cableado estructurado informe (2


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CABLEADO ESTRUCTURADO

Introduccin

En sus inicios se llam teleproceso a la comunicacin de datos,originalmente las terminales slo eran simples traductores de datose impulsos electrnicos y viceversa, tanto para ser enviados a quelos procesara una computadora central como para interpretar, en elotro sentido, los resultados enviados por esa computadora. Alevolucionar el concepto de teleproceso, y sobre todo la tecnologa de informacin,se cuenta con terminales con inteligencia y una serie de funciones adicionales alas primeras, de manera que son capaces de procesar independientemente acierto nivel. Tambin ha crecido la necesidad de interconectar las computadoraspara poner al alcance del usuario un sin nmero de informacin.En su evolucin el teleproceso significa tecnologa de la informacin en su msamplio sentido, ya no slo significa proceso remoto sino que ahora se transfierendatos, imgenes, voz, msica, etc. ya procesados o para procesar.El papel primordial que la computadora ha desempeado ha sido amplio, el granincremento en su capacidad de proceso ha hecho posible que las personas estnactualizadas. Como consecuencia de esta evolucin se marc un paso endireccin de acercar la tecnologa disponible al usuario final, y en ese objetivoexisten una serie de premisas fundamentales hacia los que evoluciona latecnologa y la administracin de la informacin, entre otros: reduccin de tiempo y

costos de captura de la informacin, mejoramiento de la calidad de la informacina mantener en el computador y eficiencia en la oportunidad de la informacin.Un ambiente moderno de negocios debe estar dotado de una infraestructuraflexible en la que todo el movimiento de informacin de la organizacin seatransportado a travs de una plataforma universal. Un sistema bien diseado noslo debe soportar aplicaciones presentes y futuras, sino que adems, debefacilitar los movimientos, cambios y adiciones tanto del personal como de losequipos. En el mundo actual de las telecomunicaciones, se hace evidente lanecesidad de transmitir ms informacin a mayores distancias; para ello esfundamental que los equipos que procesan y transmiten esta informacin sean

accesibles por el usuario en todo momento; el cableado estructurado es piezaclave en facilitar este proceso.DefinicinUn sistema de Cableado estructurado oStructured Cabling System (SCS) es unconjunto de productos de cableado,conectores, y equipos de comunicacin queintegran los servicios de voz, data y video enconjunto con sistema de administracin dentro


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de una edificacin tales como los sistemas de alarmas, seguridad de acceso ysistemas de energa, etc.). En resumen es un cableado para todos los servicios

que implican informacin y control en una edificacin.En un sistema de cableado estructurado, cada estacin de trabajo se conecta a unpunto central, facilitando la interconexin y la administracin del sistema, estadisposicin permite la comunicacin virtualmente con cualquier dispositivo, encualquier lugar y en cualquier momento.

Cableado Estructurado trata de especificar una Estructura o Sistema decableado para empresas y edificios que sean:

Comn y a la vez independiente de las aplicaciones.

Documentada (Identificacin adecuada). Proyectada a largo plazo (> 10 aos).

SCS es una metodologa, basada en estndares, de disear e instalar un sistemade cableado que integra la transmisin de voz, datos y vdeo.

Un SCS propiamente diseando e instalado proporciona una infraestructura decableado que suministra un desempeo predefinido y la flexibilidad de acomodarfuturos crecimientos por un perodo extendido de tiempo.

Por qu Cableado Estructurado?

Menores fallas en la red respecto a un sistema convencional, por lo tanto setiene menos tiempos improductivos.

El 40% de empleados que trabajan en un edificio se mudan cada ao por loque un sistema de cableado estructurado ofrece la simplicidad de la

interconexin temporal para realizar estas tareas rpidamente, en vez denecesitar la instalacin de cables adicionales. El beneficio de hacer el cableado solo una vez con un sistema de Cableado

Estructurado, un sistema de cableado no estructurado har que los costosse escalen continuamente, porque necesitar que se lo actualiceregularmente. Un sistema de cableado estructurado requerir muchasmenores actualizaciones y, por ende, mantendr los costos controlados. Elcosto inicial de un sistema estructurado puede resultar un poco ms alto,pero este har ahorrar dinero durante la vida del sistema.


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Vida til, un sistema de cableado estructurado durara en promedio muchoms que cualquier otro componente de la red; debido a este hecho, la

eleccin de un sistema apropiado de cableado es un aspecto crtico deldiseo de una red. La administracin y gestin de la red es sencilla.

Caractersticas de un Sistema de Cableado EstructuradoEntre las caractersticas generales de un sistema de cableado estructuradodestacan las siguientes:La configuracin de nuevos puestos se realiza hacia el exterior desde un nodocentral, sin necesidad de variar el resto de los puestos. Slo se configuran lasconexiones del enlace particular.Con una plataforma de cableado, los ciclos de vida de los elementos quecomponen una oficina corporativa dejan de ser tan importantes. Las innovacionesde equipo siempre encontrarn una estructura de cableado que -sin grandesproblemas- podr recibirlos. Los ciclos de vida de un edificio corporativo se dividenas:

Estructura del edificio: 40 aos Automatizacin de oficina: 1-2-3 aos Telecomunicaciones: 3-5 aos Administracin de edificio: 5-7 aos

La localizacin y correccin de averas se simplifica ya que los problemas sePueden detectar en el mbito centralizado. Mediante una topologa fsica enestrella se hace posible configurar distintas topologas lgicas tanto en bus comoen anillo, simplemente reconfigurando centralizadamente las conexiones.

