12 CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
En el presente capítulo se presentan investigaciones realizadas con anterioridad, del tema en desarrollo, además de los términos y definiciones más importantes que conllevan a la comprensión del tema, incluyendo el basamento teórico que lo sustente.
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
El desarrollo de la presente investigación requiere de la visión de investigaciones previas sobre la variable de estudio. Camargo, García y Moran (2008) realizaron un proyecto de investigación denominado "Redes de banda ancha Canopy para el sector universitario privado de Maracaibo, Universidad Rafael Belloso Chacín”, dicha investigación tuvo como propósito diseñar una red de banda ancha canopy para el sector Universitario privado de Maracaibo.
La investigación se clasificó como descriptiva y no experimental, ya que presentó una manera factible para la posible solución de un problema práctico, en cuanto a la técnica de recolección de datos, esta se basó en la
entrevista y la observación directa. La investigación estuvo fundamentada en la metodología de C.J. Savant Jr (2003) la cual comprende la definición del problema (Fase I), Análisis de la infraestructura dela red (Fase II), Elaboración de los diagramas e información técnica de la red de datos (Fase III),Elaboración del diseño de la plataforma Canopy para los servicios de voz, datos y video del sector universitario privado de Maracaibo (Fase IV) y por último la simulación de la red de datos a través de un programa multimedia (Fase V); obteniendo como resultado la interconexión entre las instituciones.
Finalmente, dicha investigación permitirá establecer la interconexión y enlace ente las instituciones privadas de Maracaibo a través de un sistema de interconexión basado en la tecnología Canopy, obteniendo beneficios tales como: reducción de costos, fiabilidad, seguridad, velocidad al momento de utilizar la red.
La investigación citada en el párrafo anterior brinda como aporte ideas para el desarrollo del marco teórico y metodológico debido a que proporciona una gran variedad de definiciones, técnicas y conceptos que sirven como basamento teórico para los temas tratados en el desarrollo de la investigación.
Por otra parte, Kadi, Lopez y Roo (2009) realizaron la investigación titulada "Interconexión de la red banda ancha para los servicios de voz y datos a través de la tecnología de fibra óptica en la población de San Rafael de El Moján", la cual tuvo como fin el diseño de un sistema de telecomunicaciones para los servicios de voz y datos, para los usuarios de la
población de San Rafael de Él Mojan del municipio Mara y ofrecer una gama de soluciones interactivas a los habitantes de esta población. Siguiendo los autores: Balestrini M. (2002), Bavaresco A. (2001), Sabino C (2002) y Cisco System (2007).
Dicha investigación se clasificó como proyectiva, descriptiva, de campo y documental, considerando los criterios de finalidad, métodos y formas de obtener los datos en cuanto a la técnica de recopilación de datos, esta se basó de entrevistas, observación directa y como instrumento una guía para ambas. La metodología utilizada fue la expuesta por los autores Savant (2000) y Senn (1992), la cual consta de cinco fases: Evaluación del problema, análisis de la situación actual, selección de la tecnología, el análisis de los requerimientos necesarios para el diseño del sistema, y por último la utilización del software packettracer para simular el funcionamiento del sistema.
El resultado de esta investigación resultó en la necesidad de implementación de una nueva plataforma con equipos Cisco de última generación, con el propósito de aumentar el ancho de banda de las vías redundantes de comunicación y los niveles de seguridad a través de instalaciones de enlaces de fibra óptica monomodo a 10Gbps.
El aporte que brinda a la investigación es el tipo de configuraciones realizadas en la plataforma tecnológica (Cisco Systems) el cual servirá como modelo de referencia al momento de realizar las simulaciones respectivas en la fase 5 del capítulo 4.
Posteriormente, se destaca la investigación de Cano y Fernández (2011), debido a que elaboraron un trabajo de investigación denominado
“Red de comunicación inalámbrica para el servicio de videoconferencias utilizando la tecnología Wimax en el sector universitario”; con el propósito de diseñar una red de comunicación inalámbrica para servicio de videoconferencias, a través de la tecnología Wimax para atender los problemas de sobrepoblación en los recintos universitarios y brindarles a los usuarios una mejora en el servicio de transmisión. Siguiendo los postulados teóricos expuestos por Forouzan (2002), Tomasí (2003), Ornela (1995), Pazmiño (2002), Sharif (2010).
Dicha investigación se clasificó como descriptiva, proyectiva, de campo, documental considerando la finalidad, método y la forma de obtener los datos. Como técnicas de recolección de datos se utilizaron la observación directa, entrevista, revisión documental, encuestas. Los datos se analizaron cualitativa y cuantitativamente, así mismo; para el desarrollo de la investigación se estructuró una metodología basada por Clin Smith (2001), obteniendo cinco fases que comprenden: el análisis de la situación actual, determinación de los requerimientos y parámetros, estudio y selección de las alternativas tecnológicas, propuesta del diseño de red y evaluación de las características técnicas.
En dicho proyecto se describen y evalúan todas las ventajas y desventajas que traen consigo el actual sistema ya que esto incide directamente en los usuarios de red de las instituciones con el fin de
implementar un nuevo servicio de transmisión inalámbrica y a su vez hacer uso de las videoconferencias para impartir clases a distancia y compartir información entre sí. Cabe destacar que, la investigación es posible gracias a la ayuda de software como Google Earth y Radio Mobile simultáneamente, ya que sin estas herramientas resultaría imposible realizar las simulaciones para evaluar y estudiar el caso planteado, la investigación mencionada arrojó que el sistema de comunicaciones entre las estaciones bases estudiadas no es eficiente, ya que los equipos que se requieren no los poseen y por ende no prestan el servicio requerido actualmente.
El aporte que brinda dicha investigación se encuentra al analizar y observar el tipo de investigación utilizado, el cual se puede usar como guía al momento de definir y desarrollar las características básicas en este proyecto, además también se tomará como referencia la metodología utilizada y las funciones y técnicas para la recolección de datos.
2. BASES TEÓRICAS
La variable de investigación que comprende el trabajo, se estructura acorde a los conceptos, características y desarrollo de experiencias de los distintos autores que soportan la información. De este modo se logra relacionar, comparar y diferenciar los aspectos y teorías empleadas en la investigación actual. A continuación se indican las bases teóricas de la variable que se estudia:
2.1. RED DE COMUNICACIONES
Según Forouzan (2007, p. 4), una red de comunicaciones es un conjunto de dispositivos (a menudo denominados nodos) conectados por enlaces de un medio físico. Un nodo puede ser una computadora, u impresora o cualquier otro dispositivo capaz de enviar y/o recibir datos generados por otros nodos de la red.GS Comunicaciones (1998, p.27) establece que existen redes de voz (red telefónica PSTN) y redes de datos (LAN, MAN, WAN) que al integrarse se convierte en lo que se conoce como “Red Corporativa”.
Por otro lado, Black (1990, p. 3) establece que la misión de las redes de comunicaciones es interconectar distintos ETD (equipo terminal de datos) para que estos compartan recursos, intercambien datos y se apoyen mutuamente. Además, gracias a ellas, los empleados o miembros de una empresa u organización pueden llevar a cabo su trabajo desde cualquier lugar.
