Redes de comunicacionesContenido

Redes e interredes

Redes locales

Redes de rea extensa

Casos prcticos

Redes localesDefinicin

Una Red Local es una

RED

LOCAL

RED: Red de computadores

LOCAL: Computadores prximos fsicamente

LAN: Local Area Network

Distancias cortas (01 a 25 km)

Alta velocidad (1 a 100 Mbps)

Baja tasa de errores (10-8 a 10-11)

Red privada (no pblica)

Redes localesCaractersticas

Redes localesCriterios de clasificacin

Topologa

Medio fsico

Tecnologa de transmisin

Protocolo de acceso al medio

Topologas

Topologas

Estrella Anillo

rbolBus

CABLEADO EN ESTRELLA

BUS Concentrador decableado

Concentrador decableado

Bus cableado en estrella

Anillo cableado en estrella

CABLEADO EN ESTRELLA

VENTAJAS

l Facilidad de precableado de edificios en construccin l Facilidad de instalacin en edificios construidos l Facilidad de expansin l Facilidad de mantenimiento

INCONVENIENTES

l Mayor longitud de cables (mayor coste) l Mayor congestin de cables

Medios fsicos

Par trenzado

Cable coaxial

Fibra ptica

Radio

Microondas

Satlite

Guiados No Guiados

PAR TRENZADO

l Descripcin fsica - Par de cables aislados y trenzados (arrollados en espiral) - Cables de cobre o de cobre y acero (para mayor rigidez mecnica) - Frecuentemente agrupados en cables multipares ( de 4 a 3000 pares)

l Caractersticas tpicas de transmisin - Repetidores cada 2 a 10 Km. - Ancho de banda: 1-100 Mhz. - Velocidad de transmisin: 10-100 Mbps

PAR TRENZADO

l Conectividad - Punto a punto (mas usual) - Multipunto (pocas estaciones)

l Inmunidad al ruido - Sensible al ruido electromagntico - Presenta problemas de diafona - Se puede proteger usando una malla externa - El trenzado reduce la interferencia de baja frecuencia

l Coste - Es el medio mas barato en coste por metro

Uso de pantallas Sin apantallar (UTP: Unshielded Twisted Pair). Ms fcil

de instalar y mantener. Apantallado (STP: Shielded Twisted Pair). Mejores

caractersticas elctricas: mayor velocidad.

Tipo de cables UTP

PAR TRENZADO

UTP-3 UTP-5

Uso Telefonaconvencional

Cableado de edificios(alta calidad)

Paso detrenza

7-10 cm. 05-1 cm.

Velocidadmxima

16 Mbps. 100 Mbps.

CABLE COAXIAL

l Descripcin fsica

- Conductor interior rodeado coaxialmente, pero aislado, por otro conductor exterior. El conjunto se asla del entorno mediante un dielctrico

l Caractersticas tpicas de transmisin

- Repetidores cada 1 a 10 Kmts. - Ancho de banda: 400-1000 MHz. - Velocidad de transmisin: 500 Mbps.

CABLE COAXIAL

- Conectividad

- Punto a punto y multipunto - Numero de repetidores para: l Coaxial de 50 ohm. en banda base: cientos l Coaxial de 75 ohm. en banda base: decenas l Coaxial de 75 ohm. en banda ancha: Miles

- Inmunidad al ruido

Mejor que la del par trenzado para altas frecuencias

- Coste

Intermedio entre el par trenzado y la fibra ptica

FIBRA PTICA

l Descripcin fsica

- Ncleo (fibra muy fina de vidrio o plstico) capaz de conducir la luz

- Revestimiento (vidrio o plstico de propiedades pticas diferentes a las del ncleo)

- Cubierta (funda protectora de plstico)

FIBRA PTICA

l Caractersticas de la transmisin

- Transmisin de un rayo de luz portador de una seal por medio de la reflexin interna en la fibra

- La transmisin de luz se realiza mediante un diodo emisor de luz normal (LED) o de un diodo emisor de luz lser. La longitud de onda de la luz emitida influye en las caractersticas de la transmisin

l El LED es mas barato y menos potente l El lser es mas potente y mas caro. l El lser no debe mirarse directamente

- La recepcin de la luz y su conversin a energa elctrica se realiza mediante dispositivos foto- elctricos tales como el fotodiodo u otros.

