesta la infraestructura que la Red de Datos de la Universidad del Cauca tiene desplegada actualmente: Sistema de cableado estructurado en cobre UTP Categoría 5/5e/6 en su red de acceso, fibra óptica multimodo de 62,5/125 m en su red backbone y fibra óptica monomodo de 9/125 m en los edificios de Artes, Archivo Histórico y Matematicas.

Las distancias soportadas para Ethernet y Fast-Ethernet por los varios medios de comunicación que estas tecnologías utilizan se muestran en la siguiente tabla.

Ethernet 10BASE-T Ethernet 10BASE-FL Ethernet 100BASE-TX Ethernet 100BASE-FX Tasa de datos _{10 Mbps 10 Mbps 100 Mbps 100 Mbps} UTP Cat5 _{100 m - 100 m -} STP / Coaxial _{500 m - 100 m -} Fibra Multimodo _{- 2 Km -} 412 m (operando Half-Duplex) 2 Km (operando Full-Duplex) Fibra Monomodo _{- 25 Km - 20 Km}

2.1.2 REGLAS DE CONFIGURACIÓN PARA ETHERNET Y FAST-