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Modelo OSI y TCP IP parte 1 - Monografía



 
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Capas Enlace de Datos. Comunicación Física. HDLC (High-level Data Link Control). LAN (Local Area Network). WAN (Wide Area Network). Power Sum. Niveles de Implantación Comunicaciones



2.    Introducción



2.1.    Modelo OSI Introducción



Las siglas O.S.I. cuyo significado es Open System Interconnection o, en castellano, Interconexión de Sistemas Abiertos, se formó en el año 1983 y es el resultado del trabajo de la ISO (International Standard Organization) para la estandarización internacional de los protocolos de comunicación como necesidad de intercambiar información entre sistemas heterogéneos,  entre sistemas cuyas tecnologías son muy diferentes entre sí , llevó a la ISO a buscar la manera de regular dicho intercambio de información.

Se consideró que los protocolos y modelos de la OSI llegarían a dominar las comunicaciones entre computadores, reemplazando eventualmente las
implementaciones particulares de protocolos así como a modelos rivales tales como TCP/IP o el Protocolo de Control de Transmisión y Protocolo Internet.

Pero esto no ha sucedido así, aunque se han desarrollado muchos protocolos de utilidad dentro del contexto de OSI, el modelo de las siete capas en su conjunto no ha prosperado. Por el contrario, la arquitectura TCP/IP se ha convertido en la dominante.

No tenemos que descartar que la agencia que se encargó de esta tarea, la ISO consiguió obtener grandes avances en lo dedicado a la comunicación entre los computadores aunque su trabajo se extiende desde 1946 hasta hoy día con el objetivo de promociar el desarrollo de normalizaciones que abarcan un gran abanico de materias siguiendo a su vez unas determinadas normas para la creación de un estándar ISO.

2.1.1.    Capas del Modelo OSI



El comité de la ISO definió una serie de capas y servicios realizados por cada una de esas capas que podemos ver a continuación de forma esquemática :

- NIVEL 7:    APLICACIÓN  : Provee servicios generales relacionados con aplicaciones (p.ej.:         transmisión de ficheros)
- NIVEL 6:    PRESENTACIÓN : formato de datos (p.ej : ASCII)
- NIVEL 5:    SESIÓN : Coordina la interacción en la sesión (diálogo) de los usuarios
- NIVEL 4:    TRANSPORTE : Provee la transmisión de datos confiable de punto a punto
- NIVEL 3:    RED : Enruta unidades de información
- NIVEL 2:    ENLACE DE DATOS : Provee intercambio de datos entre los dispositivos del mismo medio
- NIVEL 1:    FÍSICO :  Transmite un flujo de bits a través del medio físico

3.    Modelo OSI



Detalle técnico de las capas del modelo OSI.

3.1.    CAPA FÍSICA



La capa física abarca el conjunto físico propiamente dicho del que consta toda comunicación y también abarca las reglas por las cuales pasan los bits de uno a otro. Sus principales características son las siguientes :

Mecánicas:

relaciona las propiedades físicas del interfaz con el medio de transmisión. A veces,  incluye la especiflcación de un conector que une una o más señales del conductor,  llamadas circuitos.

Eléctricas:

relaciona Ia representación de los bits (por ejemplo, en términos de niveles de tensión) y Ia tasa de transmisi6n de datos. Maneja voltajes y pulsos eléctricos.

Funcional:

especifica las funciones realizadas por los circuitos individuales del interfaz físico entre un sistema y el medio de transmisión.

De procedimiento:

especifica Ia secuencia de eventos por los que se intercambia un flujo de bits a través del medio físico.

3.2.    CAPA DE ENLACE DE DATOS


Mientras Ia capa física proporciona solamente un servicio bruto de flujo de datos, Ia de enlace de datos intenta hacer el enlace físico seguro y proporciona medios para activar,  tener y desactivar el enlace. El principal servicio proporcionado por Ia capa de enlace de datos a las superiores es el de detección de errores y control. Así con un protocolo de Ia capa de enlace de datos completamente operacional, Ia capa adyacente superior puede suponer
transmisión libre de errores en el enlace. Sin embargo, si Ia comunicación es entre dos sistemas que no están directamente conectados, Ia conexión constará de varios enlaces de datos unidos, cada uno operando independientemente. De este modo no se libera a la capa superior de la responsabilidad del control de errores.

3.3.    CAPA DE RED



La capa de red proporciona los medios para la transferencia de información entre los sistemas finales a través de algún tipo de red de comunicación. Libera a las capas superiores de la necesidad de tener conocimiento sobre la transmisión de datos subyacente y las tecnologías de conmutación utilizadas para conectar los sistemas. En esta capa, el sistema computador está envuelto en un diálogo con la red para especificar la dirección de destino y solicitar ciertas facilidades de la red, como prioridad.