Elementos del Cableado Estructurado


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1. rea de trabajo (WA)

Lugar donde se encuentra el personal trabajando con las computadoras,impresoras, etc. En este lugar se instalan los servicios (nodos de datos,telefona, energa elctrica, etc.) En el rea de trabajo se encuentra(generalmente, aunque no es necesario) el Closet de comunicaciones, quees el punto donde se concentran todas las conexiones que se necesitan enel rea de trabajo.Los componentes del rea de trabajo se extienden desde la terminacin delcableado horizontal en la salida de informacin, hasta el equipo en el cualse est corriendo una aplicacin sea de voz, datos, video o control.Normalmente no es de carcter permanente y est diseado para facilitarlos cambios y la reestructuracin de los dispositivos conectados.

2. Cuarto de Telecomunicaciones (TC)Un cuarto de telecomunicaciones es el rea en un edificio utilizada para eluso exclusivo de equipo asociado con el sistema de cableado detelecomunicaciones. El espacio del cuarto de comunicaciones no debe sercompartido con instalaciones elctricas que no sean detelecomunicaciones. El cuarto de telecomunicaciones debe ser capaz de

albergar equipo de telecomunicaciones, terminaciones de cable y cableadode interconexin asociado. El diseo de cuartos de telecomunicacionesdebe considerar, adems de voz y datos, la incorporacin de otros sistemasde informacin del edificio tales como televisin por cable, alarmas,seguridad, audio y otros sistemas de telecomunicaciones.Todo edificio debe contar con al menos un cuarto de telecomunicaciones ocuarto de equipo. No hay un lmite mximo en la cantidad de cuartos detelecomunicaciones que pueda haber en un edificio.

3. Cuarto de Equipos (ER)

En este cuarto se concentran los servidores de la red, el conmutadortelefnico, etc. Este puede ser el mismo espacio fsico que el del closet decomunicaciones y de igual forma debe ser de acceso restringido(generalmente la ltima opcin es la ms frecuente).Los cuartos de equipo se consideran distintos de los cuartos detelecomunicaciones por la naturaleza, costo, tamao y/o complejidad delequipo que contienen. Los cuartos de equipo incluyen espacio de trabajopara personal de telecomunicaciones. Todo edificio debe contener uncuarto de telecomunicaciones o un cuarto de equipo. Los requerimientos


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del cuarto de equipo se especifican en los estndares ANSI/TIA/EIA-568-Ay ANSI/TIA/EIA-569.

4. Cuarto de entrada de servicios (Acometida) (AI)Es el punto donde entran los servicios al edificio y seles realiza una adaptacin para unirlos al edificio yhacerlos llegar a los diferentes lugares del edificio ensu parte interior. (No necesariamente tienen que serdatos, pueden ser las lneas telefnicas, o BackBone que venga de otro edificio, etc.).

5. Cableado Horizontal

El cableado horizontal incorpora el sistema de cableado que se extiendedesde la salida de rea de trabajo de telecomunicaciones (Work AreaOutlet, WAO) hasta el cuarto de telecomunicaciones.

6. Cableado VerticalEl propsito del cableado del backbone es proporcionar interconexionesentre cuartos de entrada de servicios del edificio, cuartos de equipo ycuartos de telecomunicaciones. El cableado del backbone incluye laconexin vertical entre pisos en edificios de varios pisos. El cableado delbackbone incluye medios de transmisin (cable), puntos principales eintermedios de conexin cruzada y terminaciones mecnicas.


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Organismos y normas que rigen para el cableado estructurado

Organismos y Normas

TIA: Telecommunications Industry Association.

Fundada en 1985 despus del rompimiento del monopolio deAT&T. Desarrolla normas de cableado industrial voluntariopara muchos productos de las telecomunicaciones y tiene msde 70 normas preestablecidas.

ISO: International Standards Organization.

Organizacin no gubernamental creada en 1947 a nivel Mundial,de cuerpos de normas nacionales, con ms de 140 pases.

IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos y de Electrnica.

Principalmente responsable por las especificaciones de redes de realocal como 802.3 Ethernet, 802.5 Token Ring, ATM y las normas deGigabit Ethernet.

Estndares y Documentos de Referencia

1. ANSI/TIA/EIA-568-A_Commercial Building Telecommunications CablingStandard (October 1995).

Documento principal que regula todo lo concerniente a sistemas de cableadoestructurado para edificios comerciales.

2. ANSI/EIA/TIA-569_Commercial Building Standards forTelecommunications Pathways and Spaces (October 1990).

Documento que especifica los estndares para los conductos, pasos yespacios necesarios para la instalacin de sistemas estandarizados detelecomunicaciones.

