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La instalación física de una red

En esta Unidad aprenderás a:

• Conocer el conjunto decomponentes físicos que formanuna red de área local.

• Distinguir los distintos parámetrosque intervienen en el diseño físicode una red.

• Distinguir los distintos tipos de redesEthernet.

• Confeccionar los cables más comunesutilizados en redes de área local conlas herramientas apropiadas.

• Conocer las principalescaracterísticas de los sistemasde cableado estructurado.

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El medio de transmisión es el soporte físico que faci-lita el transporte de la información y supone una partefundamental en la comunicación de datos. La calidadde la transmisión dependerá de sus características físi-cas, mecánicas, eléctricas, etcétera.

El transporte puede ser mecánico, eléctrico, óptico,electromagnético, etc. El medio debe ser adecuado ala transmisión de la señal física para producir la cone-xión y la comunicación entre dos dispositivos.

La evolución experimentada por la Informática y lasTelecomunicaciones ha desarrollado la investigación enestos elementos de la transmisión, obteniendo mate-riales de una gran calidad y fiabilidad.

La elección de un buen sistema de cableado es de vitalimportancia en las instalaciones reales en los que seproducirá el fenómeno de la comunicación. La inver-sión estimada para cables en una instalación es del 6%del coste total.

Sin embargo, está comprobado que el 70% de los fallosproducidos en una red se deben a defectos en el cable-ado. Por tanto, merece la pena no escatimar demasiadolas inversiones que deban producirse en los sistemasde transmisión.

A Sistemas de cableado metálicos

En este apartado se incluyen todos los medios de trans-misión que utilizan canales conductores metálicos parala transmisión de la señal, y que están sujetos tanto ala ley de Ohm, que se estudiará a continuación, como alas leyes fundamentales que rigen el electromagnetismo.

La ley de Ohm

Todas las señales eléctricas sufren una disminución desu nivel energético cuando se transmiten por cualquiermedio de transmisión. Esta atenuación se rige por laley de Ohm, que relaciona la tensión eléctrica entre losextremos del material y la intensidad de corriente eléc-trica que le atraviesa. Al cociente entre esa tensión yla intensidad se le llama resistencia eléctrica. A veces,esta resistencia no es una constante, sino que depende

de la frecuencia de la señal eléctrica que ese materialdebe transportar. Cuando se considera este últimofenómeno se habla de impedancia, que es un conceptomás generalizado que el de resistencia.

donde R es la resistencia, V es la tensión eléctrica e Ies la intensidad. R se mide en ohmios (Ω), V en vol-tios (V) e I en amperios (A). En la Figura 3.1 se puedever un circuito básico que ilustra la ley de Ohm.

Los cables de pares

Están formados por pares de filamentos metálicos yconstituyen el modo más simple y económico de todoslos medios de transmisión. Sin embargo, presentanalgunos inconvenientes. En todo conductor, la resis-tencia eléctrica aumenta al disminuir la sección delconductor, por lo que hay que llegar a un compromisoentre volumen y peso, y la resistencia eléctrica delcable. Esta resistencia está afectada directamente porla longitud máxima. Cuando se sobrepasan ciertas lon-gitudes, hay que acudir al uso de repetidores para res-tablecer el nivel eléctrico de la señal.

Tanto la transmisión como la recepción utilizan un parde conductores que, si no están apantallados, son muysensibles a interferencias y diafonías producidas por lainducción electromagnética de unos conductores enotros (motivo por el que en ocasiones percibimos con-versaciones telefónicas ajenas en nuestro teléfono). Uncable apantallado es aquél que está protegido de lasinterferencias eléctricas externas por acción de un con-ductor eléctrico externo al cable, por ejemplo, unamalla metálica.

3. La instalación física de una red3.1 Los medios de transmisión

Los medios de transmisión3.1

Figura 3.1. Circuito básico compuesto de batería y resistencia atravesada por una intensidad de corriente.

R = V/I

Un modo de subsanar estas interferencias consiste entrenzar los pares de modo que las intensidades detransmisión y recepción anulen las perturbacioneselectromagnéticas sobre otros conductores próximos.Esta es la razón por la que este tipo de cables se lla-man cables de pares trenzados. Con este tipo de cableses posible alcanzar velocidades de transmisión com-prendidas entre 2 Mbps y 100 Mbps en el caso deseñales digitales. A cortas distancias pueden llegar a1 Gbps. Es el cable más utilizado en telefonía y télex.Existen fundamentalmente dos tipos:

• Cable UTP (Unshielded Twisted Pair). Es un cable depares trenzado y sin recubrimiento metálicoexterno, de modo que es sensible a las interferen-cias, sin embargo, al estar trenzado, compensa lasinducciones electromagnéticas producidas por laslíneas del mismo cable. Es importante guardar lanumeración de los pares, ya que de lo contrario elefecto del trenzado no será eficaz: puede disminuirsensiblemente o incluso impedir la capacidad detransmisión. Es un cable barato, flexible y sencillode instalar. La impedancia característica de un cableUTP es de 100 Ω. En la Figura 3.2 se pueden obser-var los distintos pares de un cable UTP.

• Cable STP (Shielded Twisted Pair). Este cable essemejante al UTP pero se le añade un recubrimientometálico para evitar las interferencias externas. Esterecubrimiento debe ser conectado a la tierra de lainstalación. Por tanto, es un cable más protegido,pero menos flexible que el UTP. El sistema de tren-zado es idéntico al del cable UTP. La impedanciacaracterística de un cable STP ron de los 150 Ω.

Estos cables de pares tienen aplicación en muchoscampos. El cable de cuatro pares (Figura 3.2) está uti-lizándose como el cableado general en muchas insta-laciones, como conductores para la transmisión telefó-nica de voz, transporte de datos, etc. RDSI utilizatambién este medio de transmisión.

En los cables de pares distinguimos dos clasificaciones:

• Primera clasificación: las categorías. Cada cate-goría especifica unas características eléctricas parael cable: atenuación, capacidad de la línea e impe-dancia. Actualmente se utilizan las categorías 3 a 5,que soportan frecuencias de 10, 20 y 100 MHz res-pectivamente. También se utiliza una categoría lla-mada 5E, que mejora algo las capacidades de lacategoría 5. Se encuentran en estudio las categorías6 y 7, que quedan abiertas a nuevos estándares con250 y 600 MHz respectivamente.