Existe un espectro de posibilidades  para que las facilidades de comunicación intermedias sean gestionadas por la capa de red. En un extremo, existe en enlace punto a punto (from point to point) directo entre las estaciones. En este caso, no existe Ia necesidad de una capa de red ya que Ia capa de enlace de datos puede proporcionar las funciones necesarias de gestión del enlace. Lo siguiente puede ser un sistema conectado a través de una única red, coma una red de conmutación de circuitos a de conmutación de paquetes.

En el otro extremo, dos sistemas finales podrían desear comunicarse, pero sin estar conectados ni siquiera a la misma red. Pero están conectados a redes que, que directa o indirectamente, están conectadas unas a otras. Este caso requiere el uso de alguna técnica de interconexión entre redes.

3.4.    CAPA DE TRANSPORTE



La capa de transporte proporciona un mecanismo para intercambiar datos entre sistemas finales. El servicio de transporte orientado a conexión asegura que los datos se entregan libres de errores, en secuencia y sin pérdidas o duplicados. La capa de transporte puede estar relacionada con Ia optimización del uso de los servicios de red y proporcionar una calidad del servido solicitada. Por ejemplo, Ia entidad de sesión puede especificar tasas de error aceptables, retardo máximo, prioridad y seguridad.

El tamaño y Ia complejidad del protocolo de transporte dependen de cómo seguras o inseguras sean las redes y sus servicios. De acuerdo a esto, ISO ha creado una familia de 5 estándares de protocolos de transporte, cada uno orientado a los diferentes servicios subyacentes. En Ia arquitectura de protocolos TCP/IP, existen dos protocolos comunes de Ia capa de transporte: el orientado a conexión TCP y el no orientado a conexión UDP (User Datagram Protocol).


3.5.    CAPA DE RED



La capa de red proporciona los medios para la transferencia de información entre los sistemas finales a través de algún tipo de red de comunicación. Libera a las capas superiores de la necesidad de tener conocimiento sobre la transmisión de datos subyacente y las tecnologías de conmutación utilizadas para conectar los sistemas. En esta capa, el sistema computador está envuelto en un diálogo con la red para especificar la dirección de destino y solicitar ciertas facilidades de la red, como prioridad.

Existe un espectro de posibilidades  para que las facilidades de comunicación intermedias sean gestionadas por la capa de red. En un extremo, existe en enlace punto a punto (from point to point) directo entre las estaciones. En este caso, no existe Ia necesidad de una capa de red ya que Ia capa de enlace de datos puede proporcionar las funciones necesarias de gestión del enlace. Lo siguiente puede ser un sistema conectado a través de una única red, coma una red de conmutación de circuitos a de conmutación de paquetes.

En el otro extremo, dos sistemas finales prodrían desear comunicarse, pero sin estar conectados ni siquiera a la misma red. Pero están conectados a redes que, que directa o indirectamente, están conectadas unas a otras. Este caso requiere el uso de alguna técnica de interconexión entre redes.


3.6.    CAPA DE TRANSPORTE



La capa de transporte proporciona un mecanismo para intercambiar datos entre sistemas finales. El servicio de transporte orientado a conexión asegura que los datos se entregan libres de errores, en secuencia y sin pérdidas o duplicados. La capa de transporte puede estar relacionada con Ia optimización del uso de los servicios de red y proporcionar una calidad del servido solicitada. Por ejemplo, Ia entidad de sesión puede especificar tasas de error aceptables, retardo máximo, prioridad y seguridad.

El tamaño y Ia complejidad del protocolo de transporte dependen de cómo seguras o inseguras sean las redes y sus servicios. De acuerdo a esto, ISO ha creado una familia de 5 estándares de protocolos de transporte, cada uno orientado a los diferentes servicios subyacentes. En Ia arquitectura de protocolos TCP/IP, existen dos protocolos comunes de Ia capa de transporte: el orientado a conexión TCP y el no orientado a conexión UDP (User Datagram Protocol).


3.7.    CAPA DE SESIÓN



Las cuatro capas más bajas del modelo OSI proporcionan un medio para el intercambio rápido y seguro de datos. Aunque para muchas aplicaciones este servicio básico es insuficiente. Por lo tanto , se tuvo que mejorar algunos aspectos proporcionando unos mecanismos para controlar el diálogo entre aplicaciones en sistemas finales. En muchos casos, habrá poca o ninguna necesidad de la capa de sesión, pero para algunas aplicaciones, estos servicios se utilizan.
Los servicios clave proporcionados por la capa de sesión incluyen los siguientes puntos :

Disciplina de Diálogo :

esta puede ser simultánea en dos sentidos o fullduplex o alternada en los dos sentidos  o semi-duplex.

