2. Protocolo LAN
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2.1 Introducción a LANs (I) LAN: red de datos de alta velocidad, tolerante a fallas,
cubre área geográfica pequeña, conectan estaciones de trabajo, impresoras, PCs, etc. permitiendo acceso compartido a dispositivos y aplicaciones, intercambio compartido a dispositivos y aplicaciones, intercambio de archivos, etc.
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2.1 Introducción a LANs (II)Las redes LAN podemos dividirlas en: LAN tradicionales: IEEE 802.3, IEEE 802.4 y
IEEE 802.5 (Ethernet, Token Bus y Token Ring). LAN rápidas: Fast Ethernet, 100VGAnyLAN, LAN rápidas: Fast Ethernet, 100VGAnyLAN,
FDDI, ATM, Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet.
LAN inalámbricas.
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2.2 Protocolos LANs y Modelo OSI
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2.3 Topologías LAN
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2.4 El Medio Físico Medios guiados
Cables metálicos: coaxiales, pares trenzados
Cables de fibra óptica: monomodo y Cables de fibra óptica: monomodo y multimodo
Medios no guiados
Enlaces InfrarojosEnlaces de RadioEnlaces Vía Satélite
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Velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas
Medio Velocidad (Km/s)
Vacío o aire 300.000
Cobre 200.000 (aprox.)
La velocidad de propagación impone un retardo mínimo en la transmisión de información
¿Éste es el único retardo a considerar?
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Cobre 200.000 (aprox.)
Fibra Óptica 180.000 (aprox.)
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Problemas de la transmisión de señales en cables metálicos Atenuación
La señal se reduce con la distancia debido a: Calor (resistencia)
Emisión electromagnética al ambiente Emisión electromagnética al ambiente La pérdida por calor es menor cuanto más
grueso es el cable La pérdida por emisión electromagnética es
menor cuanto más apantallado está el cable La atenuación aumenta con la frecuencia
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Atenuación A 10 MHz la potencia de la señal en un cable RG-58
(coaxial fino) se reduce a:
la mitad en 75m (-3 dB) la cuarta parte en 150m (-6 dB) la cuarta parte en 150m (-6 dB) la octava parte en 225m (-9 dB)
La atenuación del cable RG-58 a 10 MHz es de 4 dB/100m.
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Problemas de la transmisión de señales en cables metálicos
Desfase. Variación de la velocidad de propagación de la señal en función de la frecuencia.
Interferencia electromagnética:
Externa. Solo es importante en cable no apantalladoapantallado
De señales paralelas: crosstalk. La diafonía puede deberse al NEXT o FEXT
El efecto de crosstalk aumenta con la frecuencia
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Crosstalk
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La señal inducida en cables vecinos se propaga
en ambas direcciones
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Near end Crosstalk (NEXT)
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NEXT lo produce la señal inducida que vuelve y es percibida en el lado del emisor
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Far end crosstalk (FEXT)
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FEXT lo produce la señal inducida que es percibida en el lado receptor. Es mas débil que el NEXT
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Componentes del Crosstalk: FEXT y NEXT El FEXT y el NEXT aumentan con la frecuencia. El NEXT es más fuerte que el FEXT porque la
intensidad de la señal inducida en el extremo cercano es mayor.es mayor.
Si se usa una frecuencia distinta en cada sentido el NEXT no genera problemas
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Reduciendo el Crosstalk
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Atenuación y Crosstalk Atenuación: compensar con emisor más potente o
receptor más sensible. Crosstalk (NEXT) impone limitación en el uso de
estas técnicas A medida que aumenta la frecuencia la atenuación A medida que aumenta la frecuencia la atenuación
y el crosstalk aumentan. Para un cable dado existe una frecuencia a la cual la
intensidad del crosstalk es comparable a la señal, esa es la frecuencia máxima aprovechable y fija su BW
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Señal recibida = señal atenuada del emisorRuido = NEXT (principalmente)
Transmisor
Interferencia externa (despreciable)
Señal
La relación señal/ruido
Receptor
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Transmisor
Receptor
Host Switch/Hub
Señal
NEXT
Transmisión de la señal en una conexión LAN sobre cable de pares trenzados
Receptor
Transmisor
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Se necesita más señal (electrones azules y morados) que NEXT (electrones grises)
Tx Rx
Señal
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Rx
Host
Tx
Switch/Hub
Señal
¡Problemas!