• Segunda clasificación: las clases. Cada clase especi-fica las distancias permitidas, el ancho de banda con-seguido y las aplicaciones para las que es útil en fun-ción de estas características. Están especificadas lasclases A a F. En la Tabla 3.1 se especifican ejemplosque relacionan algunas clases con algunas categorías.

Dado que el cable UTP de categoría 5 es barato y fácilde instalar, se está incrementando su utilización en lasinstalaciones de redes de área local con topología enestrella, mediante el uso de conmutadores y concen-tradores que se estudiarán más adelante.

Las aplicaciones típicas de la categoría 3 son transmi-siones de datos hasta 10 Mbps (por ejemplo, la espe-cificación 10BaseT); para la categoría 4, 16 Mbps; ypara la categoría 5 (por ejemplo, la especificación100BaseT), 100 Mbps.

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Figura 3.2. Ejemplos de cables de pares. a) Cables STP. b) Cable UTP.

Tabla 3.1. Características de longitudes posibles y anchosde banda para las clases y categorías de parestrenzados.

Ancho debandaCat. 3Cat. 4Cat. 5

100 kHz

2 km3 km3 km

1 MHz

500 m600 m700 m

20 MHz

100 m150 m160 m

100 MHz

no hayno hay100 m

CLASES Clase A Clase B Clase C Clase D

Tabla 3.2. Nivel de atenuación permitido según la velocidad de transmisión para un cable UTP.

4 Mbps10 Mbps16 Mbps100 Mbps

13 dB20 dB25 dB67 dB

Velocidad detransmisión de datos

Nivel de atenuaciónpara 100 m

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En concreto el cable UTP de categoría 5 viene especi-ficado por las características de la Tabla 3.2 (especifi-caciones TSB-36) referidas a un cable estándar de cienmetros de longitud. El nivel de atenuación se mide endecibelios (dB), que indica una medida de las pérdidasde señal a lo largo del cable. Así, una pérdida de 10 dBindica que la energía de la señal transmitida es diezveces menor a la salida que a la entrada, una pérdidade 20 dB supone que la energía de salida es un 1 % dela entrada, 30 dB implica un 1 ‰ de la entrada, etc.

Sin embargo, las exigencias de ancho de banda de lasredes actuales han hecho que el cable UTP de catego-ría 5 se muestre insuficiente en ocasiones. Las socie-dades de estándares han hecho evolucionar esta cate-goría definiendo otras de características mejoradas quese describen a continuación:

• Categoría 5 actual. Se define en los estándares IS11801, EN 50173 y TIA 568. En su versión originaldata de 1995 y está pensado para soportar transmi-siones típicas de la tecnología ATM (155 Mbps), perono es capaz de soportar Gigabit Ethernet (1 Gbps).

• Categoría 5 mejorada (5e o 5 enhanced). Se tratade una revisión de la categoría 5 de 1998. En estaversión se mejoran los parámetros del cable parallegar a transmisiones de Gigabit Ethernet.

• Categoría 6. Es una categoría todavía en procesode definición aunque ya ampliamente aceptada,pero sus parámetros eléctricos apuntan quepodrían soportar frecuencias hasta los 250 MHz enclase E.

• Categoría 7. Es una especificación todavía por defi-nir, pero pretende llegar hasta los 600 MHz en claseF, mejorando sustancialmente los fenómenos de dia-fonía con respecto de la categoría 5. Sin embargo,esta categoría tiene como competidor más directoa la fibra óptica.

Para hacerse una idea aproximada de la utilización deestos cables en redes de área local, se puede construiruna red Ethernet con topología en estrella con cableUTP de categoría 5 con segmentos de 100 m comomáximo.

El cable coaxial

Presenta propiedades mucho más favorables frente ainterferencias y a la longitud de la línea de datos, demodo que el ancho de banda puede ser mayor a estasgrandes distancias. Esto permite una mayor concen-

tración de las transmisiones analógicas, o bien unamayor capacidad de las transmisiones digitales.

Su estructura es la de un cable formado por un conduc-tor central macizo o compuesto por múltiples fibras alque rodea un aislante dieléctrico de mayor diámetro(Figura 3.3). Una malla exterior aísla de interferenciasal conductor central. Por último, utiliza un material ais-lante para recubrir y proteger todo el conjunto. Pre-senta condiciones eléctricas más favorables. En redesde área local se utilizan dos tipos de cable coaxial: finoy grueso. Por ejemplo, el cable coaxial fino utilizado enlas instalaciones de redes de área local se denomina RG-58A/U y tiene una impedancia característica de 50 Ω.Con este cable se pueden construir redes Ethernet contopología en bus (10Base2) y un máximo de distanciapor segmento de 185 m.

Con un cable coaxial del tipo RG-8A/U, también de50 Ω de impedancia, se pueden construir redes Ethernetdel tipo 10Base5 o Thicknet con segmentos de 500 mcomo máximo.

Si se comparan estos segmentos de 500 m con los100 m como máximo de los segmentos en la estrella dela red UTP de categoría 5, nos haremos una idea de lasventajas del cableado coaxial cuando es necesariocablear grandes distancias.

Es capaz de llegar a anchos de banda comprendidosentre los 80 MHz y los 400 MHz dependiendo de si tene-mos coaxial fino o grueso. Esto quiere decir que entransmisión de señal analógica seríamos capaces detener como mínimo del orden de 10 000 circuitos de voz.


Figura 3.3. Sección de un cable coaxial, conectores y cables.

B Sistemas de fibra óptica

La fibra óptica permite la transmisión de señales lumi-nosas. La fibra es insensible a interferencias electro-magnéticas externas. Los medios conductores metáli-cos son incapaces de soportar frecuencias muyelevadas, por lo que para altas frecuencias son nece-sarios medios de transmisión ópticos.

La luz ambiental es una mezcla de señales de muchasfrecuencias distintas por lo que no es una buena fuentede señal portadora luminosa para la transmisión dedatos. Son necesarias fuentes especializadas:

• Fuentes láser. A partir de la década de los añossesenta se descubre el láser, una fuente luminosade alta coherencia, es decir, que produce luz de unaúnica frecuencia y en la que toda la emisión se pro-duce en fase. Un caso particular de fuente láser esel diodo láser, que no es más que una fuente semi-conductora de emisión láser de bajo precio.

• Diodos LED. Son semiconductores que producen luzcuando son excitados eléctricamente.

