Redes de Comunicación II

1 Redes de Comunicación II Módulo II. Redes de área local Tema 5. Redes LAN

Tema 5. LAN 2 Índice Introducción Arquitectura Capa física Subcapa MAC Supcapa de enlace IEEE 802.3 y sistema Ethernett IEEE 802.5: Token Ring Ethernet de alta velocidad y Gigabit Fiber Distributed Data Interface (FDDI) LANs inalámbricas y estándar IEEE 802.11

Tema 5. LAN 3 Introducción Características fundamentales Distancia de cobertura relativamente pequeña (cientos de metros) Medio de transmisión compartido Requiere protocolos de acceso al medio (MAC) Velocidad de transmisión elevada (hasta Gbps) BER muy pequeña (10-8) Gestión: corresponde al propietario Alcance limitado, recinto privado Objetivos Compartir recursos hardware y software Impresoras, servidores, Comunicación Usos básicos Redes domésticas Redes pequeñas empresas esas

Tema 5. LAN 4 Arquitectura Capas Superiores Subcapa de enlace Subcapa MAC Capa de enlace Capa física

Tema 5. LAN 5 Capa física Medios y tipos de transmisión Medios de transmisión Par trenzado. Ejemplo: sistema 100BASE-T 100BASE-T significa: 100 Mbps, transmisión en banda base, par trenzado Cable coaxial. Ejemplo: redes de cable Fibra óptica. Ejemplo: sistema 100BASE-FX Aire. Redes LAN inalámbrica (WLAN) Tipo de transmisión Banda Base Representación: XBASEY Banda ancha Se denota como: XBROADY X: velocidad de transmisión, en Mbps Y: relacionada con las características del medio de transmisión 10BASE5: 10 Mbps, transmisión en BB, 500 m de longitud dde cable 100BASE-T: 100 Mbps, transmisión en banda base, par trenzado

Tema 5. LAN 6 Capa física Códigos de línea y modulaciones Código de línea Manchester (en Ethernet) Manchester diferencial i (en redes en anillo con paso de testigo) 4B5B/NRZI en redes en anillo basadas en fibra óptica (FDDI) y Ethernet de alta velocidad Transmisión en banda ancha Modulación digital ASK FSK BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Modulación multi-portadora OFDM

Tema 5. LAN 7 Capa física Topología: bus, árbol, anillo y estrella Topología en bus Estaciones distribuidas linealmente a lo largo del medio de transmisión La transmisión de una estación Se propaga en ambos sentidos Se recibe en el resto de las estaciones Terminador Terminadores pasivos (óhmicos) para absorber señal y evitar reflexiones Medio de transmisión: - Par de cobre -Coaxial - Fibra óptica Estación (host)

Tema 5. LAN 8 Capa física Topología: bus, árbol, anillo y estrella Topología en Árbol Varios buses Conectados a un punto común ( punto raíz ) Punto raíz

Tema 5. LAN 9 Capa física Topología: bus, árbol, anillo y estrella Topología en Anillo Estaciones distribuidas a lo largo de un medio de transmisión cerrado (sin extremos) La transmisión efectuada por una estación se propaga por el medio de transmisión y termina llegando Sentido de propagación p único para evitar colisiones anillo host

Tema 5. LAN 10 Capa física Topología: bus, árbol, anillo y estrella Topología en Estrella Todas las estaciones conectadas a un hub El hub retransmite los datos Dos tipos de hubs De difusión Retransmisión hacia todas las estaciones o host De conmutación Retransmisión solo hacia el host destino Hub host

Tema 5. LAN 11 Capa física Interfaces de conexión Interfaz de la conexión de las estaciones al medio de transmisión Consiste en una tarjeta NIC (Network Interface Card) Ejemplo: RJ-45

Tema 5. LAN 12 Capa de enlace Subcapa MAC (Medium Access Control) En este tema: CSMA/CD y Paso de testigo CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Proceso Cuando un ordenador quiere transmitir, escucha el bus Sí está ocupado, entonces espera un tiempo aleatorio Si está libre, comienza a transmitir Si hay colisión: Para la transmisión Emite señal de atasco Espera tiempo aleatorio (para disminuir i i probabilidad bilid d de nueva colisión Si crece el número de estaciones, aumenta la probabilidad de colisión

