Capítulo 4 Medios de Red

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1 La función de la capa física es transmitir datos, definiendo las especificaciones eléctricas, inalámbricas o de luz entre el origen y el destino.

2 Fundamentos de electricidad.- La unidad básica de toda materia es el átomo, que se compone de res partes: Protones, partículas que tienen una carga positiva; Neutrones, partículas que no tienen carga; y, Electrones, partículas que tienen una carga negativa.

3 Los átomos se enlazan en combinaciones diferentes para formar moléculas de varios tipos de materia. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno se unen para formar moléculas de agua.

4 Propiedades eléctricas de la materia.- El núcleo de un átomo está unido por una fuerza muy poderosa. Los electrones están unidos a su órbita alrededor del núcleo por una fuerza mucho más débil. Los electrones de ciertos átomos pueden apartarse de su órbita y terminar en la órbita de átomos cercanos (corriente eléctrica)

5 Electrón Neutrón Protón

6 Los átomos y las moléculas pueden clasificarse como pertenecientes a uno de tres grupos, dependiendo de la facilidad con que salen los electrones de su órbita. Estos tres grupos son: Aislantes Conductores Semiconductores

7 Material Flujo Ejemplos Aislantes Flujo pobre de electrones Plástico, papel, caucho, madera seca, aire y vidrio Conductores Buen flujo de electrones Cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au), soldadura, agua ionizada y seres humanos Semiconductores El flujo de electrones se puede controlar con precisión Carbón (C), germanio (Ge), galio arseniuro (GaAs) y silicio (Si)

8 Medición de la electricidad.- Voltaje es la fuerza atractiva o campo de presión entre un electrón (-) y un protón (+). El voltaje se representa con la letra V. La unidad de medida para el voltaje es el voltio, que también se representa con la letra V

9 Hay dos tipos de voltaje: Voltaje de corriente continua (DC). El movimiento de electrones en un circuito DC siempre es en la misma dirección, del negativo al positivo Voltaje de corriente alterna (AC). Cambian periódicamente entre negativo y el positivo.

10 La corriente eléctrica o intensidad es el flujo de cargas que se crea cuando se mueven los electrones. Cuando se aplica el voltaje (presión eléctrica) y hay una ruta para la electricidad, los electrones se mueven desde la terminal negativo (que los repele), por toda la ruta, hasta el terminal positivo (que los atrae).

11 La corriente se representa con la letra I. Su unidad de medida es el amperio, que se representa con la letra A o con la abreviatura amp. Un amperio se define como el número de cargas por segundo que pasan por un punto de un conductor.

12 La combinación de intensidad y voltaje es igual a la potencia o energía eléctrica. La unidad básica de la energía eléctrica o trabajo realizado por la electricidad es el vatio (W). La potencia es igual al voltaje por la intensidad.

13 La resistencia es la propiedad de un material que se resiste al movimiento de los electrones. Los conductores tienen una baja resistencia, mientras que los aislantes tienen una resistencia alta. La resistencia se representa mediante la letra R. La unida de medida para la resistencia es el ohmio, que se representa con la letra griega omega.

14 El termino resistencia se utiliza generalmente para referirse a los circuitos DC. La resistencia al movimiento de los electrones en un circuito AC se denomina impedancia.

15 La corriente o movimiento de electrones solo se produce en circuitos que forman bucles completos. Estos circuitos se los conoce como circuitos cerrados.

16 Medios de Cobre.- El cobre es el medio más común para el cableado de la señal. Entre las propiedades más importantes están: conductividad, resistencia a la corrosión, ductilidad, maleabilidad y fuerza.

17 Conductividad, es el mejor conductor de corriente eléctrica. Resistencia a la corrosión, el cobre no se oxida, el cobre se corroe como óxido cobrizo de forma más lenta que otros metales. Ductilidad, capacidad de dividirse en finos hilos sin romperse

18 Maleabilidad, fácil de dar cualquier forma sin que se dañe al golpearlo, estamparlo, forjarlo o tornearlo. Fuerza, 3500 y 4900 kilogramos por centímetro cuadrado. El cobre mantiene su dureza y fuerza hasta 204ºC

19 Sistema americano de medición de cables.- El diámetro de los hilos del cable o los conductores se mide utilizando el sistema AWG (American Wire Gauge, medición americana de cables). El AWG es un estándar para medir el diámetro de alambres de cobre y aluminio.

20 Un hilo con un tamaño AWG de 24 tiene un diámetro de 1/24 de pulgadas. El cable telefónico más moderno está entre 22 y 26 AWG, siendo 24 la medida más común.

21 Cable par trenzado.- El cable par trenzado es un tipo de cableado que se utiliza para las comunicaciones telefónicas y la mayoría de redes Ethernet modernas. Los pares de hilos están trenzados para proporcionar protección contra la diafonía.

22

23 Los pares de hilos están trenzados por dos razones: Los pares de hilos transportan señales en direcciones opuestas, de modo que los dos campos magnéticos también se generan en direcciones opuestas y se neutralizan. A este proceso se lo denomina cancelación.