La composición del cable de fibra óptica consta bási-camente de un núcleo, un revestimiento y una cubiertaexterna protectora (Figura 3.4). El núcleo es el con-ductor de la señal luminosa. La señal es conducida porel interior de este núcleo fibroso, sin poder escapar deél debido a las reflexiones internas y totales que se

producen, impidiendo tanto el escape de energía haciael exterior como la adición de nuevas señales externasindeseadas.

Actualmente se utilizan tres tipos de fibras ópticas parala transmisión de datos: fibras monomodo, multimodode índice gradual y multimodo de índice escalonado. Sellegan a efectuar transmisiones de decenas de miles dellamadas telefónicas a través de una sola fibra dado sugran ancho de banda.

Otra ventaja es la gran fiabilidad, su tasa de error esmínima. Su peso y diámetro la hacen ideal frente a loscables de pares o coaxiales. Normalmente se encuentrainstalada en grupos, en forma de mangueras, con unnúcleo metálico que les sirve de protección y soportefrente a las tensiones producidas en el cable ya que lafibra, en sí misma, es extraordinariamente frágil.

Su principal inconveniente es la dificultad de realizaruna buena conexión de distintas fibras con el fin deevitar reflexiones de la señal.

Desde un principio las redes de fibra óptica han utili-zado un sistema de multiplexación en el tiempo (TDM,Time División Multiplexing) para efectuar sus transmi-siones. Los sistemas TDM actuales han llegado a velo-cidades de 10 Gbps, lo que está muy alejado de los 30THz de ancho de banda teórico que soporta una fibra.

Con el fin de aprovechar al máximo las conduccionesde fibra se ha definido una nueva modulación parafibra llamada WDM (Wavelength División Multiplexing)o multiplexación en longitud de onda, que consiste enintroducir en la fibra no una longitud de onda sinovarias. Actualmente se llegan a multiplexar del ordende 50 longitudes de onda sobre la misma fibra (multi-plexación densa en longitud de onda). A esta modula-ción, se superpone la ya tradicional en el tiempo TDM,consiguiendo sistemas de transmisión mixtos quevarían entre los 40 y los 160 Gbps.

C Sistemas inalámbricos

Estos sistemas se utilizan en las redes de área local porla comodidad y flexibilidad que presentan: no sonnecesarios complejos sistemas de cableado, los pues-tos de la red se pueden desplazar sin grandes proble-mas, etc. Sin embargo, adolecen de baja velocidad detransmisión y de fuertes imposiciones administrativas

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Figura 3.4. a) Sección longitudinal de una fibra óptica. b) Conectores de fibra óptica.

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en las asignaciones de frecuencia que pueden utilizar:son sistemas cuyos parámetros de transmisión estánlegislados por las administraciones públicas. En algu-nos casos se requieren permisos especiales, depen-diendo de la banda de frecuencia que utilicen.

Los sistemas radioterrestres

El medio de transmisión en los enlaces de radio es elespacio libre, con o sin atmósfera, a través de ondaselectromagnéticas que se propagan a la velocidad dela luz. Para llevar a cabo la transmisión se utiliza unsistema de antenas emisoras y receptoras.

La propagación por el medio atmosférico produce enocasiones problemas de transmisión provocados por losagentes meteorológicos. Estos efectos negativos sepueden comprobar fácilmente en las emisiones televi-sivas cuando las condiciones climatológicas no sonfavorables en forma de interferencias, nieve, rayas,doble imagen, etcétera.

De modo general, cuanto mayor es la frecuencia de laseñal que se emite, tanto más sensible es a este tipode problemas, de modo que la distancia máxima entrelas antenas emisora y receptora debe ser menor paragarantizar una comunicación íntegra.

Para las transmisiones radioterrestres, destacan lassiguientes bandas de frecuencia del espectro electro-magnético:

• Onda corta, con frecuencias en el entorno de lasdecenas de MHz, que utilizan la Ionosfera terrestrecomo espejo reflector entre el emisor y receptor. Deeste modo son posibles comunicaciones de largadistancia, típicamente intercontinentales. El anchode banda de los mensajes transmitidos por ondacorta es pequeño puesto que la frecuencia de laseñal portadora es relativamente baja: no es unbuen modo de transmisión de datos digitales.

• Microondas, con frecuencias del orden del GHz. Elancho de banda para los mensajes puede ser muchomás elevado ya que la frecuencia de la señal por-tadora es muy alta. Esto permite la multicanaliza-ción de muchos mensajes. Las distancias que sepermiten oscilan entre los 50 a 100 km en trans-misiones por la superficie terrestre. Las antenas tie-nen forma parabólica y se pueden ver en la cima delos montes a lo largo de la geografía.

Los satélites artificiales

En ausencia de atmósfera las transmisiones inalámbri-cas son mucho más fiables, lo que permite muy altasfrecuencias y transmisiones de alta capacidad. La trans-misión vía satélite de un punto de la Tierra a su antí-poda se haría imposible sin la existencia de platafor-mas orbitales que intercomuniquen varios satélites.

Como en el espacio vacío la probabilidad de obstáculoes mucho menor que en la comunicación tierra-saté-lite, se permiten velocidades aún mayores, y se llega atransmisiones de 100 GHz.

Las comunicaciones por satélite tienen dos problemasfundamentales:

• El elevado coste de situar un satélite en el espacioy su mantenimiento posterior.

• El retardo producido en las transmisiones de lasseñales originado por las grandes distancias queéstas deben recorrer. Es común en las comunicacio-nes televisivas en directo vía satélite que el sonidono esté sincronizado con la imagen, por ejemplo,porque el sonido venga por vía telefónica terrestrey la imagen por satélite; la diferencia de caminosentre una y otra vía es significativa: se producenretardos superiores al cuarto de segundo.

Para solucionar algunos de estos problemas se han cre-ado redes de satélites de órbita baja, aunque aún noparece que hayan llegado a su madurez. Otro puntoimportante a favor de los satélites es que proporcionanla estructura básica para el funcionamiento de los sis-temas de posicionamiento global (GPS, Global Positio-ning System). Se trata de terminales especializados quese comunican simultáneamente con varios satélites conobjeto de proporcionar la posición geográfica del recep-tor GPS con extraordinaria precisión.


Figura 3.5. Dispositivos inalámbricos utilizados en redes de área local inalámbricas:a) Punto de acceso. b) Tarjeta de red.

Los cables que forman parte de una red de transmisiónde datos no pueden utilizarse si la señal eléctrica noentra en ellos debidamente. De esta función se ocupanlos conectores, que no son más que interfaces que ade-cuan la señal del cable al interface del receptor.