Agrupamiento:

El flujo de datos se puede marcar para definir grupos de datos. Por ejemplo, una tienda de venta  al por menor esta transmitiendo datos de ventas a una oficina regional, estos se pueden marcar para indicar el final de los datos de ventas de cada departamento. Esto indicaría al computador que finalice Ia cuenta de totales para ese  departamento y comience una nueva cuenta para el departamento siguiente.

Recuperación :

Ia capa de sesión puede proporcionar un mecanismo de puntos de  comprobación, de forma que si ocurre algún tipo de fallo entre puntos de comprobación, Ia entidad  de sesión puede retransmitir todos los datos desde el último punto de comprobación.


3.8.    CAPA DE PRESENTACIÓN


La capa de presentación define el formato de los datos que se van a intercambiar entre las aplicaciones y ofrece a los programas de aplicación un conjunto de servicios de transformación de datos. La capa de presentación define Ia sintaxis utilizada entre entidades de aplicación y proporciona los medios para Ia selección y las subsecuentes modificaciones de Ia representación utilizada. Algunos ejemplos de los servicios específicos que se podrían realizar en esa capa son los de compresión y encriptado de datos.

3.9.    CAPA DE APLICACIÓN



La capa de aplicación proporciona un medio a los programas de aplicación para que accedan al entorno OSI. Esta capa contiene funciones de administración y generalmente mecanismos útiles para admitir aplicaciones distribuidas. Además, se considera que residen en esta capa las aplicaciones de uso general como transferencia de ficheros correo electrónico y acceso terminal a computadores remotos.

4.    Capa I “Física”



4.1.    Medio Físico


En el clima actual de los negocios, el tener un sistema confiable de cableado para comunicaciones es tan importante como tener un suministro de energía eléctrica en el que se pueda confiar, por lo tanto es el  fundamento de cualquier sistema de información. Diez años atrás, el único cable utilizado en las “redes” de cableado de edificios, era el cable tipo POTS, o cable regular para teléfono, instalado por la compañía de teléfonos local. El conjunto de cables POTS era capaz de manejar comunicaciones de voz, pero para poder apoyar las comunicaciones de datos, se tenía que instalar un segundo sistema privado de cables. Hasta no hace mucho, los sistemas privados independientes eran aceptables. Pero, en el mercado actual ávido de información, el poder proveer de comunicaciones de voz y de datos por intermedio de un sistema de cableado estructurado universal es un requisito básico de los negocios. Además, ya que la comunicación en redes se hace más compleja, - más usuarios comparten dispositivos periféricos, se efectúan más tareas de misión crítica sobre las redes, y crece la necesidad de acceso más rápido a la información -, más importante se vuelve entonces una buena infraestructura para esas redes. El primer paso necesario hacia la adaptabilidad, flexibilidad, y longevidad de las redes actuales, comienza con el cableado estructurado.
Es vital que el cableado de comunicaciones sea capaz de soportar una variedad de aplicaciones, y dure lo que dura la vida de una red. Si ese cableado es parte de un sistema bien diseñado de cableado estructurado, esto permite la fácil administración de traslados, adiciones, y cambios, así como una migración transparente a nuevas topologías de red. Por otra parte, los sistemas de “preocúpese hasta que lo necesite”, hacen un problema de los traslados, cambios, y adiciones, y hacen difícil la implantación de nuevas topologías de red. Los problemas con la red ocurren más frecuentemente, son más difíciles de localizar, y tardan más en resolverse. Cuando las comunicaciones de los sistemas fallan, los empleados y los activos de las empresas se paralizan, causando pérdida de ingresos y ganancias. Aún peor, la imagen ante clientes y proveedores puede afectarse adversamente.
En éste trabajo de investigación se  presentan  las ventajas de utilizar normas basadas en el sistema de cableado estructurado. También, se cubrirá una breve perspectiva histórica del cableado estructurado, una revisión de las normas actuales, tipos de medio y criterios de rendimiento, diseño del sistema y recomendaciones de instalación.


¿Qué es un sistema de cableado?



Un sistema de cableado da soporte físico para la transmisión de las señales asociadas a los sistemas de voz, telemáticos y de control existentes en un edificio o conjunto de edificios (campus). Para realizar esta función un sistema de cableado incluye todos los cables, conectores, repartidores, módulos, etc. necesarios.
Un sistema de cableado puede soportar de manera integrada o individual los siguientes sistemas:

- Sistemas de voz
- Centralitas (PABX), distribuidores de llamadas (ACD)
- Teléfonos analógicos y digitales, etc.
- Sistemas telemáticos
- Redes locales
- Conmutadores de datos
- Controladores de terminales
- Líneas de comunicación con el exterior, etc.
- Sistemas de Control
- Alimentación remota de terminales
- Calefacción, ventilación, aire acondicionado, alumbrado, etc.
- Protección de incendios e inundaciones, sistema eléctrico, ascensores
- Alarmas de intrusión, control de acceso, vigilancia, etc.