FIBRA PTICATipos de fibra

- Multimodo l De salto de ndice (ndice de refraccin) l De ndice gradual

- Monomodo Ncleo muy delgado

MultimodoSalto de ndice

MultimodoIndice gradual

FIBRA PTICA

Fibra multimodo de salto de ndice

Fibra multimodo de ndice gradual

Fibra monomodo

Fuente de luz

Ancho debanda

Conexiones

Aplicacionestpicas

Coste

Dimetro delncleo (micras)

Dimetro delrevestimiento

Atenuacin(dB/Km)

LED o lser

200 MHz/km

Difciles

Enlace decomputadores

Moderado

50 a 125

125 a 440

6

LED o lser

3 GHz/km

Difciles

Lneas telef.media dist.

Alto

50 a 125

125 a 440

05 a 4

Lser

50 GHz/km

Difciles

Lneas telf.gran distancia

Muy alto

2 a 8

15 a 60

0.2 a 2

Multimodosalto de ndice

Multimodondice gradual Monomodo

FIBRA PTICA

FIBRA PTICA

l Otras caractersticas de transmisin (valores tpicos)

- Repetidores cada 10 a 100 Km. - Ancho de banda: 2 GHz. - Velocidad de transmisin mxima: 2 Gbps

l Inmunidad al ruido

- La transmisin no resulta afectada por interferencias electromagnticas

l Coste

- Mayor que el del par trenzado y el coaxial en pts/mt - Menor que el del par trenzado y el coaxial en pts/bps

CRITERIOS DE ELECCIN DEL MEDIO

l Topologa

l Capacidad de transmisin (bps)

l Fiabilidad

l Tipos de informacin que puede transmitir (datos, voz, TV)

l Condiciones del entorno (ruido, humedad, ...)

l Coste

RESUMEN DEL PAR TRENZADO

l Barato y fcil de manejar

l De menor ancho de banda y velocidad que el coaxial

l Apropiado para redes locales en un solo edificio con trafico moderado de informacin.

l Ejemplo tpico: Oficinas con terminales, PC's y estaciones de trabajo inteligentes, con unos pocos minicomputadores departamentales

RESUMEN DEL COAXIAL

l Ms caro que el par trenzado pero de mayor capacidad

l Ms difcil manejo que el par (rigidez, peso, conexiones)

l El ms apropiado para la mayora de las redes locales, excepto aquellas en la que abunden terminales no inteligentes, o en las que el trfico sea intenssimo

l Ejemplo tpico: Entidades con elevado numero de minis o mainframes, perifricos comunes de alta velocidad (discos, cintas, ...), etc.

RESUMEN DE LA FIBRA PTICA

l La ms cara pero de grandes prestaciones

l Principalmente til en conexiones punto a punto

l Especialmente apropiada para redes en anillo

l Manipulacin muy especializada (derivaciones, conexiones)

l Perdidas de potencias en conexiones

l Apropiada para ser usada como medio de interconexin de gran velocidad de redes de menores prestaciones.

Relaciones topologa-medio

Medio

Par trenzado

Coaxial Banda Base

Coaxial Banda Ancha

Fibra ptica

Bus rbol Anillo EstrellaTopologa

TECNOLOGAS DE TRANSMISIN

Banda base

Seales digitales

Uso total del ancho de banda

Bidireccional

Topologa en bus

Distancia: pocos kilmetros

Banda ancha

Seales analgicas (modem)

Posibilidad de multiplexar enfrecuencia datos, voz, vdeo.