Frecuentemente, los conectores de una misma familiase duplican en forma de «macho» o «hembra», quedeben ajustarse mecánicamente del modo más perfectoposible.

A Conectores para comunicaciones serie

Las comunicaciones serie más comunes en redes deordenadores son las conexiones de los puertos seriecon módems. Por ello, estudiaremos estos conectoresserie y las señales de cada una de sus líneas tomandocomo ejemplo la comunicación ordenador-módem.

El módem es un elemento intermedio entre el equipoterminal de datos ETD y la línea telefónica. Por tanto,hay que definir el modo en que el módem se conectarátanto a la línea telefónica como al ETD.

Los módems se conectan a la línea telefónica a tra-vés de una clavija telefónica. En algunos casos se per-mite un puente para que no quede interrumpida lalínea telefónica y se proporcione servicio a un telé-fono. En este caso la conexión consiste en tender lalínea telefónica hasta la entrada telefónica de líneadel módem, y luego tender otro cable telefónicodesde la salida de teléfono del módem hasta el pro-pio teléfono.

En cuanto a su conexión con el ETD, se han definidovarios estándares de conectividad. Los más comunesson los propuestos por la norma RS-232 o la recomen-dación V.24, que definen cómo debe ser el interfaz deconexión. A veces se acompaña la norma RS-232 deuna letra que indica la revisión de la norma. Por ejem-plo, RS-232-C es la revisión C de la norma RS-232.

El interfaz RS-232-C

La proliferación de equipos de distintos fabricantes hacausado que éstos hayan tenido que ponerse de

acuerdo sobre las normativas de interconexión de susequipos. Muchas asociaciones de estándares han dic-tado normas y recomendaciones a las que los diseña-dores de dispositivos de comunicación se acogen, conel fin de garantizar que los equipos que producen seentenderán con los de otros fabricantes.

Este problema fue resuelto inicialmente por la asocia-ción de estándares EIA (Electronics Industries Asso-ciation) con el estándar RS-232. Este estándar es eladoptado con más frecuencia para transmisiones serie,especialmente utilizado por gran parte de los módems.El equivalente del CCITT, ahora ITU (International Tele-communication Union), está compuesto por las nor-mas V.24 y V.28. Estas normativas definen tanto lascaracterísticas eléctricas como las funcionales de laconexión.

Para hacernos una idea aproximada de qué paráme-tros se definen en estos estándares vamos a exponerbrevemente un resumen de sus características eléc-tricas:

• Las señales han de ser binarias.• La tensión no debe superar los 25 V en circuito

abierto.• La tensión de utilización del equipo puede ser posi-

tiva (asignado al «0» lógico) o negativa (asignadoal «1» lógico), y su valor debe estar comprendidoentre los 5 y los 15 V.

• En el caso de cortocircuito la intensidad eléctricano debe superar los 0,5 A.

• La resistencia de carga debe ser superior a 3 000 Ωy no debe sobrepasar los 7 000 Ω.

• La capacidad de carga debe ser inferior a 2500 pico-faradios (pF).

Como se puede observar, con estas especificacioneslos fabricantes pueden construir sus equipos teniendola seguridad de que la interconexión está garanti-zada.

Entre las características funcionales se mencionan losdistintos tipos de circuitos eléctricos que componen lainterfaz. La norma define conectores con 25 pines(Figura 3.6), cada uno de los cuales define un circuito.Estos circuitos se conectan de modo distinto según lasaplicaciones, pero la más común es la que aparece enla Figura 3.7.

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3. La instalación física de una red3.2 Dispositivos de conexión de cables

3.2 Dispositivos de conexión de cables

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También se pueden encontrar conectores de 9 pines(Figura 3.8) en los que se han mantenido las líneasmás utilizados en las comunicaciones usuales. Los prin-cipales son los siguientes:

• DTR (Data Terminal Ready): terminal de datos pre-parado. Esta señal es enviada inicialmente por elterminal al módem para informarle de que está pre-parado para intervenir en una comunicación.

• DSR (Data Set Ready): módem preparado. Seguida-mente el módem activa esta línea y se la envía alterminal para indicarle que el módem también estálisto.

• RTS (Request To Send): petición de emisión. Unavez que el terminal y el módem están listos, si elETD necesita enviar datos, envía al módem la señalRTS para informarle.

• CD (Carrier Detected): detección de portadora.Cuando el módem lee la señal RTS que el terminal leenvía, dispara los circuitos de enlace de líneaenviando al módem remoto una señal portadora.Este módem remoto activa, entonces, la señal CD yasí avisa al terminal próximo de que el módemremoto está listo para recibir datos.

• CTS (Clear To Send): listo para transmitir. Es unaseñal que envía el módem al terminal para indicarleque está listo para aceptar datos, puesto que haconseguido un enlace por la línea telefónica ya queanteriormente recibió un CD.

• TD (Transmitted Data): transmisión de datos. Estalínea es el canal por el que viajan en serie los bitsdel emisor.

• RD (Received Data): recepción de datos. Los datosemitidos por el emisor se reciben en el receptor porla línea RD.

• TC (Transmitter Clock): transmisor de reloj. En elcaso de las comunicaciones síncronas se tiene queenviar una señal de reloj para mantener la sincroni-zación y se hace por esta línea.

• RC (Receiver Clock): receptor de reloj. La señal TC serecibe en el otro extremo de la comunicación por lalínea RC.

• GND (Ground): tierra protectora. Es la línea quesirve para unificar las tierras de emisor y receptor.

• SGND (Signal Ground): tierra señal de referencia.Establece el nivel de tensión de referencia parapoder distinguir los valores de cada uno de los bits.


Figura 3.7. Estructura de conexión de las líneas másimportantes a través de RS-232-C con conector de 25 pines.

Figura 3.8. a) Estructura lógica de los pines del conector RS-232 de 9 pines. b) Vistafrontal real del conector.

Figura 3.6. a) Estructura lógica de los pines del conectorRS-232. b) Vista frontal real del conector.

B Conectores para redes

El conector es el interface entre el cable y el DTE o elDCE de un sistema de comunicación, o entre dos dis-positivos intermedios en cualquier parte de la red. Enlas redes de área extendida la estandarización es muyimportante, puesto que hay que garantizar que sea cual

sea el fabricante de los equipos, los ordenadores conec-tados se puedan entender, incluso en el nivel físico. Enlas redes de área local, al tener un único propietario,hay una mayor libertad en la elección de los conecto-res. Aún así están totalmente estandarizados.