En caso de necesitarse un sistema de cableado para cada uno de los servicios, al sistema de cableado se le denomina específico; si por el contrario, un mismo sistema soporta dos o más servicios, entonces se habla de cableado genérico.
El resto de esta guía se limita a los Sistemas de Cableado genéricos debido a la mayor flexibilidad que ofrecen respecto a soluciones específicas. Esta guía tampoco incluye comunicaciones inalámbricas por no utilizar un soporte físico (cobre, fibra óptica) para la transmisión.

4.1.1.    Tipos de cables



El funcionamiento del sistema cableado deberá ser considerado no sólo cuando se están apoyando  necesidades actuales sino también cuando se anticipan necesidades futuras. Hacer esto permitirá la migración a aplicaciones de redes más rápidas sin necesidad de incurrir en costosas actualizaciones de sistema de cableado. Los cables son el componente básico de todo sistema de cableado existen diferentes tipos de cables. La elección de uno respecto a otro depende del ancho de banda necesario, las distancias existentes y el coste del medio.
Cada tipo de cable tiene sus ventajas e inconvenientes; no existe un tipo ideal. Las principales diferencias entre los distintos tipos de cables radican en la anchura de banda permitida (y consecuentemente en el rendimiento máximo de transmisión), su grado de inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y la relación entre la amortiguación de la señal y la distancia recorrida.
En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser utilizados para el cableado en el interior de edificios o entre edificios:

- Coaxial
- Par Trenzado (2 pares)
- Par Trenzado (4 pares)
- Fibra Óptica

(De los cuales el cable Par Trenzado(2 y 4 pares)  y la Fibra Óptica son reconocidos  por la norma ANSI/TIA/EIA-568-A  y el Coaxial se acepta pero no se recomienda en instalaciones nuevas)
A continuación se describen las principales características de cada tipo de cable, con especial atención al par trenzado y a la fibra óptica por la importancia que tienen en las instalaciones actuales, así como su implícita recomendación por los distintos estándares asociados a los sistemas de cableado.

4.1.1.1.    Cable Coaxial



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Este tipo de cable esta compuesto de un hilo conductor central de cobre rodeado por una malla de hilos de cobre. El espacio entre el hilo y la malla lo ocupa un conducto de plástico que separa los dos conductores y mantiene las propiedades eléctricas. Todo el cable está cubierto por un aislamiento de protección para reducir las emisiones eléctricas. El ejemplo más común de este tipo de cables es el coaxial de televisión.
Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive.
Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.


Existen dos tipos de cable coaxial:



- Thick (grueso).

Este cable se conoce normalmente como “cable amarillo”, fue el cable coaxial utilizado en la mayoría de las redes. Su capacidad en términos de velocidad y distancia es grande, pero el coste del cableado es alto y su grosor no permite su utilización en canalizaciones con demasiados cables. Este cable es empleado en las redes de área local conformando con la norma 10 Base 2.

- Thin (fino).

Este cable se empezó a utilizar para reducir el coste de cableado de la redes. Su limitación está en la distancia máxima que puede alcanzar un tramo de red sin regeneración de la señal. Sin embargo el cable es mucho más barato y fino que el thick y, por lo tanto, solventa algunas de las desventajas del cable grueso. Este cable es empleado en las redes de área local conformando con la norma 10 Base 5

4.1.1.2.    Par Trenzado



Es el tipo de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos, terminales y ordenadores sobre el mismo cableado, ya que está habilitado para comunicación  de datos permitiendo frecuencias más altas transmisión. Con anterioridad, en Europa, los sistemas de telefonía empleaban cables de pares no trenzados.
Cada cable de este tipo está compuesto por una serie de pares de cables trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes. Normalmente una serie de pares se agrupan en una única funda de color codificado para reducir el número de cables físicos que se introducen en un conducto. El número de pares por cable son 4, 25, 50, 100, 200 y 300. Cuando el número de pares es superior a 4 se habla de cables multipar.

Tipos de cables de par trenzado:



- No blindado.

Es el cable de par trenzado normal y se le referencia por sus siglas en inglés UTP (Unshield Twiested Pair; Par Trenzado no Blindado). Las mayores ventajas de este tipo de cable son su bajo costo y su facilidad de manejo. Sus mayores desventajas son su mayor tasa de error respecto a otros tipos de cable, así como sus limitaciones para trabajar a distancias elevadas sin regeneración.
Para las distintas tecnologías de red local, el cable de pares de cobre no blindado se ha convertido en el sistema de cableado más ampliamente utilizado.