Tema 5. LAN 13 Capa de enlace Paso de testigo 1. El testigo circula por el medio Subcapa MAC (Medium Access Control) token 2. A drena el testigo y genera una trama hacia B B A B B A 3. B copia la trama B B A 4. A drena su trama y regenera el testigo B B A

Tema 5. LAN 14 Capa de enlace Subcapa de enlace Protocolo más utilizado: LLC (Logical Link Control) Descrito en IEEE 802.2 trama LLC: 4 campos (origen, destino, control de flujo, datos) encapsulada sobre el campo de datos de la trama MAC PDU de capas superiores cabecera DATOS PDU LLC cabecera DATOS PDU MAC cabecera DATOS cola

Tema 5. LAN 15 Estándar LAN IEEE 802.3 y sistema Ethernet Características del sistema Ethernet Topología: en bus Velocidad de transmisión: 10 Mbps Transmisión: en banda base Codificación: Manchester Medio de transmisión: coaxial Tomando como referencia Ethernet, IEEE especificó el estándar 802.3 Sistemas 10BASE5 y 10BASE2 Obsoletos Topología en bus 10BASE-T Topología en estrella Medio de transmisión: par trenzado 10BASE-F Topología en estrella Hub Medio de transmisión: fibra óptica Fibra óptica o par trenzado

Tema 5. LAN 16 LAN IEE 802.5: Token Ring Topología en anillo. Protocolo MAC de paso de testigo 1. El testigo circula por el medio token 2. A drena el testigo y genera una trama hacia B B A B B A 3. B copia la trama B B A 4. A drena su trama y regenera el testigo B B A

Tema 5. LAN 17 Ethernet de Alta Velocidad y Gigabit Notas introductorias Los estándares IEEE estudiados hasta ahora se consideran básicos ya que: La velocidad de transmisión que consiguen es pequeña para algunas aplicaciones actuales Constituyen la base conceptual de otros estándares más avanzados, como por ejemplo: Fast Ethernet Ethernet Gigabit Fiber Distributed Data Interface (FDDI) Wireless LAN (WLAN)

Tema 5. LAN 18 Ethernet de Alta Velocidad y Gigabit Fast Ethernet Norma IEEE 802.3u Velocidad:100 d Mbps Compatible con estándar a 10 Mbps Técnicas de codificación distintas de la del estándar IEEE 802.3. Ejemplo: 4B/5B-NRZI 100BASE-T: Par trenzado UTP Cat.5 Longitud máxima: 100 m. Topología en estrella 100BASE-F: Fibra óptica Longitud máxima: 2 km Topología en estrella Fibra óptica o coaxial Hub

Tema 5. LAN 19 Ethernet de Alta Velocidad y Gigabit Ethernet Gigabit Norma IEEE 802.3z Velocidad: 1000 Mbps = 1 Gbps Codificación: 8B/10B Topología en estrella, pero en este caso conmutada Soporta distintos medios de transmisión: Par trenzado (1000BASE-T) Fibra óptica monomodo (1000BASE-LX) Fibra óptica multimodo (1000BASE-SX) Hub de conmutación Hub

Tema 5. LAN 20 Fiber Distributed Data Interface (FDDI) Similar a IEEE 802.5 Topología en anillo Técnica de acceso al medio: paso de testigo Amplio uso como red troncal (backbone) para la interconexión de otras LANs Características básicas LAN 1 Velocidad d de transmisión: ió 100 Mbps LAN 2 Codificación: 4B/5B-NRZI Soporta distintos medios de transmisión: Par trenzado para distancias máximas en trono a 100 m. Fibra óptica para longitud de anillo de 200 km y con hasta 500 estaciones conectadas