Algunos de estos conectores se describen a continua-ción (Figura 3.9):

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Actividad 1

Cables serie y null módem

Se trata de construir varios modelos de cables serie utilizando losconectores DB9 y DB25 comentados anteriormente. Un cablemódem, también denominado null módem, es el cable serie quese utiliza para la conexión de un DCE a un DTE por línea serie. Esla típica conexión del puerto serie de un PC con un módemexterno. A veces no es fácil encontrar en los comercios los cablesserie que nos hacen falta y es necesaria su construcción manual.En esta actividad, se trata de construir algunos de estos cables:

a) Cable módem de 7 pines activos:

GND ..............GNDRX ................TXTX.................RXRTS ...............CTSCTS ...............RTSDSR ..............DTRDTR...............DSR

La construcción física del cable tendría que tener en cuenta lossiguientes datos en función del conector elegido (DB9 o DB25):

Señal Patilla en DB9 Patilla en DB25

GND patilla 5 ............... patilla 7RX patilla 2 ............... patilla 3

TX patilla 3 ............... patilla 2RTS patilla 7 ............... patilla 4CTS patilla 8 ............... patilla 5DSR patilla 6 ............... patilla 6DTR patilla 4 ............... patilla 20

b) Cable serie de conexión entre un DB9 y un DB25.

La construcción física y las señales serían las siguientes:

Conector DB9 Conector DB25

7 (GND) .................................. 7 (GND)3 (TX) .................................. 3 (RX)2 (RX) .................................. 2 (TX)8 (CTS) .................................. 4 (RTS)7 (RTS) .................................. 5 (CTS)6 (DSR) .................................. 20 (DTR)4 (DTR) .................................. 6 (DSR)CHASIS ......... (malla) ........... CHASIS

Se puede encontrar información sobre estas construcciones enhttp://www.linux-es.org/docs/HOWTO/translations/es/Termina-les-Como, en http://www.nullmodem.com/NullModem.htm, enhttp://www.fermines.com/null_modem.htm o buscando en Inter-net por la voz «null modem».

Figura 3.9. Distintos tipos de cables y conectores.

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• RJ11, RJ12, RJ45. Estos conectores se suelen utili-zar con cables UTP, STP y otros cables de pares. Paraestos cables se habían definido distintas clases ycategorías, que son también heredadas por losconectores. Por tanto, al adquirir los conectores sedebe especificar la categoría del cable que se pre-tende utilizar con ellos.

• AUI, DB15. Utilizados en la formación de topologíasen estrella con cables de pares, o para la conexiónde transceptores a las estaciones.

• BNC. Se utiliza con cable coaxial fino, típico deEthernet. Mantiene la estructura coaxial del cableen cada conexión (Figura 3.10).

• T coaxial. Es el modo natural de conectar una esta-ción en un bus de cable coaxial.

• DB25 y DB9. Son conectores utilizados para trans-misiones serie.

En el caso de redes inalámbricas no podemos hablar deconectores sino de antenas de radiación.

Pero cables y conectores no son los únicos elementosfísicos de la red. También hay que considerar la con-ducción de los cables por las instalaciones arquitectó-nicas, los elementos que adecuan los cables a las tar-jetas de red, etcétera.

• Balums y transceptores. Son capaces de adaptar laseñal pasándola de coaxial, twinaxial, dual coaxiala UTP o, en general, a cables de pares, sean o notrenzados. La utilización de este tipo de elementos

produce pérdidas de señal ya que deben adaptar laimpedancia de un tipo de cable al otro.

• Rack. Es un armario que recoge de modo ordenado lasconexiones de toda o una parte de la red (Figura 3.11).

• Latiguillos. Son cables cortos utilizados para pro-longar los cables entrantes o salientes del rack.

• Canaleta. Es una estructura metálica o de plástico,adosada al suelo o a la pared, que alberga en suinterior todo el cableado de red, de modo que elacceso a cualquier punto esté más organizado y seeviten deterioros indeseados en los cables.

• Placas de conectores y rosetas. Son conectoresque se insertan en las canaletas, o se adosan a lapared y que sirven de interface entre el latiguilloque lleva la señal al nodo y el cable de red.

C Conectores para fibra óptica

Los conectores más comunes utilizados en instalacio-nes de fibra óptica para redes de área local son losconectores ST y SC. En redes FDDI, suele utilizarse elconector de tipo MIC.

El conector SC (Straight Connection) es un conector deinserción directa. Suele utilizarse en conmutadoresEthernet de tipo Gigabit. La conexión de la fibra ópticaal conector requiere el pulido de la fibra y la alineaciónde la fibra con el conector.


Figura 3.10. a) Piezas que componen un conector BNCpara cable coaxial y un terminador de 50 Ω.b) Conectores RJ45. c) Conectores y latiguillos para fibra óptica.

Figura 3.11. Vistas de un rack para cableado estructurado.

El conector ST (Straight Tip) es un conector semejanteal SC pero requiere un giro del conector para su inser-ción, de modo semejante a los conectores coaxiales.Suele utilizarse en instalaciones Ethernet hibridas entrecables de pares y fibra óptica. Como en el caso delconector SC, también se requiere el pulido y la alinea-ción de la fibra.

En las instalaciones de fibra óptica hay que tenermucho cuidado con la torsión del cable ya que se tratade un material muy frágil. Los fabricantes de fibra sue-len recomendar que la fibra no se doble con radios decurvatura inferiores a 25 veces el diámetro del propiocable de fibra.

D Herramientas de conectorización

La creación de las conexiones de la red debe ser rea-lizada con sumo cuidado. La mayor parte de los pro-blemas de las redes de área local una vez que hanentrado en su régimen de explotación se relacionandirectamente con problemas en los cables o en losconectores.

Cuanto mayor sea la velocidad de transmisión de lasseñales de la red, tanto mayor será la necesidad decalidad en los conectores y las conexiones que con-forman.

Antes de su utilización, cada cable construido debe serprobado para asegurarse de que cumple con las espe-cificaciones de calidad requeridas en la instalación.Esto hace que cuando no se tiene seguridad en la cons-trucción del cable con sus conectores incluidos, elcable debe rechazarse.

Las herramientas utilizadas en la construcción de lasconexiones del cableado dependerán del tipo de cabley de conector. Las grandes empresas que diseñan yconstruyen sistemas de cableados suelen disponer delas herramientas adecuadas para su conectorización.También hay que disponer de la documentacióncorrespondiente al tipo de conector que se va a con-feccionar.