Unidireccional

Topologa en bus o rbol

Distancia: decenas de km.

TECNOLOGAS DE TRANSMISIN

Transmite en f1

Recibe en f1

Transmite en f1

Recibe en f2

Transmite enambas direcciones

Convertidor defrecuencia(headend)

Convertidorde frecuencia

pasivo

Banda ancha con doble cable

Banda ancha con division de frecuencia

Banda base

MODELO OSI PARA REDES LOCALES

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Enlace

FsicoFsico

LLC

MAC

ENLACE DE DATOS EN REDES LOCALES

Subnivel LLCFuncin: Transformar un canalreal en uno virtual libre deerrores

lDeteccin/correccin erroreslSincronismo de tramalControl de flujolGestin del trafico en lnealVirtualizacin canal contra:

- Alteracin de tramas - Perdida de tramas - Duplicacin de tramas

Subnivel MACFuncin: Control de acceso almedio fsico

lGestin del acceso a un mediol compartido

- Multifuente - Multidestino

TCNICAS DE MAC

l CONTIENDA

Existe lucha entre los nodos por conseguir el medio

l SELECCION

Se le concede acceso al medio a cada nodo segn diversas tcnicas

l RESERVA

Cada nodo tiene reservado un "trozo" del medio fsico

TECNICAS DE CONTIENDA

l ALOHA

l Testeo de portadora (CSMA) - No persistente (CSMA-NP) - 1 persistente (CSMA-1P) - p persistente (CSMA-pP)

l Testeo de portadora con deteccin de colisiones (CSMA/CD) - No persistente (CSMA/CD-NP) - 1 persistente (CSMA/CD-1P) - p persistente (CSMA/CD-p)

CSMA: Carrier Sense Multiple Access

CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

ALOHA

ALOHA

l Un nodo transmite siempre que quiere l Puede haber colisiones l Si hay colisiones - Los nodos emisores se dan cuenta - Esperan un tiempo aleatorio - Vuelven a transmitir

ALOHA TROCEADO (SLOTTED ALOHA)

l Existe una seal periodica de sincronismo l Solo se puede transmitir una trama al llegar dicha seal l El resto de cuestiones igual que ALOHA

CSMA

El CSMA aade al ALOHA que:

Antes de transmitir se comprueba si el canal esta libre o no.

El CSMA/CD aade al CSMA que:

En el momento que se detecta una colisin se para la transmisin

TECNICAS DE SELECCIN

l Un nodo accede al medio cuando es seleccionado para ello

l No existen colisiones

l La tcnica mas usual es el sondeo (polling):

- Lista Un nodo central va "pasando lista" y concediendo permiso a los dems nodos

- Hub-polling Un nodo inicial (el central) le da permiso al siguiente, y este al siguiente y asi sucesiva- mente

- Paso de testigo (token-passing) n En bus: token bus n En anillo: token ring

TECNICAS DE SELECCINPaso de testigo

l En bus (token bus)

Es un "hub-polling" descentralizado

l En anillo (token ring) - No existen mensajes explicitos de un nodo a otro para concesion de permiso - Un testigo (token: patron de bits) pasa de un nodo a otro - Si al recibir el testigo un nodo tiene algo que transmitir n Primero envia el mensaje n Despues envia el testigo

TOKEN BUS

A

B

C

D

R=CT=D

R=BT=A

R=AT=B

R=DT=C

TOKEN RING

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

Tokenlibre

Tokenlibre

Datos

Datos

lEl transmisor (A) busca un token librelLo cambia por un token ocupado y le

aade los datos

lEl receptor (C) copia los datos

lEl transmisor genera un token libredespus de recibir la cabecerade su anterior mensaje

1)

2)

3)

2)

3)

1)

PROBLEMAS DEL PASO DE TESTIGO

El protocolo de paso de testigo debe resolver:

l La inicializacin del anillo lgico l La inclusin de un nuevo nodo l La desconexin del nodo actual l Los errores lgicos