2.2. TIPOS DE REDES
En antaño, las redes de ordenadores han sido clasificadas desde tres puntos de vista completamente distintos que han ido evolucionando conforme pasa el tiempo dándole cabida al surgimiento de nuevas características. Según Laporta (2005, p.17) se dividen basados en la extensión geográfica, la topología y la estructura de funcionamiento.
2.2.1. LAN (RED DE ÁREA LOCAL)
Una LAN (Local Area Network) o Red de Área Local, es una red de dispositivos interconectados como son los ordenadores, impresoras, servidores y demás equipos de interconexión que cubren un área geográfica relativamente pequeña. Su extensión puede llegar a los 10 Km, aunque generalmente no abarca más de una planta o edificio. Las LANs se caracterizan por permitir transmisiones a alta velocidad que pueden llegar a ser del orden de los 1000 Mbps mediante el tipo de tecnología que se esté empleando en los equipos que briden la conectividad entre los distintos equipos que conformen la red de área local.
De igual forma, GS Comunicaciones (1998, p.69) define una Red de Área Local (LAN) como un conjunto de computadoras o dispositivos de procesamiento conectadas entre sí en forma física y lógica con la finalidad de optimar sus recursos y emular el proceso de un sistema de cómputo único.
Una LAN está limitada en cobertura al entorno definido por el usuario (generalmente su área de trabajo o edificio) únicamente conectada mediante un cableado. Estas características dan a los usuarios de una red de área local muchas ventajas a diferencia de lo que pudiera desarrollar un usuario aislado como la posibilidad compartir entre ellos programas, información, recursos, conectar equipos que cuenten con diferentes tecnologías, acceso a bases de datos comunes, correo electrónico, así como utilizar aplicaciones en red y procesamiento distribuido, entre otros.
Por otro lado, Toranzo y Ruiz (2010, p. 6) definen las redes LAN como propiedad privada, de hasta unos cuatro kilómetros de extensión. Por ejemplo una oficina, centro educativo, casa, departamento, empresa entre otros lugares no muy extensos. Se usan para conectar computadoras personales o estaciones de trabajo, con objeto de compartir recursos, correos electrónicos, utilizar aplicaciones en red, compartir programas e intercambiar información.
Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión, en el peor de los casos, se conoce, lo que permite cierto tipo de diseños (deterministas) que de otro modo podrían resultar ineficientes.
Además, simplifica de manera considerable la administración de la red debido a que no son de gran tamaño.
De modo que suelen emplear tecnologías de difusión mediante un cable sencillo al que están conectados todas la maquinas. Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps, tienen bajos retardos y experimentan pocos errores.
Partiendo de estos conceptos, concluyen los investigadores que las redes de área local (LAN), tienen por finalidad establecer la conexión en un área limitada, de carácter privado, de hasta 10 km de distancia permitiendo la transmisión a altas velocidades entre equipos que forman parte de la misma topología física conectados entre sí por un equipo de conmutación de tramas como un Switch sin la necesidad de comunicarse con un intermediario, como por ejemplo, un proveedor de servicio, a no ser que quiera salir a una red externa, como el internet.
2.2.2. VLAN (RED DE ÁREA LOCAL VIRTUAL)
Según Cisco (2014), las VLAN (Virtual Local Area Network) proporcionan la segmentación y la flexibilidad organizativa. Se basan en conexiones lógicas en lugar de conexiones físicas. Las redes de VLAN se incorporan al diseño de la red para facilitar que una red dé soporte a los objetivos de una organización como también mejora el rendimiento de la red mediante la división de grandes grupos de difusión en otros más pequeños.
De otra forma, Zepeda (2006, p. 3) define una VLAN como una agrupación lógica de dispositivos o usuarios que se pueden agrupar por función, departamento o aplicación, sin importar la ubicación física del segmento. En otras palabras, una subred lógica, creada de miembros definidos, una VLAN es casi igual a una subnet física.
Una VLAN tiene como función: optimizar al máximo el ancho de banda al crear dominios de broadcast más pequeños. Seguridad, donde permiten desarrollar un nivel de seguridad más alto ya que no permiten que la información salga del mismo grupo de trabajo. Balance de carga que, combinado con un ruteo, determinan cual es la mejor ruta hacia un destino.
En todo lo relativo a las redes de área virtual, se concluye que dichas redes o subredes son incorporadas para lograr la mejora de las redes principales y de esa manera aislar las fallas, es decir, reducen de manera considerable el impacto de problemas en la red mediante el uso de la fragmentación de grandes grupos de datos por otros menores.
2.2.3. WLAN (RED DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA)
Por definición de la U.T.N, es una red de área local inalámbrica (WLAN) que cubre un área equivalente a la red local de una empresa, con un alcance aproximado de cien metros. Permite que los nodos que se encuentran dentro del área de cobertura puedan conectarse entre sí. Existen varios tipos de tecnologías, entre ellas:
IEEE 802.11 en sus variantes 802.11 a, b, g ofrecía hasta el año 2009 una velocidad máxima de 54 Mbps. A partir de octubre del 2009 con el advenimiento del estándar 802.11 n supera los 100 Mbps. El organismo internacional generador de estos estándares es el conocido como Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE).
HiperLAN2 (High Performance Radio LAN 2.0), estándar europeo desarrollado por ETSI (European Telecommunications Standards Institute).
HiperLAN 2 permite a los usuarios alcanzar una velocidad máxima de 54 Mbps en un área aproximada de cien metros, y transmite dentro del rango de frecuencias de 5150 y 5300 MHz.
Por otro lado, las redes inalámbricas de área local WLAN por su sigla en inglés Wireless Local Área Network, pueden definirse como redes que comúnmente cubren distancias de 10 a los 100 metros. Esta pequeña cobertura permite una menor potencia de transmisión que a menudo son utilizadas para comunicaciones de una relativa alta capacidad de datos, normalmente tienen índices de datos más altos. Por ejemplo 802.11, una
tecnología WLAN, tiene un ámbito nominal de 100 metros e índices de transmisión de datos hasta 11 Mbps. Los dispositivos que normalmente utilizan WLANs son los que tienen una plataforma más robusta y abastecimiento de potencia como las computadoras personales en particular.
En síntesis, los investigadores concluyen entonces por red de área local inalámbrica, aquella que tiene por finalidad lograr la conexión entre todas sus terminales en un área específica mediante el uso de tecnologías inalámbricas evitando el empleo de cableado y debido a su extensión, ofrece una mayor versatilidad a sus usuarios.
2.2.4. MAN (RED DE ÁREA METROPOLITANA)
Para el autor Laporta (2005, p.17), las MAN (Metropolitan Area Networks) o Redes de Área Metropolitana son redes que abarcan hasta los 50 Km y son de ámbito metropolitano, es decir, su extensión puede alcanzar a una ciudad y su área de influencia. Emplean la tecnología desarrollada por las redes de área local y trabajan a velocidades similares a las de éstas. Se utilizan para interconectar las redes de área local de un campus universitario, un complejo industrial, oficinas, empresas, entre otros.
De igual forma, Toranzo y Ruiz (2010, p. 6), explican que las MAN son una versión mayor de la LAN y utilizan una tecnología muy similar.
Actualmente esta clasificación ha caído en desuso, normalmente sólo se distinguen entre redes LAN y WAN.
Por otro lado, Stalling (2007, p.17) agrega que el interés en las MAN ha surgido tras ponerse de manifiesto que las técnicas tradicionales de conmutación y conexión punto a punto usadas en WAN, pueden ser no adecuadas para las necesidades crecientes de ciertas organizaciones.