Estas herramientas toman formas especializadas comoalicates, cuchillas y crimpadores. Se pueden adquiriren los comercios especializados por separado o for-mando parte de kits para cada tipo de cable.

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Ocasionalmente, ladocumentación téc-nica utiliza indistin-tamente los términoscrimpar y grimpar.

Figura 3.12. Conectores para fibra óptica de tipo SC (a la izquierda) y ST (a la derecha).

Figura 3.13. Algunas herramientas para la conectorizaciónde cables de pares.

Figura 3.14. a) Kits de conectorización de fibra óptica. b) Kits de cables de pares.

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Además de las herramientas de conectorización, de loscables y de los conectores, son necesarios algunosotros componentes que cooperan en la calidad de lainstalación. Nos fijaremos aquí en algunos de modoorientativo:

• Macarrón termorretráctil. Se trata de cables huecosconstruidos con un material plástico termorretráctil,es decir, que se comprimen por aplicación de calor.Suele instalarse en la unión del cable con el conec-tor para que una vez apretado por efecto del calor, elconector quede más solidamente sujeto al cable.

• Bridas. Son elementos plásticos que abrochan loscables entre sí o a los armarios y canaletas pordonde se instalan de modo que se fije la trayecto-ria del cable y se impida su movilidad.

• Etiquetas identificativas. Constituyen un sistemade información que se adjunta a cada cable paratenerlo identificado en todo momento.

Otro tipo de herramientas más comunes como tijeras,pelacables, destornilladores, punzones, cuchillas, pin-zas, resinas, cinta aislante, etcétera.

El adaptador de red, tarjeta de red o NIC (NetworkInterface Card) es el elemento fundamental en la com-posición de la parte física de una red de área local.Cada adaptador de red es un interface hardware, entrela plataforma o sistema informático y el medio detransmisión físico, por el que se transporta la infor-mación de un lugar a otro.

El adaptador puede venir o no incorporado con la pla-taforma hardware básica del sistema. En algunos orde-nadores personales hay que añadir una tarjeta sepa-rada, independiente del sistema, para realizar lafunción de adaptador de red. Esta tarjeta se inserta enel bus de comunicaciones del ordenador personal con-venientemente configurada. Un equipo puede teneruna o más tarjetas de red para permitir distintas con-figuraciones o poder atacar con el mismo equipo dis-tintas redes.

Descripción y conexión del adaptador

La tarjeta de red es un dispositivo electrónico que secompone de las siguientes partes:

• Interface de conexión al bus del ordenador.• Interface de conexión al medio de transmisión.• Componentes electrónicos internos, propios de la

tarjeta.• Elementos de configuración de la tarjeta: puentes,

conmutadores, etcétera.

La conexión de la tarjeta de red al hardware del sistemasobre el que se soporta el host de comunicaciones serealiza a través del interface de conexión. Cada orde-nador transfiere internamente la información entre losdistintos componentes (CPU, memoria, periféricos) enparalelo a través de un bus interno. Los distintos com-ponentes, especialmente los periféricos y las tarjetas,se conectan a este bus a través de unos conectores lla-mados slots de conexión, que siguen unas especifica-ciones concretas.

Por tanto, un slot es el conector físico en donde se«pincha» la tarjeta. Es imprescindible que la especifi-cación del slot de conexión coincida con la especifica-ción del interface de la tarjeta. También es precisoguardar unas medidas de seguridad mínimas paragarantizar que la electrónica de los componentes no seestropee por una imprudente manipulación, como por

3. La instalación física de una red3.3 La tarjeta de red

La tarjeta de red3.3

Actividad 2

Identificación de componentes físicos de la red

En una instalación de red real a la que se tenga acceso, por ejemplo,la red del centro educativo o del aula, identificar todos los cables,

conectores y demás componentes físicos. Confeccionar en una hojade cálculo una clasificación que permita un sencillo cómputo de loscomponentes utilizados que sea la base de un futuro inventario. Sepuede incluir en este estudio también el sistema telefónico.

ejemplo, descargarse de electricidad estática, trabajaren un ambiente seco y limpio, etcétera.

La velocidad de transmisión del slot, es decir, del businterno del ordenador, y el número de bits que es capazde transmitir en paralelo, serán los primeros factoresque influirán decisivamente en el rendimiento de latarjeta en su conexión con el procesador central.

Actualmente los interfaces más usados son PCI (tantode 32 como de 64 bits), PCMCIA para ordenadores por-tátiles y USB. La tecnología más consolidada para PCcompatibles es PCI, que está implantada en la mayorparte de las plataformas modernas.

En el mercado existen muchos tipos de tarjetas de red.Cada tarjeta necesita su controlador de software paracomunicarse con el sistema operativo del host. Hayfirmas comerciales poseedoras de sus propios sistemasoperativos de red que tienen muy optimizados estoscontroladores. Esto hace que muchas tarjetas de redde otros fabricantes construyan sus tarjetas de acuerdocon los estándares de estos fabricantes mayoritarios,de modo que las tarjetas se agrupan por el tipo decontrolador que soportan. Por ejemplo, las tarjetasNE2000 de Novell son un estándar de facto seguido porotros muchos fabricantes que utilizan un softwarecompatible.

En general, es conveniente adquirir la tarjeta de redasegurándose de que existirán los controladores apro-piados para esa tarjeta, y para el sistema operativo delhost en el que se vaya a instalar. Además hay que cer-ciorarse de que se dispondrá de un soporte técnicopara solucionar los posibles problemas de configura-ción o de actualización de los controladores con elpaso del tiempo, tanto de los sistemas operativos dered como de las propias redes.

Los componentes electrónicos incorporados en la tar-jeta de red se encargan de gestionar la transferenciade datos entre el bus del ordenador y el medio detransmisión, así como del proceso de estos datos.

La salida hacia el cable de red requiere una interfaz deconectores especiales para red como los que ya se hanvisto anteriormente: BNC, RJ45, DB25, etc., depen-diendo de la tecnología de la red y del cable que sedeba utilizar. Normalmente, la tarjeta de red procesarála información que le llega procedente del bus del orde-nador para producir una señalización adecuada en elmedio de transmisión, por ejemplo, una modulación, unempaquetamiento de datos, un análisis de errores, etc.

En el caso de adaptadores para redes inalámbricas elprocedimiento de instalación es semejante aunque nose utilizan cables, que serán sustituidos por las ante-nas de radiación que los propios interfaces llevanincorporadas.