- En bus: n Direcciones duplicadas (dos nodos creen que es su turno) n Anillo lgico roto (ningn nodo cree que es su turno)

- En anillo: n Perdida del testigo n Trama no retirada

CSMA/CD vs. TOKEN BUS

Ventajas

l Algoritmo simplel Uso muy extendidol Buenas prestaciones conl trafico bajo y moderadol Acceso al medio equitativo

l Excelente prestacionesl incluso con trafico elevadol Acceso al medio regulablel Retardos deterministas

Inconvenientes

l Requiere deteccin colisionesl Tamao de paquete mnimol Malas prestaciones conl trafico elevadol Retardos no deterministas

l Algoritmo complejol Tecnologa emergente

CSMA/CD

TOKEN BUS

BUS EN BANDA BASE

Componentes de una red local en bus en banda base

l Controlador

l Cable del transceptor

l Transceptor

l Cable de 50 ohmios (coaxial)

l Terminadores de 50 ohmios

l Repetidores

BUS EN BANDA BASEEspecificaciones redes IEEE

Parmetro

Velocidad

Long. segmento (max)

Alcance de la red

Nodos por segmento

Dist. nodos (min)

Dimetro del cable

10Base-5

10 Mbps

500 m

2500 m

100

2.5 m

0.4 in

10Base-2

10 Mbps

185 m

1000 m

30

0.5 m

0.25 in

BUS EN BANDA BASEArquitectura Ethernet e implementacin tpica

Interfaz

estacin

Encaps.

datos

Gestin

lnea

Codifica y

decodifica

Transmitey

recibe

Controlador Transceptor

Coaxial

Al bus de E/S

Cabletransceptor

Enlace datos

Nivel fsico

Niveles sup.

BUS EN BANDA BASEConfiguracin tpica

Terminador

Repetidor

Controlador

Transceptor

Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T

HUB

Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T

HHUB

IHUBIHUB

Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T

Estrella con pares trenzadosIEEE 100Base-T

2 UTP clase 5 2 STP

100Base-TX

2 fibras pticas

100Base-FX

100Base-X

4 UTP clase 3 o 5

100Base-T4

100Base-T

Estrella conmutadaConmutador (Switch)

HHUB

IHUBIHUB

Conmutador

Estrella conmutadaLAN ATM

155 Mbps

ConmutadorATM

HHUB

IHUBIHUB

Estrella conmutadaLAN ATM

155 Mbps

ConmutadorATM

Conmutadorde acceso

Conmutadorde acceso

Estrella conmutadaLAN ATM

155 Mbps

155 Mbps

622 Mbps622 Mbps

ConmutadorATM

ConmutadorATM

ConmutadorATM

Conmutadorde accesoConmutador

de acceso

Conmutadorde accesoConmutador

de accesoConmutador

de acceso

BUS EN BANDA ANCHA

Componentes de una red local en bus en banda ancha:

l Controlador (incluye modem)

l Cable del acoplador

l Acoplador

l Cable de 75 ohmios (coaxial)

l Terminadores de 75 ohmios

l Amplificador de seal

l Splitter

BUS EN BANDA ANCHA

Ida

Vuelta

Ida

Vuelta

Acoplador CableCable

Splitter

Cable

Cable

Cable

Estacion

BUS EN BANDA ANCHADivisin de frecuencias

Subdivisin

Medio-divisin

Alta divisin

Cable dual

5 a 30 MHz

5 a 116 MHz

5 a 174 MHz

40 a 400 MHz

54 a 400 MHz

168 a 400 MHz

232 a 400 MHz

40 a 400 MHz

25 MHz

111 MHz

169 MHz

360 MHz

Formato Banda de ida Banda de vuelta Ancho de banda

BUS EN BANDA ANCHADistribucin tpica del espectro

0

50

100

150

200

250

300

350

MHz

100 canales 64 Kbps

Canales de TV 2-6

10 canales T1

Canales de TV 7-13

5 canales 5 Mbps

5 circuitos cerrados TV

BUS EN BANDA ANCHATipos de acceso al canal

Modem Modem Modem Modem

F0 F1 F0 F1

Modem Modem Modem Modem

Modem Modem Modem Modem

F0.....FN F0.....FN

F0F0F0F0

DEDICADO

CONMUTADO

MLTIPLE

....