El estándar EIA-568 en el adendum TSB-36 diferencia tres categorías distintas para este tipo de cables.

- Categoría 3: Admiten frecuencias de hasta 16 Mhz
- Categoría 4: Admiten frecuencias de hasta 20 Mhz
- Categoría 5: Admiten frecuencias de hasta 100 Mhz

Las características generales del cable no blindado son:

- Tamaño:

El menor diámetro de los cables de par trenzado no blindado permite aprovechar más eficientemente las canalizaciones y los armarios de distribución. El diámetro típico de estos cables es de 0′52 m

- Peso:

El poco peso de este tipo de cable con respecto a los otros tipos de cable facilita el tendido.

- Flexibilidad:

La facilidad para curvar y doblar este tipo de cables permite un tendido más rápido así como el conexionado de las rosetas y las regletas.

- Instalación:

Debido a la amplia difusión de este tipo de cables, existen una gran variedad de suministradores, instaladores y herramientas que abaratan la instalación y puesta en marcha.

- Integración:

Los servicios soportados por este tipo de cable incluyen:
- Red de Area Local ISO 8802.3 (Ethernet) y ISO 8802.5 (Token Ring)
- Telefonía analógica
- Telefonía digital
- Terminales síncronos
- Terminales asíncronos
- Líneas de control y alarmas

- Blindado.

Cada par se cubre con una malla metálica, de la misma forma que los cables coaxiales, y el conjunto de pares se recubre con una lámina blindada. Se referencia frecuentemente con sus siglas en inglés STP (Shield Twiested Pair, Par Trenzado blindado).

El empleo de una malla blindada reduce la tasa de error, pero incrementa el coste al requerirse un proceso de fabricación más costoso.

- Uniforme.

Cada uno de los pares es trenzado uniformemente durante su creación. Esto elimina la mayoría de las interferencias entre cables y además protege al conjunto de los cables de interferencias exteriores. Se realiza un blindaje global de todos los pares mediante una lámina externa blindada. Esta técnica permite tener características similares al cable blindado con unos costes por metro ligeramente inferior.

4.1.1.3.    Fibra Óptica



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Este cable está constituido por uno o más hilos de fibra de vidrio. Cada fibra de vidrio consta de:

- Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción.
- Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con un índice de refracción ligeramente menor.
- Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra.

La luz producida por diodos o por láser, viaja a través del núcleo debido a la reflexión que se produce en la cubierta, y es convertida en señal eléctrica en el extremo receptor.
La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información debido a sus excelentes características: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración. Su mayor desventaja es su coste de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a necesitarse el empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costes de instalación.
Uno de los parámetros más característicos de las fibras es su relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta que depende también del radio del núcleo y que se denomina frecuencia fundamental o normalizada; también se conoce como apertura numérica y es adimensional. Según el valor de este parámetro se pueden clasificar los cables de fibra óptica en dos clases:

- Modo Simple(o Unimodal).

Cuando el valor de la apertura numérica es inferior a 2′405, un único modo electromagnético viaja a través de la línea, es decir, una sola vía y por tanto ésta se denomina Modo Simple.
Este tipo de fibra necesita el empleo de emisores láser para la inyección de la luz, lo que proporciona un gran ancho de banda y una baja atenuación con la distancia, por lo que son utilizadas en redes metropolitanas y redes de área extensa. Resultan más caras de producir y el equipamiento es más sofisticado.

- Multimodo.

Cuando el valor de la apertura numérica es superior a 2′405, se transmiten varios modos electromagnéticos por la fibra, denominándose por este motivo fibra multimodo.
Las fibras multimodo son las más utilizadas en las redes locales por su bajo coste. Los diámetros más frecuentes 62′5/125 y 100/140 micras. Las distancias de transmisión de este tipo de fibras están alrededor de los 2′4 kms. y se utilizan a diferentes velocidades: 10 Mbps, 16 Mbps y 100 Mbps.

Las características generales de la fibra óptica son:

- Ancho de banda.

La fibra óptica proporciona un ancho de banda significativamente mayor que los cables de pares (blindado/no blindado) y el Coaxial. Aunque en la actualidad se están utilizando velocidades de 1,7 Gbps en las redes públicas, la utilización de frecuencias más altas (luz visible) permitirá alcanzar los 39 Gbps.

El ancho de banda de la fibra óptica permite transmitir datos, voz, vídeo, etc.

- Distancia.

La baja atenuación de la señal óptica permite realizar tendidos de fibra óptica sin necesidad de repetidores.
- Integridad de datos. En condiciones normales, una transmisión de datos por fibra óptica tiene una frecuencia de errores o BER (Bit Error Rate) menor de 10 E-11. Esta característica permite que los protocolos de comunicaciones de alto nivel, no necesiten implantar procedimientos de corrección de errores por lo que se acelera la velocidad de transferencia.