3. ANSI/EIA/TIA-570_Residential and Light Commercial

Telecommunications Wiring Standard (June 1991).

Especifica Normas para la instalacin de Sistemas de Telecomunicaciones enreas residenciales y comerciales de baja densidad.

4. ANSI/TIA/EIA-606_The Administration Standard for theTelecommunications Infrastructure of Commercial building (February 1993).


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Regula y sugiere los mtodos para la administracin de los sistemas detelecomunicaciones. La administracin se refiere a documentacin, Etiquetado,

Planos, Reportes y Hojas de Trabajo.5. ANSI/TIA/EIA-607_Commercial Building Grounding and BondingRequirements for Telecommunications (August 1994).

Regula las especificaciones sobre los sistemas de tierra para equipos detelecomunicaciones.

6. TIA/EIA TSB-67_Transmission Performance Specifications for FieldTesting of Unshielded Twisted-Pair Cabling Systems - Draft (September1995).

Regula las especificaciones de equipos para la prueba, medicin ycertificacin de sistemas de cableado estructurado.

7. TIA/EIA TSB-72_Centralized Optical Fiber Cabling Guidelines - Draft(September 1995).

Regula la instalacin de sistemas centralizados de fibra ptica.

8. TIA/EIA TSB-75_Additional Horizontal Cabling Practices for Open Offices- Draft (June 1996).

Regula lo concerniente a espacios de oficinas abiertos u oficinas con muchomovimiento de personal.

Elementos pasivos de las Redes

1. PATCH PANELEs un arreglo de conectores hembra RJ 45 que se

utiliza para realizar conexiones cruzadas (diferente acable cruzado) entre los equipos activos y elcableado horizontal. Permite un gran manejo yadministracin de los servicios de la red, ya quecada punto de conexin del patch panel maneja elservicio de una salida de telecomunicaciones.


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2. RACK DE COMUNICACIONESEs un gabinete necesario y recomendado para

instalar el patch panel y los equipos activosproveedores de servicios. Posee unossoportes para conectar los equipos con unaseparacin estndar de 19". Pueden estarprovisto de ventiladores y extractores de aire,adems de conexiones adecuadas de energa.Hay modelos abiertos que slo tienen lossoportes con la separacin de 19" y otros mscostosos cerrados y con puerta panormicapara supervisar el funcionamiento de los

equipos activos y el estado de las conexionescruzadas.El objetivo primordial del rack es brindar unaplataforma para centralizar y organizar elcableado, los elementos activos de la red ysus interconexiones.

3. PATCH CORDEs un trozo de cable UTP con dos conectores que seemplea entre un path panel y un elemento de comunicacino entre el jack y la tarjeta de red.

4. UTP (Unshielded Twisted Pair)El cable consiste en 4 pares torcidos y existen varias categorassiendo las tres ms importantes (3, 5 y 5E) utilizadas en transmisinde datos. El cable Categora 5 soporta transmisin de datos hasta

100 Megabytes por segundo.


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Categoras del Cable UTP (par trenzado sin blindaje)

Cableado de categora 1 :

Descrito en el estndar EIA/TIA568B. El cableado de Categora 1se utiliza para comunicacionestelefnicas y no es adecuadopara la transmisin de datos.


El cableado de Categora 2puede transmitir datos a

velocidades de hasta 4 Mbps.


El cableado de Categora 3 se utiliza en redes 10BaseT y puedetransmitir datos a velocidades de hasta 10 Mbps.


El cableado de Categora 4 se utiliza en redes Token Ring y puedetransmitir datos a velocidades de hasta 16 Mbps.


El cableado de Categora 5 puede transmitir datos a velocidades dehasta 100 Mbps. O 100 BaseT

Cableado de categora 6:

Redes de alta velocidad hasta 1Gbps (Equipos)

5. STPEs un cable que a diferencia del UTP posee

blindaje (Shielded Twisted Pair) y es de solo dospares, su utilizacin era principalmente para voz,Ethernet 10 baseT, pero con el advenimiento denuevas aplicaciones que demandaban msvelocidad como Ethernet 100 baseT, la cantidad de cables se convirti enun problemas para seguir siendo utilizado, Su blindaje aunque protege losdatos de interferencia, cosa que no hace el UTP, presenta mayoresprdidas por las capacitancias que se producen entre los conductores y elblindaje.


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6. JACKSon los conectores que se utilizan en la salida de

telecomunicaciones, es el patch panel y en los equiposactivos. Es el conector hembra (DCE) del sistema decableado. Est compuesto por ocho contactos de tipodeslizante dispuestos en fila y recubiertos por una capafina de oro de aproximadamente 50um para dar una menor prdida porreflexin estructural a la hora de operar con el conector macho.

7. PLUGEs el conector macho del sistema de cableado estructurado. Su utilizacinest orientada principalmente hacia los patch cord (cables que une los

equipos activos a los patch panel). Posee tambin ocho contactos y unrecubrimiento en oro. Al igual que al jack, el plug se le exige una muy buenacalidad en los contactos y en la instalacin, ya que es en estos doselementos donde ms problemas se presenta en la puesta en marcha ydurante la operacin normal.