Configuración de la tarjeta de red

La tarjeta de red debe ponerse de acuerdo con el sis-tema operativo del host y su hardware en el modo enel que se producirá la comunicación entre ordenador ytarjeta. Esta configuración se rige por unos parámetrosque deben ser configurados en la tarjeta dependiendodel hardware y software del sistema de modo que nocolisionen con los parámetros de otros periféricos otarjetas. Los principales parámetros son los siguientes:

• IRQ (Interrupt Request o solicitud de interrupción).Es el número de una línea de interrupción con elque se avisan sistema y tarjeta de que se produ-cirá un evento de comunicación entre ellos. Porejemplo, cuando la tarjeta recibe una trama dedatos, ésta es procesada y analizada por la tarjeta,

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Figura 3.15. a) Adaptadores de red con interface PCI para cable UTP. b) Para redesinalámbricas.

Figura 3.16. Adaptadores de red con interface PCMCIApara ordenadores portátiles.

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activando su línea IRQ para avisar al procesadorcentral de que tiene datos preparados para el sis-tema. Valores típicos para el la IRQ son 3, 5, 7, 9,10 y 11, aunque pueden variar dependiendo delhardware instalado.

• Dirección de E/S (Entrada/Salida). Es una direcciónde memoria en la que escriben y leen tanto el pro-cesador central del sistema como la tarjeta, de modoque les sirve de bloque de memoria para el inter-cambio mutuo de datos. Tamaños típicos de este blo-que de memoria (o buffer) son 16 KBytes o 32KBytes. Este sistema de intercambio de datos entreel host y la tarjeta es bastante rápido, por lo que esmuy utilizado en la actualidad, pero requiere de pro-cesadores más eficientes. La dirección de E/S sesuele expresar en hexadecimal, por ejemplo DC000H.

• DMA (Direct Memory Access, acceso directo a memo-ria). Cuando un periférico o tarjeta necesita trans-mitir datos a la memoria central, un controladorhardware apropiado llamado controlador DMA, ponede acuerdo a la memoria y a la tarjeta sobre losparámetros en que se producirá el envío de datos,sin necesidad de que intervenga la CPU en el procesode transferencia. Cuando un adaptador de red trans-mite datos al sistema por esta técnica (DMA), debedefinir qué canal de DMA va a utilizar que no vaya aser utilizado por otra tarjeta. Este sistema de trans-ferencia se utiliza poco en las tarjetas modernas.

• Dirección del puerto de E/S. El puerto deEntrada/Salida es un conjunto de bytes de memoriaen los que procesador central y periféricos inter-cambian datos de Entrada/Salida o del estado delperiférico.

• Tipo de transceptor. Algunas tarjetas de red incor-poran varias salidas con diversos conectores —tar-jetas COMBO—, de modo que se puede escogerentre ellos en función de las necesidades. Algunasde estas salidas necesitan transceptor externo, yhay que indicárselo a la tarjeta cuando se configura.

Tradicionalmente estos parámetros se configuraban enla tarjeta a través de puentes —jumpers— y conmuta-dores —switches— (Figura 3.17). Actualmente estámuy extendido un modo de configuración por software,que no requiere la manipulación interna del hardware:los parámetros son guardados por el programa confi-gurador que se suministra con la tarjeta, en una memo-ria no volátil que reside en la propia tarjeta.

Como en cualquier otra tarjeta, el adaptador de rednecesita de un software controlador que conduzca susoperaciones desde el sistema operativo. De este modo,las aplicaciones a través del sistema operativo tienencontrolados los accesos al hardware del sistema, y enconcreto, a la red.

Este software es un programa de muy bajo nivel deno-minado controlador o driver de red que es específicopara cada adaptador. Normalmente cada fabricanteconstruye su propio controlador para cada una de lastarjetas que fabrica, aunque los sistemas operativostienen integrados controladores para las tarjetas máscomunes. Si el sistema operativo es avanzado, es posi-ble, que estos controladores estén firmados digital-mente con objeto de garantizar su procedencia comosigno de estabilidad y correcto funcionamiento.

Sobre este controlador pueden establecerse otros pro-gramas de más alto nivel y que tienen funciones espe-cíficas relacionadas con los protocolos de la red. Aestos programas se les llama packet-drivers, porqueson los encargados de la confección de los paquetes otramas que circularán por la red. Estos paquetes estánconstruidos de acuerdo con las especificaciones de losprotocolos de capa superior adecuándolos a las carac-terísticas del medio físico de la red.

Este fraccionamiento del software en capas de progra-mas (no hay que confundir con los niveles OSI queespecifican funciones) permite que sobre la misma tar-jeta de red puedan soportarse distintos protocolos sininterferencias entre ellos. Son las llamadas pilas ostacks de protocolos de distintas familias.


Figura 3.17. Ejemplos de configuración mediante jumpers en una tarjeta de red, enun disco duro y en una placa madre.

De modo análogo, son posibles los sistemas que tienenuna o más pilas de protocolos sobre una o más tarjetasde red. El sistema se encarga de gestionar los mensajesde red que entran y salen por cada una de sus tarjetas,y de los protocolos que soportan cada una de ellas.

Hay dos tecnologías básicas para realizar este enlaceentre las capas de alto nivel, por ejemplo, las aplica-ciones de usuario y el adaptador de red. Se trata de lasespecificaciones NDIS (Network Driver Interface Speci-fication, de Microsoft y 3COM) y ODI (Open DatalinkInterface, de Novell y Apple). El software de estas espe-cificaciones actúa como interface entre los protocolosde transporte y la tarjeta de red.

Cuando se instala hardware nuevo en un sistema y searranca, si éste soporta la tecnología plug & play,entonces avisará del nuevo hardware encontrado y tra-tará de instalar con el consentimiento del usuario, máso menos automáticamente, los controladores apropia-dos para hacer funcionar correctamente esos nuevosdispositivos.

En ocasiones, el sistema operativo no reconoce auto-máticamente la tarjeta de red recién instalada. Estoocurre sobre todo si la tarjeta es más moderna que elsistema operativo. El fabricante de la tarjeta debe pro-porcionar con ella su software controlador para los sis-temas operativos más comunes. Es una buena práctica

para el administrador de la red visitar con alguna fre-cuencia la sede web de los fabricantes de las tarjetasde red de la instalación para comprobar que los con-troladores que tiene instalados con las tarjetas de redcoinciden con la última versión que distribuye el fabri-cante. Normalmente, las nuevas versiones corrigen pro-blemas y hacen mejorar el rendimiento del hardware.