NEXT NEXT
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ACR La calidad de un cable para transmitir una señal viene
dada por la razón entre atenuación y crosstalk, que se denomina ACR (Attenuation Crosstalk Ratio)
El ACR refleja el margen de seguridad con que funciona el cable (rango dinámico)funciona el cable (rango dinámico)
La atenuación y el crosstalk son medibles con los equipos certificadores de redes. El ACR se calcula.
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ACR
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Cable coaxial Es el que tiene menor atenuación y menor
interferencia. La impedancia puede ser de 50 o 75 Ω
50 Ω: usado en redes locales Ethernet (10BASE2 y 10BASE5)10BASE5)
75 Ω: usado en conexiones WAN y redes CATV (Community Antenna TeleVision)
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Cable coaxial
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Usado en sistema telefónico Los pares van trenzados para minimizar
interferencias Inadecuado para largas distancias por la atenuación Según el apantallamiento puede ser:
Cable de pares trenzados (I)
Según el apantallamiento puede ser:
UTPSTPFTP o ScTP
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Cable de pares trenzados (II)
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Cable de pares trenzados (II)
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Categorías de cables de pares trenzados
Cat. Vuelta/m f (MHz) Bit Rate (Mbps)
1 0 N.E. No se utiliza
2 0 1 1 (2 pares)
3 10-16 16 100 (2 pares)
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3 10-16 16 100 (2 pares)
4 16-26 20 100 (2 pares)
5 26-33 100 1000 (4 pares)
5e 80-100 100 1000 (4 pares)
6 250 4000 (4 pares)
7 600 10000 (4 pares)
7a 1000 40000 (4 pares)
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Cat5e es un estándar
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Conectores Cat7
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Cableado estructurado (I) 1984: AT&T pierde juicio de monopolio telecomunicaciones
en USA. 1985: primeros sistemas de cableado integrado LANs pasan
de usar cable coaxial al cable de pares 1991: aparecen estándares de cableado estructurado EIA/TIA
568 e ISO/IEC 11801. Ambos estándares son muy similares, aunque difieren en algunos detalles, especialmente en aunque difieren en algunos detalles, especialmente en nomenclatura.
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“Chicote”
Enlace básico
(max. 90 m) Roseta
“Chicote” Patch panel
Cableado estructurado (II)
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Rack de
comunicaciones
Enlace = enlace básico + Chicotes
max. 100 mSwitch/Hub
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Cableado estructurado (III)
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Formas estándar de cablear conector RJ45
1 3 42 6 7 85 1 3 42 6 7 85
Par 3
Par 2
Par 1 Par 4 Par 2
Par 3
Par 1 Par 4
B/V V B/N A B/A N B/M M B/N N B/V A B/A MB/MV
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T568A T568B
Colores: Par 1: A y B/A (Azul y Blanco/Azul)
Par 2: N y B/N (Naranja y Blanco/Naranja)
Par 3: V y B/V (Verde y Blanco/Verde)
Par 4: M y B/M (Marrón y Blanco/Marrón)
10/100 BASE-T usa:
1-2 para TX
3-6 para RX
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Cómo Hacer un Cable
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Cómo Hacer un Cable
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Cómo Hacer un Cable
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Fibras ópticas+ Mayor ancho de banda, mayor capacidad
+ Mucho menor atenuación, mayor alcance
+ Inmune a las interferencias radioeléctricas
+ Tasa de errores muy baja+ Tasa de errores muy baja
- Costo más elevado
- Manipulación más compleja y delicada
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Fibras ópticas
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Fibras ópticas Transmisión simplex, dúplex requiere dos fibras Dos tipos de diodos:
LED: corto alcance y bajo costoLáser: largo alcance y costo elevadoLáser: largo alcance y costo elevado
Dos tipos de fibras:
Multimodo: 62,5/125 µm o 50/125 µm Monomodo: 9/125 µm
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Ley de Snell
Postulados del Modelo de Rayo de la luz:
1. La luz viaja en forma de rayo. Estos rayos son emitidos por fuentes y pueden ser observados cuando ellos alcanzan un detector óptico.