Mientras que la retransmisión de tramas y ATM prometen satisfacer un amplio espectro de necesidades en cuanto a velocidades de transmisión, hay situaciones, tanto de redes privadas como públicas, que demandan gran capacidad a coste reducido en áreas relativamente grandes. Para tal fin se han implementado una serie de soluciones, como por ejemplo las redes inalámbricas o extensiones metropolitanas de Ethernet.
Por todo lo antes expuesto, se puede entender que en lo que respecta a las redes de área metropolitana, aquellas que surgen con miras a la solución o necesidad de gestionar redes tanto privadas como públicas en un ámbito territorial superior donde se utilizan protocolos de área extensa como Frame Relay, Metro Ethernet o MPLS con la única finalidad de brindar conectividad entre cada uno de los nodos de red que forman parte de dicha red metropolitana.
2.2.5. WAN (RED DE ÁREA AMPLIA)
El autor Laporta (2005, p.17) expresa que las WAN (Wide Area Networks) o Redes de Área Amplia o Extensa, proporcionan servicios de comunicación entre equipos de datos separados por grandes distancias.
Estas distancias abarcan más de 10 Km. Las velocidades típicas de conexión
van de los 64 Kbps a los 2 Mbps. Las WAN pueden realizar el papel de red intermedia para la comunicación entre distintas redes de área local diferentes. Los canales de esta red suelen ser propiedad de los PTTs.
A su vez, Toranzo y Ruiz (2010, p. 6), definen las redes de área amplia WAN como redes que se extienden sobre un área geográfica extensa.
Contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar los programas de usuarios (hosts). Estos están conectados por la red que lleva los mensajes de un host a otro. Estas LAN de host acceden a la subred de la WAN por un router, estas redes pueden utilizar un software especializado para incluir mini y macrocomputadoras como elementos de red.
Una WAN contiene numerosos cables conectados a un par de encaminadores. Si dos encaminadores que no comparten cable desean comunicarse, tienen que hacerlo a través de otros encaminadores intermedios. El paquete se recibe completo en cada uno de los intermedios y son almacenados allí hasta que la línea de salida requerida quede libre para su transmisión. Puede llegar a utilizar enlaces de satélites, fibra óptica, aparatos de rayos infrarrojos y de enlaces.
A partir de las afirmaciones realizadas por los autores anteriormente citados, precisan los investigadores que en lo que respecta a las redes de área extensa, en contraste con las anteriores redes estudiadas en la presente investigación, estas poseen una cobertura muy amplia con una capacidad de conexión mayor utilizadas mediante la utilización de máquinas dedicadas únicamente a ejecutar los programas de los usuario.
2.3. TOPOLOGÍA DE REDES
La configuración de una red suele conocerse como topología. Black (1990, p. 6) explica que la topología es la forma (conectividad física) de la red. El término “topología” es un concepto geométrico con el que se alude al aspecto que tiene una cosa. A la hora de establecer la topología de una red, el diseñador ha de plantearse cinco objetivos principales:
Proporcionar la máxima fiabilidad posible, para garantizar la recepción correcta de todo el tráfico.
Proporcionar al usuario final un tiempo de respuesta óptimo y un caudal eficaz máximo.
Lograr de manera más eficiente y eficaz la conexión entre 2 o más puntos.
Mantener la simplicidad para poder detectar los problemas rápidamente.
Encaminar el tráfico entre el ETD (Equipo Terminal de Datos) transmisor y el receptor a través del camino más económico dentro de la red.
Por definición de Forouzan (2007, p.22), la topología de una red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los dispositivos que los enlazan entre sí.
A continuación se desarrollara la teoría respectiva de cada una de las topologías más comunes presentes en las redes de datos. Hay seis topologías básicas, en las que se encuentran: malla, estrella, árbol, bus, anillo e híbrido.
2.3.1. TOPOLOGÍA DE MALLA
Siendo una de las topologías más usadas en el diseño de una red, los siguientes autores Gil,Pomares y Candelas (2010, p.18), definen dicha topología en malla como una configuración en la que cada dispositivo tiene un enlace punto a punto dedicado con cualquier otro dispositivo.
El autor Forouzan (2007, p.23) expresa que, en una topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace conduce el tráfico únicamente entre los dos dispositivos que conecta. (Ver Figura 1).
En opinión de los investigadores que la topología en malla, como una de las seis (6) topologías más usadas, debe entenderse aquella en que cada dispositivo que comprende el mismo, posee un enlace punto a punto dedicado a todo lo demás.
Figura 1. Topología en Malla Fuente: Forouzan (2007)
2.3.2. TOPOLOGÍA DE ESTRELLA
En la topología en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los dispositivos no están directamente enlazados entre sí. No permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.
De igual forma, el autor Black (1990, p. 9) explica que la topología en estrella es una de las más empleadas en los sistemas de comunicación de datos. Todo el tráfico emana del núcleo de la estrella (normalmente un concentrador o Switch), que en la Gráfico 2 es el nodo central. El concentrador posee el control total de los ETD conectados a él. La configuración en estrella es, por tanto, una estructura muy similar a la topología jerárquica, aunque su capacidad de procesamiento distribuido es limitada. (Ver Figura 2).
Figura 2. Topología en Estrella Fuente: Forouzan (2007)
El autor Forouzan (2007, p. 25) añade que en una topología en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central. Los dispositivos no están directamente enlazados entre sí. No permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.
Finalmente, en lo que atañe a la topología de estrellas, precisan los investigadores que el mismo constituye uno de los dispositivos más empleados, siguiendo lo antes expuesto, estos no se encuentran conectados entre sí, por el contrario, cada uno posee un enlace director con el controlador, de manera que trasmite de una forma más eficaz los datos del controlar hacia dispositivo final.
2.3.3. TOPOLOGÍA DE ÁRBOL
Según el autor Valdivia (2014, p.115), refiere a la topología en árbol como una generalización del tipo bus. Tiene su primer equipo en la raíz (cabecera) y se expande hacia fuera utilizando ramas, en donde se conectan los demás equipos. Esta topología permite que la red se expanda y, al mismo tiempo, asegura que nada más existe una ruta de datos entre dos equipos.
El autor Forouzan (2007, p. 25), explica que la topología de árbol es una variante de la estrella. Los nodos del árbol están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de la red. Sin embargo, no todos
los dispositivos se conectan directamente al concentrador central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que, a su vez se conecta al concentrador central que es un concentrador activo. (Ver Figura 3).
Partiendo de las citas anteriores, se concluye que la topología en árbol no es más que una variación de la topología en estrella, los dispositivos se encuentran conectados mediante la utilización de un enlace director hacia un controlador, la diferencia en este caso se muestra al añadir controladores secundarios.
Figura 3. Topología de Árbol Fuente: Cisco (2014)
2.3.4. TOPOLOGÍA DE BUS
La topología en bus tiene enlace multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos de una red. Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y sondas. Cuando
las señales viajan a través de la red troncal, parte de su energía se transforma en calor, por lo que la señal se debilita a medida que viaja por el cable. Por esta razón, hay un límite en el número de conexiones que un bus puede soportar y en la distancia entre estas conexiones.
En una topología en bus todas las estaciones comparten el mismo canal de comunicaciones; toda la información circula por ese canal, y cada estación recoge la información que le corresponde comparando la dirección.