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Algunas recomendaciones para el Diseo de Redes de CableadoEstructurado

Recomendaciones de Cableado1. Hay que evitar que los cables de red estn cerca de los cables de poder(corriente elctrica) no deben ir en la misma canalizacin.

2. No produzca dobleces en los cables con radios menores a cuatro veces eldimetro del cable

3. Si usted ata un grupo de cables juntos, no los ajuste en exceso, esta bienatarlos firmemente, pero no lo haga tanto que se produzcan deformaciones en loscables, su cobertura o trenzado.

4. Mantenga los cables alejados de dispositivos que puedan introducir ruido en losmismos. Aqu hay una lista corta: Fotocopiadoras, equipos de calefaccinelctrica, altavoces, impresoras, Equipos de TV, luces fluorescentes, equipos desoldadura, hornos de microondas, telfonos, ventiladores, ascensores, motores,hornos elctricos, secadoras, lavadoras, etc.)

5. Evite halar los cables UTP (las tensiones no deben exceder las 25 LBS)

6. No coloque cableado UTP en el exterior de los edificios. Esto representa unpeligro debido a los rayos y otros fenmenos elctricos atmosfricos.

7. No emplee grapas para asegurar cables UTP. Emplee la canalizacin adecuadao en el peor caso algn tipo de gancho diseado para cable telefnico o coaxialque puede estar disponible en tiendas especializadas.

Tips para el Diseo de Redes de Cableado EstructuradoSe debe realizar una seleccin del medio a emplear (Cableado UTP, Fibra, etc.)Establecer los cuartos de cableado en lugares de poco trfico de personas(seguridad) en lugares que permitan mantener los estndares de 100 metros de

cableado horizontal.Centralizar o reducir el nmero de los cuartos de cableado, no tienen que sernecesariamente uno por piso.


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Ethernet

Patrn para la conexin entre dos computadoras para que puedan compartir

informacin.

Ethernet es una tecnologa de redes de rea local (LAN) que transmite informacinentre computadores a una velocidad de 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (FastEthernet) 1000 Mbps (Gigabit Ethernet).

Los medios que soporta 10 Mbps son coaxial grueso (thick), coaxialdelgado (thin), par trenzado (twisted-pair) y fibra ptica.

Los medios que soporta 100 Mbps son par trenzado y fibra ptica. Los medios que soporta 1000 Mbps son par trenzado y fibra ptica. 10 GigaBit Ethernet solo soporta fibra ptica para backbones.

I. Caractersticas:

Tecnologa de LAN ampliamente extendida. Simple de instalar. Barata. Mltiples medios fsicos (coaxial, par trenzado, fibra). Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps-10Gbps).


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a) Identificadores IEEE(Tecnologas Ethernet)

La IEEE asign identificadores a los diferentes medios que puedeutilizar Ethernet. Este identificador consta de tres partes:

10Base-T

EEE 802.3i Cables de par trenzado. Topologa fsica en estrella.

Elemento central = Hub

Topologa lgica en bus Transceiver opcional Conector RJ-45


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Cable de par trenzado

Ethernet 10Base-T emplea 2 pares de al menos categora 3

Un par transmisin, otro recepcin

En un hub las posiciones de los pares estn intercambiadas

Para conectar dos PCs directamente se necesita un cable cruzado.

Un puerto de un router es como el de un PC.


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10BaseFL

Fibra ptica (Fiber optic Link)IEEE 802.3

inmune a interferencias electromagnticas

Hasta 2 Km con F.O. multimodo

Usado en:

El backbonede una LAN

Cableado vertical

Larga distancia a un host


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II. Caractersticas de los medios de red utilizados en Ethernet

1) Identifique varias caractersticas de Ethernet durante los primeros aos de suexistencia.

Ethernet histrica

Los cimientos de la tecnologa Ethernet se fijaron por primera vez en 1970mediante un programa llamado Alohanet.

Alohanet era una red de radio digital diseada para transmitir informacin por unafrecuencia de radio compartida entre las Islas de Hawai.Alohanet obligaba a todas las estaciones a seguir un protocolo segn el cual unatransmisin no reconocida requera una retransmisin despus de un perodo deespera breve. Las tcnicas para utilizar un medio compartido de esta manera seaplicaron posteriormente a la tecnologa cableada en forma de Ethernet.

La Ethernet se dise para aceptar mltiples computadoras que seinterconectaban en una topologa de bus compartida.

La primera versin de Ethernet incorporaba un mtodo de acceso al medioconocido como Acceso mltiple por deteccin de portadora y deteccin decolisiones (CSMA/CD). El CSMA/CD administraba los problemas que seoriginaban cuandomltiples dispositivos intentaban comunicarse en un medio fsico compartido.


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Primeros medios Ethernet

Las primeras versiones de Ethernet utilizaban cable coaxial para conectarcomputadoras en una topologa de bus. Cada computadora se conectabadirectamente al backbone. Estas primeras versiones de Ethernet se conocancomo Thicknet (10BASE5) y Thinnet (10BASE2).