2. Un medio óptico está caracterizado por una cantidad
mc
cn =
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2. Un medio óptico está caracterizado por una cantidad n≥1 llamado Índice de Refracción.
3. En un medio no-homogéneo, el índice de refracción n posee dependencia espacial. Es decir, n(x,y,z). En un medio homogéneo, n es constante en ese espacio.
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Ley de Snell
( ) ( )2211 sinsin θθ ⋅=⋅ nn
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Ejemplo: Aire (in) – Agua
( ) ( )2211 sinsin θθ ⋅=⋅ nn
n1 Ángulo 1 n2 Ángulo 2
1,01 0 1,33 0
1,01 1 1,33 0,759382191
1,01 2 1,33 1,518666527
1,01 3 1,33 2,277755027
1,01 4 1,33 3,036549461
1,01 5 1,33 3,794951224
1,01 6 1,33 4,552861209
1,01 7 1,33 5,3101796811,01 7 1,33 5,310179681
1,01 8 1,33 6,066806148
1,01 9 1,33 6,822639233
1,01 10 1,33 7,577576542
1,01 20 1,33 15,05415641
1,01 30 1,33 22,31555543
1,01 40 1,33 29,219169
1,01 45 1,33 32,47994957
1,01 50 1,33 35,57534569
1,01 60 1,33 41,12704471
1,01 70 1,33 45,53859607
1,01 80 1,33 48,42195091
1,01 90 1,33 49,43624017
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El primer medio es Aire y el segundo es Agua.
Note que el Ángulo 2, es más pequeño que el ángulo 1
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Ejemplo: Agua (in) - AireCuidado: Aquí el índice de refracción del Agua es mayor que el índice de refracción del Aire.
Notemos que el rayo Trasmitido esta más alejado
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Trasmitido esta más alejado que el rayo incidente.
Calculemos…
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Ejemplo: Agua (in) - Aire
n1 Ángulo Incidente n2 Ángulo Refractado
1,33 0 1,01 0
1,33 10 1,01 13,21846025
1,33 20 1,01 26,76777527
1,33 30 1,01 41,17700075
1,33 40 1,01 57,81779209
1,33 45 1,01 68,58990345
1,33 46 1,01 71,276675
1,33 47 1,01 74,3386229
1,33 48 1,01 78,06018695
1,33 49 1,01 83,48135438
1,33 49,1 1,01 84,28622314
1,33 49,2 1,01 85,22103274
1,33 49,3 1,01 86,38398741
1,33 49,4 1,01 88,15792256
1,33 49,5 1,01 Error!!
1,33 50 1,01 Error!!
1,33 60 1,01 Error!!
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Algo paso entre el ángulo
49,4 y 49,5
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Reflexión Total Interna TIR
=
1
2arcsinn
n
cθ
El ángulo donde se produjo el problema se le conoce como Ángulo Critico
Al Fenómeno que se produce después de ese ángulo se le conoce
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Al Fenómeno que se produce después de ese ángulo se le conoce como Reflexión Total Interna TIR
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Reflección Total Interna
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![Page 46: 2. Protocolo LAN](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051216/563db84a550346aa9a925503/html5/thumbnails/46.jpg)
Reflección Total InternaSi se refleja una vez, Se puede reflejar muchas más…
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![Page 47: 2. Protocolo LAN](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051216/563db84a550346aa9a925503/html5/thumbnails/47.jpg)
Fibra Óptica Básica
Esta es la esencia de la fibra óptica, un sistema de dos índices de refracción distintos, donde el del núcleo es mayor que el del cladding. Fibra Monomodo: Core <12 µµm ; Cladding ~ 125 µµm Fibra Multimodo: Core 50-200 µµm ; Cladding 125-400 µµm
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![Page 48: 2. Protocolo LAN](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051216/563db84a550346aa9a925503/html5/thumbnails/48.jpg)
Apertura Numérica. NA.
