Capa Física. I. Categorías de Cables de Red. 1. Cable Coaxial. 1.1 Definición:

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1 Universidad del Valle de Guatemala Facultad de Ingeniería Departamento de Ciencias de la Computación Redes. Kareen Anasilvia Salazar Morales Carné Capa Física I. Categorías de Cables de Red. Aunque en la actualidad las conexiones inalámbricas han tenido gran auge, la mayoría de las redes se encuentran interconectadas por medio de cableado, el cual transmite las señales entre los equipos. Existe una gran variedad de cables para implementar conexiones, según sean las necesidades y tamaño de la red; cada tipo de cable provee diferentes funciones. La explicación de cada uno de los tipos de cables resultaría demasiado trabajosa, por lo que se han divido en tres grandes grupos principales, los cuales se exponen a continuación. 1. Cable Coaxial. 1.1 Definición: Hace mucho tiempo el cable coaxial fue el más utilizado, esto debido a varias razones como: bajo coste (era relativamente barato), era ligero, flexible y sencillo de manejar. Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa, como se muestra en la figura 1. Figura 1. Composición del cable coaxial. Apantallamiento: el apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espurias, llamadas ruido, de forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Núcleo: el núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre. Aislante: rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo, esta capa aislante sirve para evitar que el núcleo de conducción y la malla de hilos se toquen, si llegaran a tocarse, el

2 cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Malla de hilos de cobre o revestimiento de aluminio: la malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente). Cubierta exterior: una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para protegerlo de los agentes corrosivos del medio ambiente (como agua, polvo, etc.). 1.2 Tipos: Hay dos tipos de cable coaxial, el cable fino (Thinnet) y el cable grueso (Thicknet), el tipo de cable coaxial más apropiado dependerá de las necesidades de la red en particular. Cable Thinnet (Ethernet fino): El cable Thinnet es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0,25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar. El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros (unos 607 pies) antes de que la señal comience a sufrir atenuación. Los fabricantes de cables han acordado denominaciones específicas para los diferentes tipos de cables. El cable Thinnet está incluido en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm. (La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que circula en un hilo.) La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son: RG-58/U: Núcleo de cobre sólido. RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados. RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U. RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión. RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha. RG-62: Redes ARCnet. Cable Thicknet (Ethernet grueso): El cable Thicknet es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1,27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a que fue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet. Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros. Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central o backbone para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet. 1.3 Características: Coste relativamente bajo. Fácil implementación Alta capacidad y resistencia a las interferencias.

3 1.4 Usos: El cable coaxial en general solo se puede utilizar en conexiones Punto a Punto o dentro de los racks. Transmitir voz, vídeo y datos. Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable. 1.5 Ejemplos: El ejemplo más común del uso de este tipo de cables es la implementación del cableado para una red de televisión por cable. 2. Cable de par trenzado. 2.1 Definición: Es el tipo de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos, terminales y ordenadores sobre el mismo cableado. Un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados (en su forma más simple). Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP). A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores. 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. Figura 2. Composición del cable de par trenzado. Pares de Cable trenzado: Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes. Protector exterior: una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para protegerlo de los agentes corrosivos del medio ambiente (como agua, polvo, etc.) y para mantener unificados todos los pares de cable trenzados. 2.2 Tipos: Cable trenzado Cable de par trenzado sin apantallar (UTP): Es el cable de par trenzado normal y se le referencia por sus siglas en inglés UTP (Unshield Twiested Pair / Par Trenzado no Apantallado). El UTP, con la especificación 10BaseT, es el tipo más conocido de cable de par trenzado y ha sido el cableado LAN más utilizado en los últimos años. El segmento máximo de longitud de cable es de 100 metros. El cable UTP tradicional consta de dos hilos de cobre aislados. Las especificaciones UTP dictan el número de entrelazados permitidos por pie de cable; el número de entrelazados depende del objetivo con el que se instale el cable. La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la Asociación de Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se va a utilizar en una gran