....

....

F0 F0.....FN

BANDA BASE versus BANDA ANCHA

Ventajas

Mas barato (no usa modem)Tecnologa ms simpleFcil de instalar

Alta capacidadTipo de trafico mltipleConfiguraciones mas flexiblesMayor rea de coberturaTecnologa CATV muy madura

Desventajas

Un solo canalCapacidad limitadaDistancia limitada

Coste del modemComplejidad de instalacinComplejidad de mantenimientoRetardo de propagacin doble

Banda base

Banda ancha

REDES EN ANILLOl El anillo consiste en un cierto numero de repetidores, cada uno de los cuales esta conectado a otros dos por enlaces unidireccionales, formando en conjunto un bucle cerrado

l Los datos son enviados bit a bit alrededor del anillo, de un repetidor al siguiente

l Cada repetidor recibe, regenera y retransmite cada bit

l Las redes en anillo trabajan normalmente en banda base

Estacin

Repetidor

REDES EN ANILLOEstados del repetidor

ESTADO DE ESCUCHA l Mira el mensaje l Lo retransmite l Lo pasa a la estacin

ESTADO DE TRANSMISIN l Enva mensaje l Recibe mensaje - El mismo que enva (reconocimiento automtico) - De otras estaciones (lo almacena y retransmite)

ESTADO DE BYPASS l Aisla fallos l Desconecta estaciones no activas l Se realiza mediante rels

A laestacin

De laestacin

Retardo de 1 bit

A laestacin

De laestacin

A laestacin

De laestacin

REDES EN ANILLOVentajas e inconvenientes

VENTAJAS l Enlaces punto a punto - Mayor distancia entre nodos - Posibilidad de usar fibra ptica - Facilidad de diseo y mantenimiento l Facilidad de aislar y solucionar averas l Fcil deteccin de estaciones con direccin duplicada l Mayores prestaciones con trafico elevado: no colisiones

INCONVENIENTES l Vulnerabilidad de los cables l Vulnerabilidad ante fallos en el repetidor l Difcil localizacin de averas l Difcil instalacin/ampliacin l Alteracin del sincronismo de los datos l Limitaciones de tamao por fiabilidad y alteracin del sincronismo (varios cientos de estaciones) l Difcil inicializacin y tratamiento de errores

REDES EN ANILLOAnillo con cableado en estrella

Estacin

Repetidor

REDES EN ANILLO

El concentrador de cableado soluciona o alivia algunos delos inconvenientes de las redes en anillo

l Vulnerabilidad de los cables (ALIVIADO) l Vulnerabilidad ante fallos en el repetidor (ALIVIADO) l Difcil localizacin de averas (SOLUCIONADO) l Difcil instalacin/ampliacin (SOLUCIONADO) l Alteracin del sincronismo de los datos l Limitaciones de tamao por fiabilidad y alteracin del sincronismo (varios cientos de estaciones) l Difcil inicializacin y tratamiento de errores

Los inconvenientes que aade esta solucin son:

l Fiabilidad dependiente del concentrador l Mayor longitud de cables

REDES EN ANILLOUso de varios concentradores

lMejora la fiabilidadlDisminuye la longitud de los cables

REDES EN ANILLOUso de varias redes unidas por un puente

Puente

REDES EN ANILLOVentajas e inconvenientes del uso de puentes

VENTAJAS

l Incrementa el numero de estaciones l Mejora las prestaciones (divide el trafico) l Mejora la fiabilidad