Tema 5. LAN 21 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Introducción Motivación Satisfacer necesidades de movilidad Dar cobertura en lugares difíciles de cablear Añadir nuevos ordenadores Principales tecnologías de acceso inalámbrico Infrarrojos ( 900 nm) Espectro expandido ( 2 GHz) Microondas de banda estrecha Aplicaciones ( 10 20 Ampliación de redes LAN Interconexión de edificios Acceso nómada Redes ad hoc GHz) Acceso inalámbrico Estación móvil (portátil) BS Célula Estación base

Tema 5. LAN 22 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Ejemplo de WLAN con dos celdas Access point (AP) BS BS Célula 2 Célula 1 LAN troncal cableada

Tema 5. LAN 23 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Arquitectura conceptual de 802.11 Extended Service Set (ESS) Conjunto de servicios ampliado (conexión de varios BBS con el sistemas de distribución a través de una parte funcional del AP llamada portal) Basic Service Area (BBA) Area básica de servicios (área geográfica de cobertura) Sistema de distribución AP AP BSS BSS Basic Service Set (BBS) Conjunto básico de servicios (Se corresponde en la práctica con una celda) BSS

Tema 5. LAN 24 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Tecnologías WLAN WLAN de infrarrojos WLAN de espectro expandido WLAN de microondas de banda estrecha WLAN de infrarrojos Ventajas Reflexión difusa Cobertura en toda la habitación Luz infrarroja no atraviesa paredes Más seguras, no hay escuchas En cada habitación, una WLAN de IR Equipos sencillos y baratos Modulación ASK Inconvenientes La radiación IR contenida en la luz solar y artificial es una fuente de ruido Para mantener la S/N hay que aumentar la potencia del transmisor pero sin superar un límite (daños en los ojos, consumo excesivo)

Tema 5. LAN 25 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Técnicas de transmisión en WLAN de IR Direccional Enlace punto a punto Largo alcance si hay línea de visión Ejemplo: para conectar edificios i Omnidireccional BS Difusión

Tema 5. LAN 26 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Resumen propiedades WLAN de IR LAN de Infrarrojos IR difuso IR haz directo Velocidad (Mbps) 1-4 1-10 Estacionario o móvil? Estacionario / Móvil Estacionario con LOS (Line of Sight) ) Alcance (m) 15-60 25 Longitud de onda Modulación 900 nm Pot. radiada - MAC CSMA CSMA ASK

Tema 5. LAN 27 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) WLAN de espectro expandido Espectro expandido Salto de frecuencia Secuencia directa Velocidad (Mbps) 1-3 2-50 Estacionario o móvil? Estacionario/ Móvil Estacionario/ Móvil Alcance (m) 30-100 30-250 Frecuencia ~ 900 MHZ ~ 2,4 GHz ~ 5,7 GHz Modulación FSK QPSK Pot. radiada <1 W MAC CSMA CSMA

Tema 5. LAN 28 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) WLAN de radio Radio Microondas de banda estrecha Velocidad (Mbps) 10-20 Estacionario o móvil? Estacionario/Móvil Alcance (m) 10-40 Frecuencia ~ 900 MHZ ~ 5,5 GHz ~ 19 GHz Modulación Pot. radiada QPSK 25 mw MAC CSMA

Tema 5. LAN 29 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Comparativa accesos Velocidad (Mbps) Estacionario o móvil? Infrarrojo Espectro expandido Radio IR difuso IR haz directo Salto de Secuencia Microondas de frecuencia directa banda estrecha 1-4 1-10 1-3 2-50 10-20 Estacionario /Móvil Estacionario con LOS Estacionario/ Móvil Estacionario /Móvil Estacionario/ Móvil Alcance (m) 15-60 25 30-100 30-250 10-40 Longitud de onda/ frecuencia 900 nm ~ 900 MHZ ~ 900 MHZ ~ 2,4 GHz ~ 5,5 GHz ~ 5,7 GHz ~ 19 GHz Modulación ASK FSK QPSK QPSK Pot. radiada < 1 W 25 mw MAC CSMA CSMA CSMA CSMA CSMA

Tema 5. LAN 30 WLAN y estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) Nota: OFDM-WLAN