24 Los datos de la red se envía n utilizando dos hilos en un par trenzado. Por cada uno de los hilos se envía una copia de los datos, siendo las dos copias imágenes espejo. Estas señales se denominan señales diferenciales. La copia sirve para comparar la señal de llegada.

25 Hay dos tipos básicos de cable de par trenzado: par trenzado blindado (STP); y, par trenzado sin apantallar (UTP)

26 Cable par trenzado blindado (STP, Shielded Twisted Pair).- Contiene cuatro pares de hilos de cobre finos, cubiertos por unos aislantes plásticos codificados por colores y trenzados conjuntamente.

27 Cada par está envuelto en una fina lámina metálica, y los cuatro pares envueltos colectivamente con otra capa metálica. Esta capa se recubre con una cubierta plástica exterior.

28 El Cable de par trenzado apantallado ScTP (Screened Twiated Pair) es una variante del STP tradicional, en los que no existe la capa metálica que recubre a los pares de cables trenzados. Los STP y ScTP deben ser instalados correctamente a tierra o sino pueden sufrir de interferencias. Sin una buena conexión a tierra se convierten en antenas.

29 Las características de cable STP: Velocidad y rendimiento de transferencia: 10 a 100 Mbps. Coste medio por nodo: ligeramente caro Tamaño del medio y el conector: medio a grande. Longitud máxima del cable: 100 mts. (corto).

30 Cable de par trenzado sin apantallar (UTP, Unshielded Twisted Pair).- Está compuesto por cuatro pares de hilos de cobre finos cubiertos por unos aislantes plásticos codificados por colores y trenzados en conjunto. Los pares de hilos están cubiertos por una carcasa de plástico exterior.

31 Las características del cable UTP: Velocidad y rendimiento de transferencia: 10 a 100 Mbps. Coste medio por nodo: ligeramente caro. Tamaño del medio y el conector: pequeño Longitud máxima del cable: 100 mts (corto)

32 Los tipos de cables UTP más utilizados son los siguientes: Categoría 1 (CAT 1). Se utiliza para comunicaciones telefónica no de datos. Categoría 2 (CAT 2). Capaz de transmitir datos a velocidades superiores a 4 Mbps. Categoría 3 (CAT 3). Se utiliza en rede Ethernet 10BASET. Puede transmitir datos a veocidaddes de hasta 10Mbps.

33 Categoría 4 (CAT 4). Se utiliza en redes Token Ring. Puede tarnsmitir a velocidades de hasta 16 Mbps. Categoría 5 (CAT 5). Puede transmitir datos a velocidades de hasta 100 Mbps. Se utiliza en redes Fast Ethernet.

34 Categoría 5e (CAT 5e). Se utiliza en redes con velocidades de hasta 1000 Mbps (1 Gbps). Se utiliza en redes Gigabit Ethernet (GigE). Categoría 6 (CAT 6). Se utiliza en redes GigE. Normalmente los cables de categoría 5 y superiores están compuestos por cuatro pares de hilos de cobre 24 AWG, multitrenzados.

35 Al comparar el UTP con el STP, tenemos: La velocidad de ambos tipos de cable es normalmente satisfactoria para las distancias de área local. Son los medios más baratos para la comunicación de datos. El UTP es más barato que el STP. Muchas de las transmisiones se han estandarizado para acoplarse a los UTP.

36 Cable Coaxial.- El cable coaxial consta de cuatro partes: Conductor de cobre. Aislante plástico. Pantalla de cobre trenzada. Cubierta exterior.

37

38 El conector utilizado es el BNC (British Naval Connector). Las ventajas de utilizar este tipo de cable son: Llevan la información a una distancia mucho mayor que el UTP o STP. Por su blindaje es ideal para el cableado externo. Más resistente a los ruidos.

39 Alguno de los tipos de cable coaxial son: RG-59, de 20AWG que es utilizado hasta ahora por la televisión por cable. RG-6, 18 AWG RG-11, 14AWG, ambos para el cableado entre edificios

40 Las desventajas que presentaba el trabajar con el cable coaxial eran: Difícil de manipular Mas complicado a la hora de realizar conexiones (conectores y extensiones) Más caro que el UTP o STP.

41 Existen dos tipos de cables coaxiales: Cable coaxial grueso Thicknet, 1 cm de diámetro. Cable coaxial delgado Thinnet, 0.35 cm de diámetro.

42 Características generales: Velocidad y rendimiento de transferencia: 10 a 100 Mbps Coste medio por nodo: Barato Tamaño del medio y el conector: Medio Longitud máxima del cable: 500 mts.

43 Especificaciones del cable.- Las especificaciones o normas son un conjunto de reglas o procedimiento ampliamente utilizados que sirven como método aceptado de hacer una tarea.

44 La Asociación de la industria de las Telecomunicaciones (TIA) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA). TIA/EIA-568-B TIA/EIA-569-B TIA/EIA-570-A TIA/EIA-606 TIA/EIA-607

45 Tarea de Investigación: Investigar sobre las normas expuestas en clase

46 Medios Ópticos.- La fibra óptica es el medio más utilizado para transmisiones largas, de gran ancho de banda y punto a punto requeridas en los backbones LAN y las redes WAN.