INCONVENIENTES

l No existe reconocimiento automtico de mensajes l Posible despilfarro si existe mucho trafico entre los anillos conectados al puente

REDES EN ANILLORedes en anillo con varios puentes

Puente 1

Puente 2 Puente 3

REDES CON FIBRA PTICA

VENTAJAS

l Mayor ancho de banda/velocidad l Tamao reducido l Peso ligero l Menor atenuacin l Inmunidad electromagntica l Menor numero de repetidores

INCONVENIENTES

l Mayor coste (en fibra y en equipos) l Mayor dificultad de instalacin y manipulacin (derivaciones, conexiones, ...)

REDES CON FIBRA PTICAEstrella pasiva

l Varias fibras fundidas juntas

l Divisin equitativa de la potencia de entrada entre cada una de las salidas

l Numero limitado de estaciones/fibras de salida (pocas decenas)

Estrella

pasiva

Estacin

Estacin

Estacin

....

....

.

.

.

REDES CON FIBRA PTICAEstrella activa (FIBERNET II)

Estacin

EstacinEstacin

Estacin Estacin

Estacin

Estrella

activa

Detectorcolisiones

LED

LED

LED

Tx

Tx

Tx

Rx opt

Rx opt

Rx opt

Rx

Rx

Rx

ESTRELLA ACTIVA

X R

FIBERNET II: 10 MbpsS/NET: 20 Mbps

REDES CON FIBRA PTICAFDDI y FDDI-II

l FDDI: Fiber Distributed Data Interfacel Norma ANSI X3T9.5l Velocidad: 100 Mbpsl Distancia: 200 Kml Numero de estaciones: 1000l Emisin por LED (seguridad fsica)l Topologa: doble anillo (con o sin cableado en estrella)

REDES CON FIBRA PTICAConfiguracin tpica con FDDI

Anillo FDDI

REDES CON FIBRA PTICAConexiones en bus

Detectorptico Decodif. Codif.

Fuentede luz

Fibra

ptica

Fibra

ptica

Nodo

CONEXION ACTIVA

O/E

Receptor

E/O

Transmisor

Fibra ptica

CONEXIN PASIVA Nodo

REDES CON FIBRA PTICAConfiguraciones en bus

Conectoractivo

Conectoractivo

Conectoractivo

Doble

fibra

Doble

fibra

Conectorpasivo

Conectorpasivo

Conectorpasivo

Conectorpasivo

Conectorpasivo

Conectorpasivo

Nodo Nodo Nodo

NodoNodoNodo

Nodo Nodo Nodo

Fibra

nica

BUSACTIVO

BUSPASIVOLINEAL

BUSPASIVO

EN BUCLE

NORMATIVA IEEE 802 (ISO 8802)

Aplicacin

Presentacin

Sesin

Transporte

Red

Enlace

FsicoFsico

LLC

MAC

802.2

802.3

CSMA/CD

BUS

802.4

TOKEN

BUS

802.5

TOKEN

RING

802.1

La red de la Universidad

155 Mbps

155 Mbps

Com.ATM

Com.ATM

Com.ATM

CACA

CA

CACA

CA CACA

CA

Rectorado

ReinaMercedes 1

ReinaMercedes 2

INF1 INF2

La red de la Facultad

Com.ATM

CA

R

Com.ATM

CA

R

LANESecretara

LANEBiblioteca

LANEProfesores

LANEAlumnos

Red ATM

H

H

H

H

H

H

H

H

155 MbpsReinaMercedes 1

ReinaMercedes 2

INF1 INF2

10/100 base T

La red de alumnos

CA H CAH

S S S S

SCortafuegos

Red deprcticas

Com.ATM

Com.ATM

10/100 base T

La red en cifras

Usuarios 3000 alumnos,120 profesores,30 administr.

Mquinas Total 475

1 servidor general (RISC-6000)

4 servidores especficos en WS

5 servidores especficos en PC