4 variedad de situaciones y construcciones. El objetivo es asegurar la coherencia de los productos para los clientes. Estos estándares definen cinco categorías de UTP: Categoría 1. Hace referencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1. Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie. Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 db a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado Nivel 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 db debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada. Cable de par trenzado apantallado (STP): Se referencia frecuentemente con sus siglas en inglés STP (Shield Twiested Pair / Par Trenzado Apantallado). El cable STP utiliza una envoltura con cobre trenzado, más protectora y de mayor calidad que la usada en el cable UTP. STP también utiliza una lámina rodeando cada uno de los pares de hilos. Esto ofrece un excelente apantallamiento en los STP para proteger los datos transmitidos de intermodulaciones exteriores, lo que permite soportar mayores tasas de transmisión que los UTP a distancias mayores. Figura 3. Composición del cable de par trenzado apantallado. Uniforme (FTP): 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 apantallamiento global de todos los pares mediante una lámina externa apantallante. Esta técnica permite tener características similares al cable apantallado con unos costes por metro ligeramente inferior. Este es usado dentro de la categoría 5 y 5e (Hasta 100 Mhz). 2.3 Características: Tamaño: El menor diámetro de los cables de par trenzado no apantallado permite aprovechar más eficientemente las canalizaciones y los armarios de distribución. Peso: El poco peso de este tipo de cable con respecto a los otros tipos de cable facilita el tendido.

5 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. 2.4 Usos: Red de Area Local ISO (Ethernet) y ISO (Token Ring) Telefonía analógica Telefonía digital Terminales síncronos Terminales asíncronos Líneas de control y alarmas 2.5 Ejemplos: La mayoría de los sistemas telefónicos utilizan uno de los tipos de UTP. De hecho, una razón por la que UTP es tan conocido es debido a que muchas construcciones están preparadas para sistemas telefónicos de par trenzado. Como parte del proceso previo al cableado, se instala UTP extra para cumplir las necesidades de cableado futuro. Si el cable de par trenzado preinstalado es de un nivel suficiente para soportar la transmisión de datos, se puede utilizar para una red de equipos. 3. Cable de fibra óptica. 3.1 Definición: En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar. El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza. Figura 4. Composición del cable de fibra óptica. Núcleo: el núcleo de un cable de fibra óptica es un cilindro de vidrio extremadamente delgado con un alto índice de refracción. Revestimiento: es una capa de vidrio concéntrica que rodea al núcleo, con un índice de refracción ligeramente menor. Cubierta: es una envoltura que rodea al revestimiento. Fibras protectoras: las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio. Cubierta del cable: los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

6 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. 3.2 Tipos: Monomodo: Cuando el valor de la apertura numérica es inferior a 2,405, un único modo electromagnético viaja a través de la línea y por tanto ésta se denomina monomodo. Sólo se propagan los rayos paralelos al eje de la fibra óptica, consiguiendo el rendimiento máximo, en concreto un ancho de banda de hasta 50 GHz. Este tipo de fibras necesitan 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. Por contra, resultan más caras de producir y el equipamiento es más sofisticado. Puede operar con velocidades de hasta los 622 Mbps y tiene un alcance de transmisión de hasta 100 Km. 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, 100 Mbps y 155 Mbps. 3.3 Características: Coste considerablemente elevado. Ancho de banda: La fibra óptica proporciona un ancho de banda significativamente mayor que los cables de pares (UTP / STP) y el Coaxial. 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 Duración: La fibra óptica es resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Seguridad: Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética, es resistente a las acciones intrusivas de escucha. Inmune a los efectos electromagnéticos externos. 3.4 Usos: El ancho de banda de la fibra óptica permite transmitir datos, voz, vídeo, etc. 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. 3.5 Ejemplos: Debido a su inmunidad a los efectos electromagnéticos externos, se está implementando en ambientes industriales sin necesidad de protección especial. En general, el cable de fibra óptica se está utilizando para transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.