La 10BASE5, o Thicknet, utilizaba un cable coaxial grueso que permita logrardistancias de cableado de hasta 500 metros antes de que la seal requiriera unrepetidor. La 10BASE2, o Thinnet, utilizaba un cable coaxial fino que tena undimetro menor y era ms flexible que la Thicknet y permita alcanzar distancias

de cableado de 185 metros.

La capacidad de migrar la implementacin original de Ethernet a lasimplementaciones de Ethernet actuales y futuras se basa en la estructura de latrama de Capa 2, que prcticamente no ha cambiado. Los medios fsicos, elacceso al medioy el control del medio han evolucionado y continan hacindolo. Pero elencabezado y el triler de la trama de Ethernet han permanecido constantes entrminos generales.Las primeras implementaciones de Ethernet se utilizaron en entornos LAN de bajoancho de banda en los que el acceso a los medios compartidos se administrabamediante CSMA y, posteriormente, mediante CSMA/CD. Adems de ser unatopologa de bus lgica de la capa de Enlace de datos, Ethernet tambin utilizabauna topologa de bus fsica. Esta topologa se volvi ms problemtica a medidaque las LAN crecieron y que los servicios LAN demandaron ms infraestructura.

Los medios fsicos originales de cable coaxial grueso y fino se reemplazaron porcategoras iniciales de cables UTP. En comparacin con los cables coaxiales, loscables UTP eran ms fciles de utilizar, ms livianos y menos costosos.

La topologa fsica tambin se cambi por una topologa en estrella utilizandohubs. Los hubs concentran las conexiones.En otras palabras, toman un grupo de nodos y permiten que la red los trate comouna sola unidad. Cuando una trama llega a un puerto, se lo copia a los demspuertos para que todos los segmentos de la LAN reciban la trama. La utilizacindel hub en esta topologa de bus aument la confiabilidad de la red, ya quepermite que cualquier cable falle sin provocar una interrupcin en toda la red. Sinembargo, la repeticin de la trama a los dems puertos no solucion el problemade las colisiones. Ms adelante en este captulo se ver cmo se manejaron las


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cuestiones relacionadas con colisiones en Ethernet mediante la introduccin deswitches en la red.

2) Describa la aparicin del switch LAN como una innovacin clave en la decolisiones en redes basadas en Ethernet.

Servidor-PT PC-PTServidorO PCO


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Switch Un dominio de broadcast

Cada puerto un dominio de colisin Normalmente una estacin ver su trfico y broadcast/multicast Store-and-Forward

Sin colisiones Distancias limitadas solo por la tecnologa Sin lmite de conmutadores entre dos estaciones Capacidad full-duplex Lmite de estaciones es por dominio de colisin Tabla de MACs de tamao limitado

3) Cambio a 1 Gbps y ms

Las aplicaciones que atraviesan enlaces de red a diario ponen a prueba incluso alas redes ms slidas. Por ejemplo, el uso cada vez mayor de servicios de Vozsobre IP (VoIP) y multimedia requiere conexiones ms rpidas que Ethernet de100 Mbps.Gigabit Ethernet se utiliza para describir las implementaciones de Ethernet queofrecen un ancho de banda de 1000 Mbps (1 Gbps) o ms. Esta capacidad secre sobre la base de la capacidad full-duplex y las tecnologas de medios UTP yde fibra ptica de versiones anteriores de Ethernet.


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El aumento del rendimiento de la red es significativo cuando la velocidad detransmisin (throughput) potencial aumenta de 100 Mbps a 1 Gbps y ms.

La actualizacin a Ethernet de 1 Gbps no siempre implica que la infraestructura dered de cables y switches existente debe reemplazarse por completo. Algunosequipos y cableados de redes modernas bien diseadas e instaladas podrantrabajar a mayores velocidades con slo una actualizacin mnima. Estacapacidad tiene el beneficio de reducir el costo total de propiedad de la red.

4) Identifique las caractersticas ms novedosas de Ethernet y describasuutilizacin del cableado y de la topografa de punto a punto

Las mayores distancias de cableado habilitadas por el uso de cables de fibraptica en redes basadas en Ethernet disminuyeron las diferencias entre las LAN ylas WAN. La Ethernet se limitaba originalmente a sistemas de cableado

LAN dentro de un mismo edificio y despus se extendi a sistemas entre edificios.Actualmente, puede aplicarse a travs de toda una ciudad mediante lo que seconoce como Red de rea metropolitana (MAN).


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III. Funciones fsicas y de enlace de datos de Ethernet

1. Estndares e implementacin

Estndares de IEEE

La primera LAN (Red de rea local) del mundo fue la versin original de Ethernet.Robert Metcalfe y sus compaeros de Xerox la disearon hace ms de treintaaos. El primer estndar de Ethernet fue publicado por un consorcio formado porDigital Equipment Corporation, Intel y Xerox (DIX). Metcalfe quera que Ethernetfuera un estndar compartido a partir del cual todos se podan beneficiar, de modoque se lanz como estndar abierto. Los primeros productos que se desarrollaron

a partir del estndar de Ethernet se vendieron a principios de la dcada de 1980.En 1985, el comit de estndares para Redes Metropolitanas y Locales delInstituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE) public los estndares paralas LAN. Estos estndares comienzan con el nmero 802. El estndar paraEthernet es el 802.3. El IEEE quera asegurar que sus estndares fuerancompatibles con los del modelo OSI de la Organizacin Internacional para laEstandarizacin (ISO). Para garantizar la compatibilidad, los estndares IEEE802.3 deban cubrir las necesidades de la Capa 1 y de las porciones inferiores de


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la Capa 2 del modelo OSI. Como resultado, ciertas pequeas modificaciones alestndar original de Ethernet se efectuaron en el 802.3.