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![Page 49: 2. Protocolo LAN](https://reader033.fdocuments.co/reader033/viewer/2022051216/563db84a550346aa9a925503/html5/thumbnails/49.jpg)
Apertura Numérica. AN. Si los fabricantes nos proporcionan la apertura
numérica, fácilmente podemos obtener el ángulo máximo de aceptación de la luz.
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Pérdidas por deformaciones
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Microbending Macrobending
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Tipos de fibras ópticas
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¿Cuál es Cuál?
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Multimodo Fiber Optic Single Mode Fiber Optic
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Dispersión en fibras ópticas En multimodo con luz normal el haz se produce un
ensanchamiento del pulso debido a los diferentes haces de luz que viajan por la fibra.
El efecto es proporcional a la velocidad y a la distancia. El efecto es proporcional a la velocidad y a la distancia. Se mide por el parámetro ancho de banda
Sólo es importante en conexiones de alta velocidad
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Característica LED Láser
Velocidad máxima Baja (622 Mbps) Alta (10 Gbps)
Fibra Multimodo Multimodo y Monomodo
Comparación de emisores defibra óptica LED y láser
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Monomodo
Distancia Hasta 2 Km Hasta 160 Km
Vida media Larga Corta
Sensibilidad a la temperatura
Pequeña Elevada
Costo Bajo Alto
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Atenuación
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La ventana utilizada depende del tipo de aplicación
Vent Modo d (Km) Costo Usos
1ª
(850nm)
Multi 0,1 – 2 Bajo LAN
Alcance y usos de la fibra óptica
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2ª
(1310 nm)
Multi 0,5 - 2 Medio LAN
2ª
(1310 nm)
Mono 40 Alto LAN, WAN
3ª
(1550 nm)
Mono 160 Muy alto WAN
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Factores que influyen en la atenuación de un trayecto de fibra óptica Distancia a cubrir
“Chicotes”, empalmes y soldaduras
Curvas cerradas en la fibra
Suciedad en los conectores Suciedad en los conectores
Variaciones de temperatura
Envejecimiento de los componentes
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Fibra vs cobre (I) La fibra tiene mayor ancho de banda La fibra no presenta el problema de crosstalk, EMI o
corrosión La fibra es más delgada y liviana La fibra es más delgada y liviana La fibra es difícil de intervenir La fibra es unidireccional La fibra es bastante más cara
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Fibra vs cobre (II) Se recomienda utilizar fibra cuando:
Se conectan edificios diferentesSe usan velocidades altas o muy altasSe usan distancias de más de 100 mSe requiere máxima seguridadSe atraviesan atmósferas corrosivasSe corre el riesgo de tener fuerte EMI
Caso contrario, cobre es más barato…
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Medios No Guiados Enlaces de radio Enlaces de microondas Infrarrojos Satélite Satélite
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Enlaces de radio (I)Ventajas
Fáciles de generar Permiten viajar distancias largas Atraviesan edificios Atraviesan edificios Omnidireccionales
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Enlaces de radio (II)Desventajas
Problemas atmosféricos EMI Ancho de banda bajo Ancho de banda bajo Requieren licencia gubernamental
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Enlaces Microondas (I)Ventajas
Económicos Acceso a diversos lugares Transmisión direccional Transmisión direccional Mejor ancho de banda que enlaces de radio
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Enlaces Microondas (II)Desventajas
Requieren línea de vista Requieren muchos repetidores No atraviesan edificios No atraviesan edificios Costo de mantención
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Infrarrojos
Ventajas
Baratos Buen ancho de banda (dependiendo de la Buen ancho de banda (dependiendo de la
aplicación) No requieren antena Relativamente direccionales No necesitan licenciaDesventajas
Corta distancia No atraviesan objetos
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SatélitesVentajas
Gran ancho de banda Permiten llegar a cualquier parteDesventajasDesventajas
Presentan retardo apreciable Costo elevado Problemas de seguridad Sensibles al clima
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