7 Tabla 1. Comparación de las principales características entre los diferentes cables de red. Características Cable coaxial Thinnet (10Base2) Cable coaxial Thicknet (10Base5) Cable de par trenzado (10Base T) 1 Coste del cable Más que UTP Más que Thinnet UTP: menos caro STP: más que Thinnet Longitud útil del cable metros (unos 607 pies) 500 metros (unos pies) UTP y STP: 100 metros (unos 328 pies) Velocidad de transmisión Mbps Mbps UTP:4-100 Mbps STP: Mbps Flexibilidad Bastante flexible Menos flexible que UTP: más flexible Thinnet STP: menos flexible que UTP Facilidad de Sencillo de instalar Medianamente instalación sencillo de instalar Susceptibilidad a interferencias Características especiales Usos presentados Buena resistencia a las interferencias Las componentes de soporte electrónico son menos caras que las del cable de par trenzado Medio para grandes sitios con altas necesidades de seguridad Buena resistencia a las interferencias Las componentes de soporte electrónico son menos caras que las del cable de par trenzado Redes Thinnet UTP: muy sencillo; a menudo preinstalado STP: medianamente sencillo UTP: muy susceptible STP: buena resistencia UTP: Las mismas que los hilos telefónicos; a menudo preinstaladas en construcciones. STP: Soporta índices de transmisión mayores que UTP UTP: sitios más pequeños con presupuesto limitado STP: Token Ring de cualquier tamaño Cable de fibra óptica Más que Thinnet, pero menos que Thicknet. 2 kilómetros (6.562 pies). 100 Mbps o más (> 1Gbps). Menos flexible que Thicknet Difícil de instalar. No susceptible a las interferencias. Soporta voz, datos y vídeo. Instalación de cualquier tamaño que requiera velocidad y una gran integridad y seguridad en los datos. II. Perturbaciones Electromagnéticas, y problemas que afectan la transmisión en los cables de Red. Cada vez que se transmite una señal suceden eventos no deseados que alteran la calidad de esta. Entre estos problemas los más difíciles de tratar o resolver son el ruido, la distorsión y la interferencia debido a que éstos afectan la forma de la señal. 1. Atenuación. Es la pérdida progresiva de la potencia de la señal conforme a la distancia, el tiempo, la frecuencia y la temperatura. La atenuación por sí sola no es un gran problema, es suficiente amplificar la señal, pero el problema radica en que la señal generalmente además de ir atenuada también va contaminada ya sea con ruido, distorsión o interferencia y éstos se amplifican junto con la señal.