El autor Raya (1997, p. 15) añade que esta configuración es fácil de instalar, la cantidad de cable a utilizar es mínima, tiene una gran flexibilidad a la hora de aumentar o disminuir el número de estaciones y el fallo de una estación no repercute en la red, aunque la ruptura de un cable dejará la red totalmente inutilizada, esta topología se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones denominando bus troncal o backbone al cual se conectan los diferentes dispositivos. (Ver Figura 4).
Figura 4. Topología en Bus Fuente: Raya (1997)
A partir de lo antes expuesto, los investigadores presentan en conclusión a lo referente a topología en bus, es en pocas palabras un cable con longitud determinada en donde se conectan varios dispositivos de una red. El límite en la cantidad de dispositivos y la distancia del cable se debe al debilitamiento de la señal durante su recorrido por la línea.
2.3.5. TOPOLOGÍA DE ANILLO
En una topología en anillo cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y punto a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a dispositivo, hasta que alcanza su destino. Cada dispositivo de anillo incorpora un repetidor. Cuando un dispositivo recibe una señal para otro dispositivo, su repetidor regenera los bits y los retransmite al anillo.
La Academia Cisco (2014) se refiere a una red en anillo como un tipo de topología en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación. (Ver Figura 5).
En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones, la negativa de este tipo de topología es la indisponibilidad de los equipos en ciertos instantes.
Figura 5. Topología en Anillo Fuente: Forouzan (2007)
Alusivo a lo antes expuesto, los investigadores concluyen que la topología en anillo se diferencia de las demás topologías gracias al hecho de que cada uno de sus dispositivos se conectan mediante una línea de conexión dedicada y de carácter punto a punto con un máximo de dos dispositivos cada uno, en donde la señal pasa de un dispositivo a otro hasta llegar a su destino final.
2.3.6. TOPOLOGÍA HÍBRIDA
El autor Mandado (2009, p.804), define la topología híbrida como aquella que combina dos o más de los tipos de topologías que han sido posteriormente expuestos o incluso redes de la misma topología que se diferencian por la forma en que se implementan el protocolo de alguna de las capas del modelo OSI.
El autor Forouzan (2007, p. 28) explica que a menudo, una red combina varias topologías mediante subredes enlazadas entre sí para formar una topología mayor. Por ejemplo, un departamento de una empresa puede decidir usar una topología de bus mientras otro puede tener un anillo. Ambas pueden ser conectadas entre sí a través de un controlador central mediante una topología de estrella. (Ver Figura 6).
Figura 6. Topología Híbrida Fuente: Cisco (2014)
Bajo ese particular, concluyen los investigadores que es común en las empresas para el desempeño de su actividad en aras a lograr una mejor gestión u desempeño, sean establecidas redes hibridas, es decir, el establecimiento de distintas redes por departamento. De esta forma, un departamento podría usar una red de estrellas y otro el de una anillo, acorde siempre a las necesidades del departamento mismo y de esa forma optimizar el tráfico de datos.
2.4. MEDIOS DE TRANSMISIÓN DE LAS REDES DE COMUNICACIONES
Los medios de transmisión no son más que aquellos canales que permiten la transmisión de los datos entre dos terminales, sea mediante ondas electro electromagnéticas o por un medio físico. Dependiendo de la forma de conducción de la señal, se puede catalogar de la siguiente manera:
2.4.1. MEDIOS GUIADOS
Los medios guiados o alámbricos son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo al otro e incluyen cables de par trenzado (UTP), cables coaxiales y cables de fibra óptica. El autor Forouzan (2007, p. 182) añade que una señal viajando por cualquiera de estos medios es dirigida y contenida por los límites físicos del medio. A continuación se definen los medios alámbricos presentes en una red de comunicaciones:
2.4.1.1. FIBRA ÓPTICA
Según Stalling (2004, p. 109), la fibra óptica es un medio flexible y fino capaz de confinar un haz de naturaleza óptica. Un cable de fibra tiene forma cilíndrica y está formado por tres secciones concéntricas: el núcleo, el revestimiento y la cubierta. El núcleo es la sección más interna, está constituido por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico y tiene un diámetro entre 8 y 100 micrómetros. La separación entre el núcleo y el
revestimiento actúa como un reflector perfecto confinando el haz de luz que de otra manera escaparía del núcleo. La cubierta está hecha de plástico y otros materiales dispuestos en capas para proporcionar protección contra la humedad, la abrasión, aplastamientos y otros peligros. (Ver figura 7).
Figura 7. Cable de fibra óptica Fuente: Forouzan (2007)
En ese sentido, resumen los investigadores que la fibra óptica tiene por finalidad confinar un haz de luz de naturaleza óptica, y que el mismo se encuentra constituido por tres (3) elementos principales, entre los cuales destacamos el núcleo, el revestimiento y la cubierta.
Adicionalmente, Stallings (2004, p.111), explica las características de transmisión de la fibra óptica; en la cual explica los tipos de cable y como estos difieren de los otros.
A. Multimodal de Índice Discreto: Los rayos de luz que inciden con ángulos superficiales se reflejan y se propagan dentro del núcleo de fibra mientras que para otros ángulos, los rayos son absorbidos por el material que forma el revestimiento. En una fibra multimodal de índice discreto se alude al hecho de que hay multitud de ángulos para los que se da la reflexión total, cada uno
con diferente longitud y por tanto con diferente tiempo de propagación. Esto hace que los elementos de señalización que se transmitan se dispersen en el tiempo, limitando la velocidad a la que los datos puedan ser correctamente recibidos. Este tipo de fibra es más adecuada para la transmisión en distancias cortas. (Ver Figura 8).
Figura 8. Fibra óptica multimodo de índice discreto Fuente: Stallings (2004)
B. Monomodal: Cuando el radio del núcleo se reduce, la reflexión total se dará en un número menor de ángulos. Al reducir el radio del núcleo a dimensiones del orden de magnitud de la longitud de onda, un solo Angulo o modo podrá pasar, llamado el rayo axial. Este tipo de propagación proporciona prestaciones superiores por varias razones; debido a la existencia de un único camino posible en la transmisión monomodo, la distorsión multimodal no puede darse. Las fibras monomodo se utilizan en aplicaciones a larga distancia, como por ejemplo, la telefonía y la televisión por cable. (Ver Figura 9).
Figura 9. Fibra óptica Monomodal Fuente: Stallings (2004)
C. Multimodo de Índice Gradual: Las características de este último modo están entre las de los otros dos modos. Estas fibras, al disponer de un índice de refracción superior en la parte central, hace que los rayos de luz avancen más rápidamente conforme se alejan del eje axial de la fibra. El efecto de la mayor velocidad de propagación en la periferia del núcleo se traduce en que aun recorriendo distancias superiores, todos los rayos llegan aproximadamente al mismo tiempo. (Ver Figura 10).
Figura 10. Fibra óptica multimodo de índice gradual Fuente: Stallings (2004)
2.4.1.2. CABLE COAXIAL
El autor Forouzan (2007, p.186) puntualiza que, el cable coaxial (o coax) transporta señales con rangos de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados, en parte debido a que ambos medios están constituidos de forma bastante distinta. En lugar de tener ocho hilos, el cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado (habitualmente cobre) recubierto por un aislante de material dieléctrico, que está, a su vez, recubierto por una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambas (también habitualmente cobre). La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor, lo que completa
el circuito. Este conductor exterior está también recubierto por un escudo aislante y todo el cable está protegido por una cubierta de plástico.