47 La fibra óptica se utiliza en redes porque: No es susceptible a los rayos, a la interferencia electromagnética o a la interferencia de radiofrecuencia. Mayor ancho de banda. Cubre mayores distancias. Es más segura porque es difícil de pinchar.

48 Se puede cambiar de equipos o dispositivos de red más rápidos sin necesidad de cambiar la fibra. Más barata que el cobre por la distancia que cubre. El material en bruto de la fibra es la arena, un material abundante. No se debe instalar a tierra.

49 Es ligera. Se instala facilmente. Pueden empalmarse facilmente para conseguir cables más largos. Resiste a los factores medioambientales, como el agua, en comparación con el cobre.

50 El espectro electromagnético.- La luz utilizada en las redes de fibra óptica es un tipo de energía electromagnética. Longitud de onda

51 La longitud de onda de una onda electromagnética está determinada por la frecuencia con que la carga eléctrica que genera la onda se mueve de atrás y adelante. Las ondas electromagnéticas todas viajan utilizando la misma tasa de velocidad medidas por distancia (Km, millas) sobre segundo (o fracciones).

52 El ojo humana solo percibe la energía electromagnética con longitudes de onda entre 700 y 400 nanómetros (luz visible) La fibra óptica utiliza longitudes de ondas electromagnéticas denominadas luz infrarroja que pueden ir de 850, 1310 y 1550 nm

53 Para transmitir por fibra óptica, se utilizan las longitudes de onda que no son visibles para el ojo humano. Esas longitudes de onda son ligeramente más largas que la luz roja y se denomina luz infrarroja.

54 La longitud de onda de la luz en la fibra óptica es una de las siguientes: 850 nm 1310 nm 1550 nm Estas longitudes de onda fueron elegidas por viajar mejor en fibra óptica, que las longitudes de ondas

55 Cuando las ondas electromagnéticas, incluyendo la luz, salen de su origen viajan en línea recta, denominadas rayos. En el espacio vacío la luz viaja en línea recta continua a Km por segundo. Sin embrago, lo hace a distintas velocidades dependiendo el material que atraviese.

56 Cuando un rayo (rayo incidente) cruza el límite de un material (el aire) a otro (el vidrio), parte de la energía lumínica del rayo se refleja (rayo reflejado). La energía lumínica en el rayo incidente que no es reflejada entra en el vidrio. El rayo entrante aparece doblado cierto número de grados respecto a su ruta original (rayo refractado)

57 La cantidad de rayos que se curvan en el vidrio está determinada por la densidad óptica del vidrio. Dicha densidad se refiere a la cantidad de deceleración del rayo de luz al atravesar una sustancia. La proporción entre la velocidad de la luz en un material y la velocidad de la luz en el vacío se denomina índice de refracción (IR)

58 IR = Velocidad de la luz en el vacío / Velocidad de la luz en el material La medida de la densidad óptica de un material es el índice de refracción de ese material. Un material con mayor IR es más denso ópticamente y reduce la velocidad de la luz.

59 Sustancia Índice de Refracción Aire 1,000 Vidrio 1,523 Diamante 2,419 Agua 1,333

60 En la transmisión por fibra óptica también ocurre los efectos de reflexión (la luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada en los cristales)

61

62 Cables de fibra óptica.- Es un medio de red que utiliza luz modulada para la transmisión de datos a través de hilos de vidrio. Las señales que representan los bits de datos se convierten en rayos de luz.

63 Es importante reconocer que mientras la electricidad es necesaria para generar e interpretar las señales de la fibra óptica en los dispositivos finales, no hay electricidad en el propio cable, como ocurre en un medio de cobre.

64 El cable de fibra ótica utilizado para las redes consiste en dios fibras de vidrio revestidas de fundas separadas. Una fibra transporta los datos transmitidos desde el dispositivo A hasta el dispositivo B; la segunda fibra transporta los datos desde el dispositivo B hasta el dispositivo A.

65 Los cables de fibra óptica están compuestos normalmente por cinco partes: El núcleo El revestimiento Un material intermedio Un material fortificante Una cubierta exterior

66

67 La parte óptica por la que viajan los rayos de luz se denominan núcleo de la fibra. Los rayos de luz no pueden entrar en el núcleo de la fibra óptica con cualquier ángulo. Solo pueden hacerlo si sus ángulos están dentro de la abertura numérica de la fibra. Además hay un número limitado de rutas ópticas denominadas modos.

68 Si el diámetro del núcleo de la fibra es lo suficientemente grande para que existan muchas rutas que puedan tomar la luz al pasar por la fibra, esta se denomina fibra multimodo. La fibra monomodo tiene un núcleo mucho más pequeño que solo permite que los rayos de luz viajen por una ruta dentro de la fibra

69 Características del núcleo Características de dispersión Características de distancia Fibra Monomodo Núcleo pequeño (10 micras o menos) Menos dispersión Hasta 3 Km Fibra Multimodo Núcleo más grande (50 a 62,5 micras) Mayor dispersión Hasta 2 Km. Fuente de luz Frecuencia láser Utiliza LED

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