Ethernet opera en las dos capas inferiores del modelo OSI: la capa de enlace dedatos y la capa fsica.

2. Describa cmo funciona Ethernet a travs de dos capas del modeloOSI

Ethernet opera a travs de dos capas del modelo OSI. El modelo ofrece unareferencia sobre con qu puede relacionarse Ethernet, pero en realidad seimplementa slo en la mitad inferior de la capa de Enlace de datos, que se conocecomo subcapa Control de acceso al medio (Media Access Control, MAC), y lacapa fsica.

Ethernet en la Capa 1 implica seales, streams de bits que se transportan en losmedios, componentes fsicos que transmiten las seales a los medios y distintastopologas. La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicacin que seproduce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tienelimitaciones.

Tal como lo muestra la figura, Ethernet en la Capa 2 se ocupa de estaslimitaciones. Las subcapas de enlace de datos contribuyen significativamente a la


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compatibilidad de tecnologa y la comunicacin con la computadora. La subcapaMAC se ocupa de los componentes fsicos que se utilizarn para comunicar la

informacin y prepara los datos paratransmitirlos a travs de los medios.

La subcapa Control de enlace lgico (Logical Link Control, LLC) sigue siendorelativamente independiente del equipo fsico que se utilizar para el proceso decomunicacin.


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3. Control de enlace lgico, conexin a las capas superiores

Ethernet separa las funciones de la capa de Enlace de datos en dos subcapasdiferenciadas: la subcapa Control de enlace lgico (LLC) y la subcapa Control deacceso al medio (MAC). Las funciones descritas en el modelo OSI para lacapa de Enlace de datos se asignan a las subcapas LLC y MAC. La utilizacin dedichas subcapas contribuye notablemente a la compatibilidad entre diversosdispositivos finales.Para Ethernet, el estndar IEEE 802.2 describe las funciones de la subcapa LLC yel estndar 802.3 describe las funciones de la subcapa MAC y de la capa fsica. ElControl de enlace lgico se encarga de la comunicacin entre lascapas superiores y el software de red, y las capas inferiores, que generalmente es

el hardware.La subcapa LLC toma los datos del protocolo de la red, que generalmente son un

paquete IPv4, y agrega informacin de control para ayudar a entregar el paqueteal nodo de destino. La Capa 2 establece la comunicacin con las capas superioresa travs del LLC.

El LLC se implementa en el software y su implementacin depende del equipofsico. En una computadora, el LLC puede considerarse como el controlador de laTarjeta de interfaz de red (NIC). El controlador de la NIC (Tarjeta de interfaz dered) es un programa que interacta directamente con el hardware en la NIC parapasar los datos entre los medios y la subcapa de Control de Acceso al medio(MAC).


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4. Control de acceso al medio (MAC)

El Control de acceso al medio (MAC) es la subcapa de Ethernet inferior de la capade Enlace de datos. El hardware implementa el Control de acceso al medio,generalmente en la Tarjeta de interfaz de red (NIC).La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales:Encapsulacin de datosControl de Acceso al medio

Encapsulacin de datosLa encapsulacin de datos proporciona tres funciones principales:

Delimitacin de trama Direccionamiento Deteccin de errores

El proceso de encapsulacin de datos incluye el armado de la trama antes de latransmisin y el anlisis de la trama al momento de recibir una trama. Cuandoforma una trama, la capa MAC agrega un encabezado y un triler a la PDU deCapa 3. La utilizacin de tramas facilita la transmisin de bits a medida que secolocan en los medios y la agrupacin de bits en el nodo receptor.

El proceso de entramado ofrece delimitadores importantes que se utilizan paraidentificar un grupo de bits que componen una trama. Este proceso ofrece unasincronizacin entre los nodos transmisores y receptores.

El proceso de encapsulacin tambin posibilita el direccionamiento de la capa deEnlace de datos. Cada encabezado Ethernet agregado a la trama contiene ladireccin fsica (direccin MAC) que permite que la trama se enve a un nodo dedestino.Una funcin adicional de la encapsulacin de datos es la deteccin de errores.Cada trama de Ethernet contiene un triler con una comprobacin cclica de

redundancia (CRC) de los contenidos de la trama. Una vez que se recibe unatrama, el nodo receptor crea una CRC para compararla con la de la trama. Siestos dos clculos de CRC coinciden, puede asumirse que la trama se recibi sinerrores.