Así mismo, Stalling (2004, p.108) refiere al cable coaxial como el medio de transmisión más versátil, por lo que cada vez más se está utilizando en una gran variedad de aplicaciones. Se emplea para la distribución de TV por cable hasta el domicilio de los usuarios. Diseñado inicialmente para proporcionar servicio de acceso a áreas remotas (CATV, Community Antena Television). El cable coaxial también se usa con frecuencia para conexiones entre periféricos a cortas distancias. Con señalización digital, el coaxial se puede usar como medio de transmisión en canales de entrada/salida (E/S) de alta velocidad.
En síntesis, precisan los investigadores con fundamento a los citados autores que el cable coaxial constituye uno de los medios de transmisión más versátiles hoy día, toda vez que en función a los beneficios señalados anteriormente, está comenzando a ser utilizado en una gran variedad de aplicaciones como lo son las transmisiones de televisión y telefonía.
2.4.1.3. UTP (CABLE PAR TRENZADO DE COBRE)
Según el autor Forouzan (2007, p.182), el cable de par trenzado sin blindaje (UTP, Unshielded Twisted Pair) es el tipo más frecuente de medio de comunicación que se usa actualmente. Aunque es el más familiar por su uso en los sistemas telefónicos, su rango de frecuencia es adecuado para
transmitir tanto datos como voz. Un par trenzado está formado por dos conductores (habitualmente cobre), cada uno con su aislamiento de plástico de color. El aislamiento de plástico tiene un color asignado a cada banda para su identificación. Los colores se usan tanto para identificar los hilos específicos de un cable como para indicar qué cables pertenecen a un par y cómo se relacionan con los otros pares de un manojo de cables.
Por otro lado, según Cisco (2014), los cables UTP no utilizan blindaje para contrarrestar los efectos de la EMI y la RFI. Dependen exclusivamente del efecto de anulación producido por los pares de hilos trenzados para limitar la degradación de la señal y proporcionar un auto blindaje eficaz de los pares de hilos en los medios de red.
Finalmente, opinan los investigadores con respecto al UTP, que si bien el mismo constituye uno de los medios de comunicación que se usa más frecuentemente, se debe señalar que estos no utilizan blindaje para contrarrestar los efectos de la EMI y la RFE, estableciendo bajo esa premisa una fuerte dependencia hacia el efecto de anulación en aras a limitar la degradación de la señal. Es por eso que se emplea otro tipo de cable de cobre llamado STP (Shielded Twisted Pair).
2.4.2. MEDIOS NO GUIADOS
Los medios de transmisión no guiados no son más que aquellos cuyas señales no son confinadas a través de ningún medio físico ya que se propagan libremente, sea en el vacío o aire, que son los más importantes.
Por el autor Stalling (2004, p.112), en los medios no guiados, tanto la transmisión como la recepción se llevan a cabo mediante antenas. En la transmisión, la antena radia energía electromagnética en el medio (normalmente el aire), y en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.
2.4.2.1. MICROONDAS
Las microondas terrestres no siguen la curvatura de la tierra y por tanto necesitan equipo de transmisión y recepción por visión directa. Para Forouzan (2007, p.199), las señales de microondas se propagan en una dirección concreta, lo que significa que hacen falta dos frecuencias para una comunicación en dos sentidos, como por ejemplo una conversación telefónica.
Para el autor Stalling (2004, p.114), el uso principal de los sistemas de microondas terrestres son los servicios de telecomunicación de larga distancia, como alternativa al cable coaxial o a las fibras ópticas. Para una distancia dada, las microondas requieren menor número de repetidores o amplificadores que el cable coaxial, pero por el contrario, necesita que las antenas estén perfectamente alineadas. El uso de las microondas es frecuente en la transmisión de televisión y de voz.
Así mismo, el autor Huidobro (2006, p.22) añade que, para la transmisión de señales vía radio se utilizan dos estaciones, una emisora y
otra receptora, que han de tener un enlace visual y utilizar antenas parabólicas de dimensiones adecuadas, según la longitud de onda (frecuencia) de la señal a transmitir y de los márgenes de potencia disponibles. El enlace puede ser tanto terrestre como espacial, según las estaciones estén situadas sobre la Tierra o en órbita (satélites).
En síntesis, los investigadores concluyen que las microondas son aquellas que se propagan en una dirección en específico y requieren de dos antenas, una receptora y otra emisora, perfectamente alineadas. Son utilizadas como alternativa de los medios físicos para transmitir.
2.4.2.2. CANOPY
CFS Telecomunicaciones e Informática (2015), define a Canopy como línea de productos inalámbricos de banda ancha orientados a proveer servicio de acceso de datos de alta velocidad en áreas de cobertura amplia o WMAN de Motorola, una de las empresas más grandes y reconocidas.
Los productos de la línea Canopy se diferencian de otros que poseen su misma orientación pues además de proveer servicio de banda ancha, el mismo posee un retardo bajo y controlado lo cual lo hace ideal como medio de acceso para servicios multimedia tales como VoIP y video.
Otra característica importante de Canopy es su bajo consumo de potencia, fácil instalación, alta inmunidad a interferencia y fácil configuración.
Estas son algunas de las razones por las cuales Canopy se ha hecho
extensamente popular. Igualmente, el Sistema Canopy se basa en una tecnología de banda ancha inalámbrica que brinda acceso a Internet a alta velocidad a clientes que anteriormente se encontraban en áreas donde no existía infraestructura. El Sistema Canopy utiliza redes punto a punto como también punto multipunto que pueden cubrir distancias que van de 3.2 a 16 km en una configuración multipunto, y hasta 56 km en punto a punto.
Los bloques de construcción básicos son:
El punto de acceso (AP) establece fácilmente una interfaz con su Red de Área Local (LAN) existente.
La Unidad Backhaul (BH) brinda "alimentación" a Internet desde ubicación remota.
El módulo de Suscriptor (SM), receptor de acceso a Internet, es pequeño y de fácil instalación, y no provoca ningún tipo de inconvenientes.
El punto de acceso y los módulos de suscriptores son compactos y están estrictamente diseñados para instalarse al aire libre, por lo que no hay necesidad de tener cables por aire o por tierra, o sistemas microondas. No hay software adicional que se deba instalar, con lo que se minimiza en gran medida la exposición de error. Brinda un buen rendimiento mediante la utilización de un esquema de modulación que mejora de manera exponencial la calidad de los datos y mitiga en gran medida la interferencia proveniente de otros sistemas, adicionalmente puede alcanzar distancias considerablemente mucho más largas que otros sistemas.
En virtud de lo antes expuesto, afirman los investigadores que el sistema canopy, se fundamenta en una tecnología de banda ancha, mediante la utilización de redes de punto a punto (PTP), lo que genera como beneficio un excelente servicio de internet con una velocidad muy elevada y con la mejor relación costo beneficio.
2.4.2.3. LONG TERM EVOLUTION (LTE)
Según Rohde y Schwarz (2015), el LTE es una tecnología móvil de banda ancha emergente que está enfocada para los operadores de redes globales. LTE, estandarizado por el 3rd GenerationPartnership Project (3GPP) Release 8, es una evolución mejorada de GSM y WCDMA/HSPA y una parte integral del concepto de movilidad del 3GPP.