- Duración.

La fibra óptica es resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Gracias a la protección de la envoltura es capaz de soportar esfuerzos elevados de tensión en la instalación.

- Seguridad.

Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética, es resistente a la acciones intrusivas de escucha. Para acceder a la señal que circula en la fibra es necesario partirla, con lo cual no hay transmisión durante este proceso, y puede por tanto detectarse.
La fibra también es inmune a los efectos electromagnéticos externos, por lo que se puede utilizar en ambientes industriales sin necesidad de protección especial.

En el siguiente cuadro se presenta una comparativa de los distintos tipos de cables descritos.

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(*) UTP Categoría 5


RENDIMIENTO DE CABLES SEGÚN ANCHO DE BANDA



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Evolución de los Sistemas de Cableado



A principios de la decada de los 80’s, cuando las computadoras se comenzaron a enlazar a fin de intercambiar información, se usaron muchos modelos de cableado diferentes. Algunas compañías construyeron sus sistemas basados en cable coaxial. Otras pensaron que el bi-coaxial u otros tipos trabajarían mejor.
Con esos cables tenían que seguirse ciertos parámetros a fin de hacer funcionar el sistema. Se tenían que usar cierto tipo de conectores, se tuvieron que establecer longitudes máximas de tendido, y fueron necesarias topologías partículares. Vease la figura 1.

A través de la definición de cada aspecto de sus sistemas, los fabricantes “encerraban” a los consumidores dentro de sistemas que eran propiedad privada de cada quien. El sistema de un fabricante no trabajaba con el de otro, ni utilizaba cualquier otro tipo de cable. Si un consumidor decidía cambiar sistemas, no solo necesitaba comprar nueva electrónica y programación, sino que también necesitaba cambiar el cableado.

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Localizar fallas en sistemas los privados era muy difícil y tardado, comparado con los actuales sistemas de cableado estructurado. Un problema en cualquier estación de trabajo podía traer la caída del sistema completo, sin dejar indicio al administrador de la red, de donde pudo haber ocurrido el problema. En el caso de una topología de margarita, localizar la falla consistía en arrancar una máquina y físicamente rastrear los cables hacia cada una de las otras máquinas en la red. Eventualmente se encontraba la causa del problema, tal como una conexión rota. Una vez terminadas las reparaciones, se levantaba el sistema de nuevo en línea. El proceso podía durar horas o días, dejando a los usuarios paralizados. Con tales sistemas, los traslados, adiciones, o cambios eran también difíciles. Cada vez que se agregaba una nueva máquina, se tenía que instalar cable nuevo e insertarlo en el anillo, o anexarlo a la línea. Aún más, pudiera tenerse que dar de baja el sistema completo para agregar un nuevo usuario.

Estos factores contribuyeron a aumentar la frustración entre los administradores de redes, quienes constantemente buscaban formas más fáciles de mantener sus redes, reducir los tiempos fuera de servicio, y bajar costos. De hecho, los estudios han mostrado que hasta un 70% de las caídas de red en un sistema privado no estructurado, es atribuible al cableado (LAN Times, 1991).
El sistema de cableado telefónico complementó el problema de los sistemas privados. Como parte de su acuerdo operativo para 1984, AT&T ya no se hizo responsable del cableado al interior de las instalaciones del cliente y desde entonces, el proveedor del servicio mantiene el sistema solo hasta el punto de acometida. Más allá de este punto, el mantenimiento y actualización del sistema telefónico, fue responsabilidad del cliente.

Como resultado, los administradores de redes tenían (y muchos) problemas, 2 sistemas de cableado distintos que demandan total y particular atención. El deseo de un sistema que pudiera usarse para cualquier aplicación, sin los consecuentes problemas y dolores de cabeza de los sistemas anteriores, creció exponencialmente hasta la llegada del cableado estructurado.
Los sistemas de cableado de lugares utilizados para servicios de telecomunicaciones, han experimentado una constante evolución con el correr de los años. Los sistemas de cableado para teléfonos fueron en una oportunidad especificados e instalados por las compañías de teléfonos, mientras que el cableado para datos estaba determinado por los proveedores del equipo de computación. Después de la división de la compañía AT&T en los Estados Unidos, se hicieron intentos para simplificar el cableado, mediante la introducción de un enfoque más universal. A pesar de que estos sistemas ayudaron a definir las pautas relacionadas con el cableado, no fue sino hasta la publicación de la norma obre tendido de cables en edificios ANSI/EIA/TIA-568 en 1991, que estuvieron disponibles las especificaciones completas para guiar en la selección e instalación de los sistemas de cableado.