La subcapa MAC controla la colocacin de tramas en los medios y el retiro detramas de los medios. Como su nombre lo indica, se encarga de administrar el


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control de acceso al medio. Esto incluye el inicio de la transmisin de tramas y larecuperacin por fallo de transmisin debido a colisiones.

Topologa lgicaLa topologa lgica subyacente de Ethernet es un bus de multiacceso. Estosignifica que todos los nodos (dispositivos) en ese segmento de la red compartenel medio. Esto significa adems que todos los nodos de ese segmento recibentodas las tramas transmitidas por cualquier nodo de dicho segmento.Debido a que todos los nodos reciben todas las tramas, cada nodo debedeterminar si debe aceptar y procesar una determinada trama. Esto requiereanalizar el direccionamiento en la trama provisto por la direccin MAC.Ethernet ofrece un mtodo para determinar cmo comparten los nodos el accesoal medio. El mtodo de control de acceso a los medios para Ethernet clsica es elAcceso mltiple con deteccin de portadora con deteccin de colisines(CSMA/CD). Este mtodo se describe ms adelante en este captulo.

5. Implementaciones fsicas de Ethernet

La mayor parte del trfico en Internet se origina y termina en conexiones deEthernet. Desde su inicio en la dcada de 1970, Ethernet ha evolucionado parasatisfacer la creciente demanda de LAN de alta velocidad. Cuando se introdujo elmedio de fibra ptica, Ethernet se adapt a esta nueva tecnologa para aprovecharel mayor ancho de banda y el menor ndice de error que ofrece la fibra.


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Actualmente, el mismo protocolo que transportaba datos a 3 Mbps puedetransportar datos a 10 Gbps.

El xito de Ethernet se debe a los siguientes factores: Simplicidad y facilidad de mantenimiento Capacidad para incorporar nuevas tecnologas Confiabilidad Bajo costo de instalacin y de actualizacin

La introduccin de Gigabit Ethernet ha extendido la tecnologa LAN original adistancias tales que convierten a Ethernet en un estndar de Red de reametropolitana (MAN) y de WAN (Red de rea extensa).

Ya que se trata de una tecnologa asociada con la capa fsica, Ethernet especificae implementa los esquemas de codificacin y decodificacin que permiten eltransporte de los bits de trama como seales a travs de los medios. Losdispositivos Ethernet utilizan una gran variedad de especificaciones de cableado yconectores.En las redes actuales, la Ethernet utiliza cables de cobre UTP y fibra ptica parainterconectar dispositivos de red a travs de dispositivos intermediarios como hubsy switches.Dada la diversidad de tipos de medios que Ethernet admite,la estructura de la

trama de Ethernet permanece constante a travs de todas sus implementacionesfsicas. Es por esta razn que puede evolucionar hasta cumplir con los requisitosde red actuales.


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IV. Switches Ethernet en lugar de hubs en una LAN

Ethernet antigua: Utilizacin de hubs

En secciones anteriores, vimos cmo la Ethernet clsica utiliza medioscompartidos y control de acceso al medio basado en contenciones. La Ethernetclsica utiliza hubs para interconectar los nodos del segmento de LAN. Los hubsno realizan ningn tipo de filtro de trfico. En cambio, el hub reenva todos los bitsa todos los dispositivos conectados al hub. Esto obliga a todos los dispositivos dela LAN a compartir el ancho de banda de los medios.

Adems, esta implementacin de Ethernet clsica origina a menudo grandesniveles de colisiones en la LAN. Debido a estos problemas de rendimiento, estetipo de LAN Ethernet tiene un uso limitado en las redes actuales. Lasimplementaciones de Ethernet con hubs se utilizan generalmente en la actualidaden LAN pequeas o LAN con pocos requisitos de ancho de banda.

El hecho de que los dispositivos compartan medios crea problemas significativos amedida que la red crece. La figura ilustra algunas de los problemas que aqu sepresentan.

EscalabilidadEn una red con hubs, existe un lmite para la cantidad de ancho de banda que losdispositivos pueden compartir. Con cada dispositivo que se agrega al mediocompartido, el ancho de banda promedio disponible para cada dispositivodisminuye. Con cada aumento de la cantidad de dispositivos en los medios, elrendimiento se ve degradado.

LatenciaLa latencia de la red es la cantidad de tiempo que le lleva a una seal llegar a

todos los destinos del medio. Cada nodo de una red basada en hubs debe esperaruna oportunidad de transmisin para evitar colisiones. La latencia puedeaumentar notablemente a medida que la distancia entre los nodos se extiende. Lalatencia tambin se ve afectada por un retardo de la seal en los medios, como astambin por el retardo aadido por el procesamiento de las seales mediante hubsy repetidores. El aumento de la longitud de los medios o de la cantidad de hubs yrepetidores conectados a un segmento origina una mayor latencia. A mayorlatencia, mayor probabilidad de que los nodos no reciban las seales iniciales, loque aumenta las colisiones presentes en la red.


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Falla de redDebido a que la Ethernet clsica comparte los medios, cualquier dispositivo de la

red puede potencialmente ocasionar problemas para otros dispositivos. Sicualquier dispositivo conectado al hub genera trfico perjudicial, puede verseimpedida la comunicacin de todos los dispositivos del medio. Este trficoperjudicial puede deberse a una velocidad incorrecta o a los ajustes de full-duplexde la NIC.