Por otro lado, Huidobro(2012, p.219) define el Long TermEvolution (LTE) IEEE 802 como un estándar de comunicaciones móviles desarrollado por la 3GPP, asociación que desarrolló y mantiene GSM y UMTS. El interfaz radio (nivel físico) del sistema LTE es algo completamente nuevo, así pues se considera una nueva generación respecto a UMTS (tercera generación o 3G) y a su vez GSM. Sin embargo, la Unión Internacional Telecomunicaciones (ITU) no considera que el LTE desplegado por el mundo sea 4G.
Esta tecnología ofrece mejores capacidades y rendimientos a partir de tres pilares: OFDM (Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal), antenas MIMO y Flat IP.
En ese sentido, la tecnología Long Term Evolution, o bien dicho de sus siglas (LTE), se entiende como un estándar de tecnología móvil, siendo un gran avance que ofrece desde una óptica amplia a mejores capacidades, fundándose en tres pilares OFDM, FLAT IP y MIMO.
2.4.2.4. WIMAX
Wimax es una norma de transmisión de datos usando ondas de radio. Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también conocidas como bucle local que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio. Una de sus ventajas es dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costos por usuarios muy elevados (zonas rurales).
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es una tecnología inalámbrica basada en el estándar IEEE 802.16. En una primera versión del estándar, se hacía referencia únicamente a sistemas que funcionaban en bandas entre 10 y 66 GHz, extendiéndose posteriormente en la versión 802.16-2004 a sistemas en bandas de frecuencias inferiores, entre 2 y 11 GHz.
WiMAX hace uso de estas bandas, consiguiendo tener un funcionamiento óptimo tanto en condiciones de visión directa como en presencia de obstáculos, y siendo capaz de conseguir alcances de hasta 50
km y velocidades de hasta 70 Mbps, debido a la utilización de capas físicas basadas en la OFDM, tamaños de canal flexibles dependientes de la banda de funcionamiento, modulación adaptativa con esquemas BPSK, QPSK, 16QAM y 64QAM. (Ver figura 11).
Siguiendo ese mismo orden de ideas, resumen los investigadores que WIMAX como onda de transmisión de datos mediante el uso de ondas de radio, genera una serie de ventajas con fundamento en la transmisión y en la utilización de capas físicas basadas en la OFDM.
Figura 11. Interoperabilidad de Wimax con WIFI Fuente: Gemtek (2015)
2.4.2.5. WIFI
El estándar IEEE 802.11 o también llamado WiFi fue definido por el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) en 1997 como un estándar que remplazaría los cables de la conexión alámbrica Ethernet con una conexión inalámbrica.
Según la definición de www.dip-badajoz.es (2014), una red Wi-Fi es una red de comunicaciones de datos que permite conectar servidores, PC, impresoras, entre otros., con la particularidad de alcanzarlo sin necesidad de cableado. De manera purista vale a decir que el acrónimo Wi-Fi se utiliza para identificar los productos que incorporan cualquier variando de la tecnología sin hilos de los estándares IEEE 802.11, que permiten la creación de redes de área local sin hilos conocidas como WLAN4, y que son plenamente compatibles con los de cualquier otro fabricante que utilice estos estándares.
Las características generales de funcionamiento de una red Wi-Fi son las mismas de una red con cableado. La particularidad es que el Wi-Fi utiliza el aire como medio de transmisión. Con Wi-Fi se pueden crear redes de área local inalámbricas de alta velocidad siempre y cuando el equipo que se vaya a conectar no esté muy alejado del punto de acceso. En la práctica, Wi-Fi admite ordenadores portátiles, equipos de escritorio, asistentes digitales personales (PDA) o cualquier otro tipo de dispositivo de alta velocidad con propiedades de conexión también de alta velocidad (11 Mbps o superior) dentro de un radio de varias docenas de metros en ambientes cerrados (de 20 a 50 metros en general) o dentro de un radio de cientos de metros al aire libre.
Finalmente, precisan los investigadores que es menester señalar el notable impacto que ha generado el estándar Wi-Fi en la tecnología de siglo XXI, permitiendo como red de comunicación de datos, enlazar
computadores, impresoras entre otros aparatos sin la necesidad de un cableado físico, facilitando para los usuarios a través del establecimiento de una red que genera facilidad en la comunicación.
2.5. DIRECCIONALIDAD DE DATOS
Las redes en general son definidas como un conjunto de equipos informáticos conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos y dichas redes muestran su propia direccionalidad divididas en tres clasificaciones distintas, tales como:
2.5.1. SIMPLEX
Con la operación simplex, las transmisiones pueden ocurrir sólo en una dirección. Los sistemas simplex son, según Tomasí (2001, p. 9), algunas veces, llamados sistemas de un sentido, sólo para recibir o sólo para transmitir. Una ubicación puede ser un transmisor o un receptor, pero no ambos. (Ver Figura 12).
Figura 12. Direccionalidad de datos Simplex Fuente: Forouzan (2007)
Así mismo, Halsall (1998, p.103) refiere que éste se emplea cuando los datos se van a transmitir sólo en una dirección; por ejemplo, en un sistema de asentamiento de datos en el que un dispositivo de vigilancia devuelve una lectura a intervalos regulares a la instalación de recolección de datos.
Finalmente, se infiere que los sistemas simplex, en un primer plano solo permiten la transmisión de datos en una sola dirección, siendo solo un medio de trasmisión o un medio de recepción y gracias a la naturaleza del sistema no puede ser ambos. Un ejemplo de este sistema es la comunicación entre una computadora y una impresora.
2.5.2. HALF-DUPLEX
Con una operación half-duplex, según Tomasí (2001, p. 9), las transmisiones pueden ocurrir en ambas direcciones, pero no al mismo tiempo. A los sistemas half-duplex, algunas veces se les llaman sistemas con alternativa de dos sentidos, cualquier sentido, o cambio y fuera. Una ubicación puede ser un transmisor y un receptor, pero no los dos al mismo tiempo. (Ver Figura 13).
Figura 13. Direccionalidad de datos Half-Duplex Fuente: Forouzan (2007)
Según la definición de Halsall (1998, p.103), éste se da cuando los dos dispositivos interconectados desean intercambiar información (datos) en forma alternada; por ejemplo, si uno de los dispositivos devuelve datos sólo en respuesta a una solicitud del otro. Los dos dispositivos deben ser capaces de conmutar entre los modos de enviar y recibir después de cada transmisión.
Partiendo con los conceptos citados anteriormente, los investigadores llegan a la conclusión de que las operaciones half-duplex son trabajadas en ambas direcciones más sin embargo no puede ser dada la transmisión y la recepción simultáneamente, es decir, si una estación transmite, no puede recibir al mismo tiempo, así mismo pasa con la segunda estación.
2.5.3. FULL-DUPLEX
Para el autor Harsall (1998, p.104), éste se usa cuando los datos deben intercambiarse entre los dos dispositivos conectados en ambas direcciones al mismo tiempo; por ejemplo, cuando por razones de rendimiento y tiempo, los datos pueden fluir en ambas direcciones de manera independiente. (Ver Figura 14).