8 2. Distorsión. Sucede cuando el sistema no responde correctamente ante la señal y por ello ésta sufre alteraciones. Dicho en otras palabras es la deformación de la señal a causa de elementos del sistema de comunicación. Existen tres diferentes tipos de atenuación: Distorsión por atenuación: La impedancia compleja de un circuito depende de la señal. Distorsión por retardo de grupo: La velocidad de propagación de una señal depende de su frecuencia. Distorsión por eventos meteorológicos: Es cuando ocurren eventos meteorológicos como lluvia, nieve etc. Los cuales distorsionan o anulan la transmisión de la señal. 3. Ruido. Son señales eléctricas que muestran un comportamiento aleatorio e impredecible y pueden originarse dentro y fuera del sistema de comunicación. Afecta generalmente a la señal portadora de la información, ocultándola o eliminándola total o parcialmente. Existen diferentes tipos de ruido, entre los cuales tenemos: Ruido endógeno: Este ruido es producido dentro del propio sistema de comunicación. Ruido exógeno: Contrario al ruido endógeno, este ruido es producido fuera del sistema de comunicación. Ruido blanco o gaussiano: Este tipo de ruido se caracteriza porque su energía o densidad es contante sobre todas las frecuencias de la señal. Ruido de intermodulación: Este ocurre cuando distintas señales comparten el mismo medio de transmisión o canal (multiplexación). 4. Diafonía (Cross Talk). Es producida cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales por ejemplo en los pares trenzados. Donde el cable portador se le denomina perturbador y el que recibe parte de la señal que no le corresponde es el perturbado. Diafonía next: (Near End Cross Talk) Cerca de interferencia es la medida del ruido que se induce eléctricamente a partir de un par en el cable sobre otro par, o de los pares. Si este ruido llega a ser excesivo, conducirá para señalar pérdida o aún la interrupción total de la comunicación. Pero la cosa más importante a mirar hacia fuera para es mantener las torceduras del par tan apretadas como sea posible hasta el punto de la terminación. La señal en parte regresa al transmisor. Diafonía fext: (Far End Cross Talk) La interferencia lejana (FEXT). Esto ocurre típicamente en las longitudes cortas del cable, generalmente cualquier cosa menos de 15 metros. El FEXT se refleja abajo del cable al extremo lejano, y cualquier ruido transmitió detrás abajo de la voluntad "fijación" sí mismo del cable al FEXT y empuja hacia arriba el nivel de ruidos. III. Esquemas de ensamblaje de cables. 1. Cable cruzado. El cable cruzado permite la conexión directa de dos equipos mediante tarjetas de red. Cruzamos los pares de cables para asociar físicamente las distintas entradas y salidas de las tarjetas de los equipos. Este cable se debe emplear, igualmente, para conectar hubs entre sí.

9 El proceso de cruzar los cables se hace para comunicar las bocas de las tarjetas de red de manera que las conexiones de transmisión positivo y negativo de cada tarjeta estén enlazadas con las conexiones de recepción positivo y negativo, respectivamente. Si no, ambas tarjetas transmitirían por el mismo cable, con lo que se producirían colisiones. También se emplea este tipo de cable para la unión entre concentradores y/o conmutadores. Figura 5. Estructura de la implementación de un cable cruzado. Tabla 2. Cableado Cruzado. Conector 1 (B) Conector 2 (A) 1- Blanco Naranja 1- Blanco Verde 2- Naranja 2- Verde 3- Blanco Verde 3- Blanco Naranja 4- Azul 4- Azul 5- Blanco Azul 5- Blanco Azul 6- Verde 6- Naranja 7- Blanco Marrón 7- Blanco Marrón 8- Marrón 8- Marrón 2. Cable punto a punto. Para un cableado punto a punto tenemos dos posibilidades definidas por dos normativas como indican las siguientes tablas:

10 Tabla 3. Normativa 568-A Tabla 4. Normativa 568-B Conector 1 Conector 2 1- Blanco Verde 1- Blanco Verde 2- Verde 2- Verde 3- Blanco Naranja 3- Blanco Naranja 4- Azul 4- Azul 5- Blanco Azul 5- Blanco Azul 6- Naranja 6- Naranja 7- Blanco Marrón 7- Blanco Marrón 8- Marrón 8- Marrón Conector 1 Conector 2 1- Blanco Naranja 1- Blanco Naranja 2- Naranja 2- Naranja 3- Blanco Verde 3- Blanco Verde 4- Azul 4- Azul 5- Blanco Azul 5- Blanco Azul 6- Verde 6- Verde 7- Blanco Marrón 7- Blanco Marrón 8- Marrón 8- Marrón Bibliografía: 1. Sin Autor. Sin fecha. Cableado de una red. Sitio: [con acceso el 29 de enero de 2012] 2. Margüello, J. C Tipos de Cable. Sitio: [con acceso el 29 de enero de 2012] 3. Sin Autor Los medios de transmisión. Sitio: [con acceso el 29 de enero de 2012] 4. Fonseca, A. Sin fecha. Perturbaciones en la transmisión. Sitio: [con acceso el 29 de enero de 2012] 5. Sin Autor Creación de un cable cruzado. Sitio: [con acceso el 29 de enero de 2012]

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