ColisionesSegn el CSMA/CD, un nodo no debera enviar un paquete a menos que la redest libre de trfico. Si dos nodos envan paquetes al mismo tiempo, se produceuna colisin y los paquetes se pierden. Entonces, ambos nodos envan una seal

de congestin, esperan una cantidad de tiempo aleatoria y retransmiten suspaquetes. Cualquier parte de la red en donde los paquetes de dos o ms nodospuedan interferir entre ellos se considera como un dominio de colisiones.Una red con una gran cantidad de nodos en el mismo segmento tiene un dominio

de colisiones mayor y, generalmente, ms trfico. A medida que aumenta lacantidad de trfico en la red, aumentan las posibilidades de colisin.Los switches brindan una alternativa para el entorno basado en contenciones de laEthernet clsica.


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V. Comparacin y diferenciacin del uso de switches Ethernet en lugar

de hubs en una LAN

Ethernet, utilizacin de switches

En los ltimos aos, los switches se convirtieron rpidamente en una partefundamental de la mayora de las redes. Los switches permiten la segmentacinde la LAN en distintos dominios de colisiones. Cada puerto de un switchrepresentaun dominio de colisiones distinto y brinda un ancho de banda completo al nodo o alos nodos conectados a dicho puerto.

Con una menor cantidad de nodos en cada dominio de colisiones, se produce unaumento en el ancho de banda promedio disponible para cada nodo y se reducenlas colisiones.Una LAN puede tener un switch centralizado que conecta a hubs que todavabrindan conectividad a los nodos. O bien, una LAN puede tener todos los nodosconectados directamente a un switch. Estas topologas se ilustran en la figura.En una LAN en la que se conecta un hub a un puerto de un switch, todava existeun ancho de banda compartido, lo que puede producir colisiones dentro delentorno compartido del hub. Sin embargo, el switch aislar el segmento y limitar

las colisiones para el trfico entre los puertos del hub.Los nodos se conectan directamente


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En una LAN en la que todos los nodos estn conectados directamente al switch, el

throughput de la red aumenta notablemente.

Las tres principales razones de este aumento son: Ancho de banda dedicado a cada puerto Entorno libre de colisiones Operacin full-duplex

Estas topologas fsicas en estrella son esencialmente enlaces punto a punto.

Ancho de banda dedicadoCada nodo dispone del ancho de banda de los medios completo en la conexin

entre el nodo y el switch. Debido a que un hub replica las seales que recibe y lasenva a todos los dems puertos, los hubs de Ethernet clsica forman un buslgico. Esto significa que todos los nodos deben compartir el mismo ancho debanda para este bus.Con los switches, cada dispositivo tiene una conexin punto a punto dedicada

entre el dispositivo y el switch, sin contencin de medios.A modo de ejemplo, pueden compararse dos LAN de 100 Mbps, cada una de ellascon 10 nodos. En el segmento de red A, los 10 nodos se conectan a un hub. Cadanodo comparte el ancho de banda de 100 Mbps disponible. Esto ofrece unpromedio de 10 Mbps para cada nodo. En el segmento de red B, los 10 nodos seconectan a un switch. En este segmento, los 10 nodos tienen el ancho de bandacompleto de 100 Mbps disponible.Incluso en este ejemplo de red pequea, el aumento del ancho de banda essignificativo. A medida que la cantidad de nodos aumenta, la discrepancia entre elancho de banda disponible para las dos implementaciones aumentasignificativamente.

Entorno libre de colisiones

Una conexin punto a punto dedicada a un switch tambin evita contenciones demedios entre dispositivos, lo que permite que un nodo funcione con pocascolisiones o ninguna colisin. En una red Ethernet clsica de tamao moderadoque utiliza hubs, aproximadamente entre el 40% y el 50% del ancho de banda seconsume en la recuperacin por colisiones.En una red Ethernet con switch, en la que prcticamente no hay colisiones, el

gasto destinado a la recuperacin por colisiones se elimina casi por completo.Esto le ofrece a la red con switches tasas de throughput significativamentemejoradas.


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Funcionamiento full-duplex

La utilizacin de switches tambin le permite a una red funcionar como entorno deEthernet full-duplex. Antes de que existieran los switches, la Ethernet slo era half-duplex. Esto implicaba que en un momento dado un nodo podatransmitir o recibir. Con la caracterstica full-duplex habilitada en una red Ethernetcon switches, los dispositivos conectados directamente a los puertos del switchpueden transmitir y recibir simultneamente con el ancho de banda completo delos medios.La conexin entre el dispositivo y el switch est libre de colisiones. Estadisposicin efectivamente duplica la velocidad de transmisin cuando se la

compara con la half-duplex.Por ejemplo, si la velocidad de la red es de 100 Mbps, cada nodo puede transmitir

una trama a 100 Mbps y, al mismo tiempo, recibir una trama a 100 Mbps.

cableado estructurado informe (2

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