Figura 14. Direccionalidad de datos Full-Duplex Fuente: Forouzan (2007)
Por otro lado, según Forouzan (2007, p.31), el modo Full-Dúplex (también llamado dúplex), ambas estaciones pueden enviar y recibir simultáneamente. Este modo se asemeja a una calla de dos sentidos con tráfico que fluye en ambas direcciones al mismo tiempo; las señales que van en cualquier dirección deben compartir la capacidad de enlace. Esta compartición puede ocurrir de dos formas: o bien el enlace debe contener caminos de transmisión físicamente separados, uno para enviar y otro para recibir, o es necesario dividir la capacidad del canal.
Un ejemplo habitual de comunicación full-dúplex es la red de telefonía.
Cuando dos personas están hablando por teléfono, ambas pueden hablar y recibir al mismo tiempo.
Siguiendo las premisas antes citadas, se concluye que las operaciones full-duplex se refieren a la transmisión en ambos sentidos. En otras palabras, a diferencia de las operaciones simplex y half-duplex, ambas estaciones son capaces de transmitir y recibir al mismo tiempo compartiendo la capacidad.
2.6. TÉCNICAS DE MODULACIÓN
El autor Stalling (2004, p.146) explica que la modulación implica la modificación de uno o varios de los tres parámetros fundamentales que caracterizan a la señal portadora: La amplitud, la frecuencia o la fase.
Consecuentemente, hay tres técnicas básicas de codificación, es decir, modulación que transforman los datos digitales en señales analógicas.
Entre ellas están: modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude SHift Keying), modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK, Frequency-Shift Keying) y modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase-Shift Keying). En todos los caso la señal resultante ocupa un ancho de banda centrado en torno a la frecuencia de la portadora.
En la Modulación por Desplazamiento de Amplitud (ASK), los dos valores binarios se representan mediante dos amplitudes diferentes de la portadora.
Es usual que una de las amplitudes sea cero; se representa mediante la presencia de la portadora a amplitud constante y el otro mediante la ausencia de la portadora. EL ASK se usa para la transmisión de datos digitales en fibras ópticas.
La modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), según el autor Couch (1998, p.332), consiste en desplazar la frecuencia de una portadora sinodal desde una frecuencia marca (correspondiente, por ejemplo, al envío de un 1 binario) hasta una frecuencia de espacio (correspondiente al envío de un 0 binario) de acuerdo con la señal banda base digital.
La modulación por desplazamiento de fase (PSK) toma dos valores de fase o más, determinados directamente por la señal de datos binaria (modulación de dos fases) o la combinación de un determinado número de bits de la señal de datos misma (modulación de N fases).La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras.
Con respecto a lo antes citado, se concluye y se añade que la modulación se cataloga como aquellas técnicas que son aplicadas en el transporte de los datos sobre ondas portadoras. Debido a estas técnicas de modulación, es posible el aprovechamiento óptimo del canal a la hora de transmitir una considerable cantidad de datos de manera simultánea. La modulación viene desglosada en varios tipos contribuyen y se encargan de proteger la señal de interferencias y ruidos.
2.7. TÉCNICAS DE ACCESO AL MEDIO
Las técnicas de acceso al medio, también conocidas como control de acceso al medio, son un conjunto de mecanismos y protocolos a través del cual se comparten varios usuarios por un medio de transmisión común.
Pueden dividirse de la siguiente manera:
El acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), según Sendín (2004, p.107), consiste en dividir el volumen espectral disponible (ancho de banda) en una serie de canalizaciones de banda estrecha, llamadas radiocanales o portadoras que serán las que se asignen a los usuarios.
El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) se aplica a señales digitales y consiste en la asignación de una misma frecuencia compartida en intervalos de tiempos sucesivos y cíclicos a los usuarios del sistema.
El acceso múltiple por división de código (CDMA) hace uso de las técnicas de espectro ensanchado o Spread Spectrum, donde a casa señal se
le asigna un código digital (de forma diferente según cuál sea la variante Spread Spectrum utilizada: Direct sequence, Frecuency Hopping, entre otros) que es el que sirve para diferenciar unas comunicaciones de otras.
Partiendo de lo antes expuesto, los investigadores concluyen que los métodos de acceso al medio no son más que un conjunto de reglas o protocolos que definen la manera en que dos o más estaciones comparten un mismo medio de transmisión dentro de un sistema de comunicaciones electrónico. De esa forma, está catalogado en varios tipos.
2.8. TÉCNICAS DE MULTIPLEXACIÓN
El autor Forouzan (2007, p.155) define las técnicas de multiplexación como el conjunto de técnicas que permiten mediante la utilización de diferente métodos la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos.
A medida que se incremente el uso de los datos y de las telecomunicaciones, se incrementa también el tráfico. Se puede hacer frente a este incremento añadiendo líneas individuales cada vez que se necesita un canal nuevo o se pueden instalar enlaces de más capacidad y usarlos para transportar múltiples señales.
Por otro lado, Huidobro (2006, p.31) dice que mediante la técnica de multiplexación, un canal físico de comunicaciones admite varios circuitos lógicos, cada uno transportando un flujo de información de forma
transparente. La información procedente de distintas formas se muestrea y estas muestras se envían alternativamente recomponiéndose la señal en el extremo receptor sin que la información original se vea alterada. Así, se reduce el coste de líneas y módems.
Estos se dividen de la siguiente manera:
La multiplexación por división de frecuencia (FDM) es una técnica analógica que se puede aplicar cuando el ancho de banda de un enlace (en hercios) es mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir. En FDM las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras. A continuación, estas señales moduladas se combinan en una única señal compuesta que será transportada por el enlace.
Las frecuencias portadoras están separadas por un ancho de banda suficiente como para acomodar la señal modulada. Estos rangos del ancho de banda son los canales a través de los que viajan las distintas señales. Los canales deben estar separados por tiras de anchos de banda sin usar para prevenir que las señales se solapen. Además, las frecuencias portadoras no deben interferir con las frecuencias de datos originales.
La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se diseñó para utilizar la capacidad de alta tasa de datos de la fibra óptica. La tasa de datos de la fibra óptica es mayor que la tasa de datos de los cables metálicos. El uso de un cable de fibra óptica para una única línea gasta el ancho de banda
disponible. La multiplexación permite combinar varias líneas en una. El WDM es conceptualmente la misma que FDM, exceptuando que la multiplexación y la demultiplexación utiliza señales luminosas a través de canales de fibra.
La multiplexación por división de tiempo (TDM), es un proceso digital que permite a varias conexiones compartir el gran ancho de banda de un canal.
en lugar de compartir una porción del ancho de banda como en FDM, se comparte el tiempo. Cada conexión ocupa una porción del tiempo en el enlace. El TDM es, en principio, una técnica de multiplexación digital.
Los datos digitales provenientes de varias fuentes se combinan en un enlace de tiempo compartido. Sin embargo esto no significa que las fuentes no puedan producir datos analógicos; los datos analógicos pueden ser muestreados, cambiados a datos digitales y multiplexados utilizando TDM.
Finalmente, los investigadores concluyen que las técnicas de multiplexación con una serie de reglas o protocolos que tienen la capacidad de permitir a N estaciones utilizar un medio de transmisión compartido reduciendo el coste de líneas y módems, de esta manera, se desglosa en varios tipos de multiplexación.