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Puntos Claves a Tener en Cuenta



Este cableado que “cumple con las normas” está previsto para acomodar una amplia variedad de aplicaciones de sistemas (por ejemplo, voz, fax, módem, mainframe y LAN), utilizando un esquema de cableado universal. A pesar de que este enfoque ha simplificado los métodos de cableado y de la selección de los componentes, quedan todavía varios puntos claves que hay que tener en cuenta:

- Requerimientos de funcionamiento y de ancho de banda
- Aplicaciones en redes apoyadas
- Costo durante la vida útil
- Características del producto
- Apoyo técnico y servicio

Estos puntos son importantes porque contemplan varios aspectos relacionados con la especificación, compra, y mantenimiento de un sistema de cableado. Recuerde estas preguntas cuando examina las secciones que siguen:

- ¿Cuánto tiempo va a permanecer el sistema en uso?
- ¿Qué demandas de funcionamiento y de aplicación se le impondrán al sistema?
- ¿Existen requerimientos físicos especiales en el edificio que deberán ser considerados?
- ¿Qué tipo de apoyo es necesario para el producto y el diseño?

A pesar de que las normas han avanzado lo suficiente para poner un poco de orden a los sistemas de cableado, estas consideraciones adicionales lo llevan un paso más allá para arribar a la selección de un sistema que es flexible, confiable, manejable y a prueba del futuro.

4.1.2.    GUÍA DE CABLEADO ESTRUCTURADO.



El propósito de esta guía es informar  acerca de los aspectos principales de un cableado estructurado.
Los Elementos Principales de un Cableado Estructurado Cableado Horizontal
El cableado horizontal incorpora el sistema de cableado que se extiende desde la salida de área de trabajo de telecomunicaciones (Work Area Outlet, WAO) hasta el cuarto de telecomunicaciones.

4.1.2.1.    Cableado del Backbone



El propósito del cableado del backbone es proporcionar interconexiones entre cuartos de entrada de servicios de edificio, cuartos de equipo y cuartos de telecomunicaciones. El cableado del backbone incluye la conexión vertical entre pisos en edificios de varios pisos. El cableado del backbone incluye medios de transmisión (cable), puntos principales e intermedios de conexión cruzada y terminaciones mecánicas.

4.1.2.2.    Cableado Estructurado.



Es un Sistema de Cableado diseñado en una jerarquía lógica que adapta todo el cableado existente, y el futuro, en un único sistema. Un sistema de cableado estructurado exige una topología en estrella, que permite una administración sencilla y una capacidad de crecimiento flexible.
Entre las características generales de un sistema de cableado estructurado destacan las siguientes:

- La configuración de nuevos puestos se realiza hacia el exterior desde un nodo central, sin necesidad de variar el resto de los puestos. Sólo se configuran las conexiones del enlace particular.
- La localización y corrección de averías se simplifica ya que los problemas se pueden detectar a nivel centralizado.
- Mediante una topología física en estrella se hace posible configurar distintas topologías lógicas tanto en bus como en anillo, simplemente reconfigurando centralizadamente las conexiones.

Una solución de cableado estructurado se divide en una serie de subsistemas. Cada subsistema tiene una variedad de cables y productos
diseñados para proporcionar una solución adecuada para cada caso. Los distintos elementos que lo componen son los siguientes:

- Repartidor de Campus (CD; Campus Distributor)
- Cable de distribución (Backbone) de Campus
- Repartidor Principal o del Edificio (BD; Building Distributor)
- Cable de distribución (Backbone) de Edificio
- Subrepartidor de Planta (FD; Floor Distributor)
- Cable Horizontal
- Punto de Transición opcional (TP; Transition Point)
- Toma ofimática (TO)
- Punto de acceso o conexión

La siguiente figura muestra una distribución típica de los distintos elementos.

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Un sistema de cableado estructurado se puede dividir en cuatro Subsistemas básicos.

- Subsistema de Administración
- Subsistema de Distribución de Campus
- Subsistema Distribución de Edificio
- Subsistema de Cableado Horizontal

Los tres últimos subsistemas están formados por:

- Medio de transmisión
- Terminación mecánica del medio de transmisión, regletas, paneles o tomas
- Cables de interconexión o cables puente.

Los dos subsistemas de distribución y en el de cableado horizontal se interconectan mediante cables de interconexión y puentes de forma que el sistema de cableado pueda soportar diferentes topologías como bus, estrella y anillo, realizándose estas configuraciones a nivel de subrepartidor de cada planta.