2.9. IEEE 802.11
La academia Cisco (2014) afirma que el estándar de WLAN IEEE 802.11 define cómo se usa la RF en las bandas de frecuencia ISM(Industrial, Scientific and Medical) sin licencia para la capa física y la subcapa MAC de
los enlaces inalámbricos. Con el correr de los años, se desarrollaron varias implementaciones del estándar IEEE 802.11. A continuación, se presentan estos estándares:
2.9.1. IEEE 802.11A
Según la academia Cisco (2014) el estándar 802.11a fue lanzado en 1999, funciona en la banda de frecuencia de 5 GHz, menos poblada, y ofrece velocidades de hasta 54 Mb/s. Posee un área de cobertura relativamente menor y es menos efectivo al penetrar estructuras edilicias ya que opera en frecuencias superiores. Los dispositivos inalámbricos tienen una antena para transmitir y recibir señales inalámbricas. Los dispositivos que funcionan conforme a este estándar no son interoperables con los estándares 802.11b y 802.11g.
2.9.2. IEEE 802.11b
Según la academia Cisco (2014) el estándar 802.11b fue lanzado en 1999, funciona en la banda de frecuencia de 2,4 GHz y ofrece velocidades de hasta 11 Mb/s. Los dispositivos que implementan este estándar tienen un mayor alcance y tienen la particularidad de que pueden penetrar mejor las estructuras edilicias que los dispositivos basados en 802.11a. Los dispositivos inalámbricos tienen una antena para transmitir y recibir señales inalámbricas.
2.9.3. IEEE 802.11g
Según la academia Cisco (2014) el estándar 802.11g fue lanzado en 2003, funciona en la banda de frecuencia de 2,4 GHz y ofrece velocidades de hasta 54 Mb/s. Por lo tanto, los dispositivos que implementan este estándar funcionan en la misma radiofrecuencia y en el mismo rango que 802.11b, pero con el ancho de banda de 802.11a. Los dispositivos inalámbricos tienen una antena para transmitir y recibir señales inalámbricas.
Es compatible con el estándar anterior 802.11b. Sin embargo, cuando admite un cliente 802.11b, se reduce el ancho de banda general.
Actualmente se venden equipos con la especificación 802.11g, con potencias de hasta medio vatio, que permite hacer comunicaciones de más de 50 km con antenas parabólicas o equipos de radio apropiados con la finalidad de crear conexiones punto a punto (PtP) o Punto a Multi- punto(PtMP).
2.9.4. IEEE 802.11n
Según la academia Cisco (2014) el estándar 802.11n fue lanzado en 2009, funciona en las bandas de frecuencia de 2,4 GHz y 5 GHz, y se conoce como “dispositivo de doble banda”. Las velocidades de datos típicas van desde150 Mb/s hasta 600 Mb/s, con un alcance de hasta 70 m (0,5 mi).
Sin embargo, para lograr mayores velocidades, los AP y los clientes inalámbricos requieren varias antenas con tecnología de múltiple entrada
múltiple salida (MIMO). MIMO usa varias antenas como transmisor y receptor para mejorar el rendimiento de la comunicación. Se pueden admitir hasta cuatro antenas. El estándar 802.11n es compatible con dispositivos 802.11a/b/g anteriores. Sin embargo, si se admite un entorno mixto, se limitan las velocidades de datos previstas.
2.9.5. IEEE 802.11ac
Según la academia Cisco (2014) el estándar 802.11ac fue lanzado en 2013, funciona en la banda de frecuencia de 5 GHz y proporciona velocidades de datos que van desde 450 Mb/s hasta 1,3 Gb/s (1300 Mb/s).
Usa la tecnología MIMO para mejorar el rendimiento de la comunicación. Se pueden admitir hasta ocho antenas. El estándar 802.11ac es compatible con dispositivos 802.11a/n anteriores; sin embargo, admitir un entorno mixto limita las velocidades de datos esperadas.
2.10 MODELO TCP/IP
Según Stalling (2007, p.17) existen dos arquitecturas que han sido determinantes y básicas en el desarrollo de los estándares de comunicación:
el conjunto de protocolos TCP/IP y el modelo OSI. TCP/IP es la arquitectura más adoptada para la interconexión de sistemas, mientras que OSI se ha convertido en el modelo para clasificar las funciones de comunicación.
TCP/IP es resultado de la investigación y desarrollo llevados a cabo en la red experimental de conmutación de paquetes ARPANET, financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA), y se denomina globalmente como la familia de protocolos TCP/IP.
Esta familia consiste en una extensa colección de protocolos que se han erigido como estándares de Internet.
El autor Forouzan (2007, p. 55) añade que TCP/IP es una familia de protocolos jerárquico compuesto por módulos interactivos, cada uno de los cuales proporciona una funcionalidad específica, pero que no son necesariamente interdependientes. Mientras el modelo OSI especifica qué funciones pertenecen a cada uno de sus niveles, los niveles de la familia de protocolos TCP/IP contienen protocolos relativamente independientes que se pueden mezclar y hacer coincidir dependiendo de las necesidades del sistema. El término jerárquico significa que cada protocolo de nivel superior esta soportado por uno o más protocolos de nivel inferior.
A continuación se explica con más detalle algunos de los protocolos organizados en sus respectivas capas, los cuales serán de alta influencia en este proyecto de investigación.
2.10.1. CAPA DE APLICACIÓN
Según Forouzan (2007, p. 53), la capa de aplicación permite al usuario, tanto humano como software, acceder a la red. Proporciona las interfaces de
usuario y el soporte para servicios como el correo electrónico, el acceso y la transferencia de archivos remotos, la gestión de datos compartidos y otros tipos de servicios para información distribuida.
Por otra parte, Stalling (2007, p. 18) explica que la capa de aplicación contiene la lógica necesaria para posibilitar las distintas aplicaciones de usuario. Existen varios protocolos residentes en la Capa de Aplicación, entre los cuales se encuentran:
2.10.1.1. FTP
El protocolo FTP (Protocolo de Transferencia de Archivos) según Cisco (2014) fijas las reglas que habilitan a un usuario en un host a acceder y transferir archivos hacia y desde otro host a través de una red. FTP es un protocolo orientado a la conexión por lo cual la entrega de archivos es confiable y con confirmación. Barceló (2008, p. 95) establece que el protocolo FTP se basa en el modelo cliente/servidor y permite la transferencia de ficheros tanto del servidor al cliente, como del cliente al servidor.
Asimismo, permite que un cliente efectúe transferencias directas de un servidor a otro, con lo que se ahorra la necesidad de copiar ficheros del primer servidor al cliente y pasarlos después del cliente al segundo servidor.
Las aplicaciones más comunes de los servidores FTP suelen ser el alojamiento web, en el que sus clientes utilizan el servicio para subir sus
páginas web y sus archivos correspondientes; o como servidor de backup (copia de seguridad) de los archivos importantes que pueda tener una empresa. (Ver Figura 15).
Figura 15. Entorno Cliente/Servidor utilizando el protocolo FTP Fuente: Barceló (2008)
2.10.1.2. DHCP
Según Atelin y Dordoigne (2008, p. 35) DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica de Host) es un protocolo de configuración automática de las opciones TCP/IP para clientes de un entorno NetBIOS.
Con este protocolo es posible asignar dinámicamente una dirección IP, una máscara de red secundaria, una dirección IP de puerta de enlace predeterminada, una dirección IP de servidor DNS, etc. La ventaja es clara,