4.1.2.3.    Subsistemas de cableado estructurado.



Los diferentes subsistemas componentes del cableado estructurado son los siguientes:

4.1.2.4.    Subsistema de Administración


Los elementos incluidos en este sistema son entre otros:

- Armarios repartidores
- Equipos de comunicaciones
- Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI)
- Cuadros de alimentación
- Tomas de tierra


4.1.2.5.    Armarios repartidores



Los armarios repartidores de planta (FD) deberán situarse, siempre que haya espacio disponible, lo más cerca posible de la(s) vertical(es). En la instalación de los repartidores de edificio (BD) y de campus (CD) debe considerarse también su proximidad a los cables exteriores. En el caso de instalarse equipos de comunicaciones será necesario instalar una acometida eléctrica y la ventilación adecuada.
Los repartidores de planta deberán estar distribuidos de manera que se minimicen las distancias que los separan de las rosetas, a la vez que se reduzca el número de ellos necesarios.

Los módulos de regletas deberán permitir especialmente:

- La interconexión fácil mediante cables conectores (patch cords) y cables puente o de interconexión entre distintas regletas que componen el sistema de cableado estructurado.
- La integridad del apantallamiento en la conexión de los cables caso de utilizarse sistemas apantallados.
- La prueba y monitorización del sistema de cableado.

Los módulos de regletas se deben unir en el momento del montaje a un portaetiquetas que permita la identificación de los puntos de acceso, de los cables y de los equipos.
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Los repartidores conectados juntos forman una estructura jerárquica tal como se muestra en la siguiente figura.
Esta forma jerárquica proporciona al sistema de cableado de un alto grado de flexibilidad necesario para acomodar una variedad de aplicaciones, configurando las diferentes topologías por la interconexión de los cables puentes y los equipos terminales.repartidor de campus se conecta a los repartidores de edificio asociados a través del cable de distribución o backbone del campus. El repartidor de edificio se conecta a sus subrepartidores vía el cable de distribución del edificio.

4.1.2.6.    Subsistema de Cableado Horizontal


Se extiende desde el subrepartidor de planta (FD) hasta el punto de acceso o conexión pasando por la toma ofimática. Está compuesto por:

- Cables horizontales
- Terminaciones mecánicas (regletas o paneles) de los cables horizontales (en repartidores Planta)
- Cables puentes en el Repartidor de Planta.
- Punto de acceso


4.1.2.7.    Cableado Horizontal


El cableado horizontal ha de estar compuesto por un cable individual y continuo que conecta el punto de acceso y el distribuidor de Planta. Si es necesario puede contener un solo punto de Transición entre cables con características eléctricas equivalente. La siguiente figura muestra la topología en estrella recomendada y las distancias máximas permitidas para cables horizontales.
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El cableado horizontal consiste de dos elementos básicos:

Cable Horizontal y Hardware de Conexión. (también llamado “cableado  horizontal”)



Proporcionan los medios para transportar señales de telecomunicaciones entre el área de trabajo y el cuarto de     telecomunicaciones. Estos componentes son los “contenidos” de las rutas y    espacios horizontales.

Rutas y Espacios Horizontales. (también llamado “sistemas de distribución horizontal”)



Las rutas y espacios horizontales son utilizados para distribuir y soportar cable horizontal y conectar hardware entre la salida del área de trabajo y el cuarto de telecomunicaciones. Estas rutas y  espacios son los “contenedores” del cableado horizontal.

El cableado horizontal incluye:


Las salidas (cajas/placas/conectores) de telecomunicaciones en el área de trabajo. En inglés: Work Area Outlets (WAO).
Cables y conectores de transición instalados entre las salidas del área de trabajo y el cuarto de telecomunicaciones.
Páneles de empate (patch) y cables de empate utilizados para configurar las conexiones de cableado horizontal en el cuarto de telecomunicaciones.

El cableado horizontal típicamente:



Contiene más cable que el cableado del backbone.
Es menos accesible que el cableado del backbone.

La máxima longitud para un cable horizontal ha de ser de 90 metros con independencia del tipo de cable. La suma de los cables puente, cordones de adaptación y cables de equipos no deben sumar más de 10 metros; estos cables pueden tener diferentes características de atenuación que el cable horizontal, pero la suma total de la atenuación de estos cables ha de ser el equivalente a estos 10 metros.
Se recomiendan los siguientes cables y conectores para el cableado horizontal:

- Cable de par trenzado no apantallado (UTP) de cuatro pares de 100 ohmios terminado con un conector hembra modular de ocho posiciones para EIA/TIA 570, conocido como RJ-45.
- Cable de par trenzado apantallado (STP) de dos pares de 150 ohmios terminado con un conector hermafrodita para ISO 8802.5, conocido como conector LAN.
- Cable Coaxial de 50 ohmios terminado en un conector hembra BNC para ISO 8802.3.
- Cable de fibra óptica de 62,5/125 micras con conectores normalizados de Fibra Optica para cableado horizontal (conectores SC).
Los cables se colocarán horizontalmente en la conducción empleada y se fijarán en capas mediante abrazaderas colocadas a intervalos de 4 metros.





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