No obstante, antes de hacer una actualización de uncontrolador de tarjeta de red conviene hacer una copiade seguridad del sistema operativo o al menos crear unpunto de restauración por si el nuevo controlador dieraalgún problema.

Algunas tarjetas de red incorporan un zócalo para lainserción de un chip que contiene una memoria ROM(Read Only Memory, Memoria de sólo lectura) con unprograma de petición del sistema operativo del host através de la red. De este modo el host puede cargar susistema operativo a través de la red, por ejemplo a tra-vés de un servicio de red denominado BOOTP.

En la última generación de tarjetas, la configuración serealiza automáticamente: elección del tipo de conector,parámetros de comunicación con el sistema, etc., aun-que requiere hardware especializado en el host. Estatecnología de configuración automática se llama plug& play (enchufar y funcionar), y facilita extraordinaria-mente el trabajo del instalador, quien ya no tiene quepreocuparse de los parámetros de la tarjeta.

Características de las tarjetas de red

No todos los adaptadores de red sirven para todas lasredes. Existen tarjetas apropiadas para cada tecnolo-gía de red: Ethernet, Token Ring, FDDI, redes inalám-bricas, etcétera.

Algunas tarjetas que sirven para el mismo tipo de redse parametrizan de acuerdo con ciertas especificacio-nes. Por ejemplo, una tarjeta Ethernet puede estar con-figurada para transmitir a 10 Mbps o 100 Mbps, si estápreparada para ello, dependiendo del tipo de red Ether-net a la que se vaya a conectar. También se puede ele-gir el tipo de conexión: 10Base2, 10Base5, 10BaseT,100BaseT, 1000BaseT, etcétera.

Algunos adaptadores de red no se conectan directa-mente al bus de comunicaciones interno del ordenador,sino que lo hacen a través de otros puertos de comu-nicaciones serie, paralelo o, más recientemente, USB

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Figura 3.18. Configuración del adaptador de red en un sistema Windows.

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(Universal Serial Bus, Bus Serie Universal). Para sucorrecto funcionamiento requieren controladores espe-ciales y su rendimiento no es tan alto como en las tar-jetas conectadas al bus. Los ordenadores portátilessuelen llevar la tarjeta de red integrada en su placamadre, pero en cualquier caso se les puede añadir otratarjeta PCMCIA.

Aunque una tarjeta de red no especifica la función deuna máquina como cliente o como servidor, convieneque las tarjetas de red instaladas en servidores seande mejor calidad y con algunas funcionalidades aña-didas. Algunas de estas características son:

• Poseer más de un puerto de red. La misma tarjetatiene varios canales de entrada/salida como inter-face de red, de modo que una sola tarjeta puedeconectarse a varias redes distintas.

• Migración de puerto después de un error. Cuando seproduce un error en el puerto utilizado de la tarjetase pone en funcionamiento automáticamente otro

semejante de modo que el sistema se hace insensi-ble a problemas en el puerto de red.

• Agregación de puerto. Se trata de que varios puer-tos puedan volcar información a la misma red. Deeste modo, el ancho de banda del sistema será lasuma de los anchos de banda de cada uno de lospuertos de red. Hay fabricantes que permiten laagregación de puertos de tarjetas distintas sobre elmismo sistema.

• Compatibilidad con tramas de tipo jumbo. Las tra-mas jumbo están prohibidas en el estándar Ethernetsin embargo, si todas las tarjetas de la instalacióncontemplan esta característica es posible crearredes de mayor eficacia, pues en vez de enviar tra-mas de 1514 bytes típicas de Ethernet, las tramasjumbo emplean la misma tecnología pero con tra-mas de 9014 bytes.

• Compatibilidad con VLAN. Las tarjetas de red queincorporan esta característica permiten la creaciónde redes de área local virtuales que admiten la con-figuración de redes en la que los nodos no pertenecena la red en función de su conexión de cableado sinoen función de su configuración de software de red.


Figura 3.19. Características configurables de un adaptador de red en un sistema Windows.

Figura 3.20. Configuración de un adaptador de red inalámbrico.

Ethernet es un tipo de red que sigue la norma IEEE802.3. Esta norma define un modelo de red de árealocal utilizando el protocolo de acceso al medioCSMA/CD en donde las estaciones están permanente-mente a la escucha del canal y, cuando lo encuentranlibre de señal, efectúan sus transmisiones inmediata-mente. Esto puede llevar a una colisión que hará quelas estaciones suspendan sus transmisiones, esperenun tiempo aleatorio y vuelvan a intentarlo.

IEEE 802.3 tiene su predecesor en el protocolo Alohaal que ya nos hemos referido anteriormente. Más tarde,la compañía Xerox construyó una red CSMA/CD de casi3 Mbps de velocidad de transferencia, denominadaEthernet, que permitía conectar a lo largo de un cablede 1 km de longitud hasta 100 estaciones. En una faseposterior las compañías DEC (Digital Equipment Cor-poration, absorbida por Compaq y posteriormente porHP) e Intel, junto con Xerox, definieron un estándarpara Ethernet de 10 Mbps con topología en bus (Figura3.21). Posteriores revisiones de Ethernet han llegadohasta 1 Gbps y ya se está empezando a implantarEthernet a 10 Gbps.

El nivel físico en Ethernet

El nivel físico de Ethernet utiliza una codificacióndenominada Manchester diferencial por la que encualquier instante el cable puede estar en alguno deestos tres estados posibles:

• Transmisión de un cero lógico. El cero lógico estáconstituido por una señal de –0,85 V seguida deotra de +0,85 V.

• Transmisión de un uno lógico. El uno lógico es lainversión del cero lógico, es decir, una señal de+0,85 V seguida de otra de –0,85 V.

• Canal inactivo, sin transmisión. Se caracteriza porel mantenimiento del canal a 0 V, es decir, enreposo eléctrico.

Cualquier estación conectada a una red IEEE 802.3debe poseer una tarjeta de red que cumpla con esteestándar y con los componentes electrónicos y el soft-ware adecuado para la generación y recepción de tra-mas.

La tarjeta o adaptador de red se encarga de verificarlas tramas que le llegan desde el canal, así como deensamblar los datos de información dándoles la formade una trama, calculando los códigos de redundanciacíclica que ayuden a detectar los posibles errores endestino, etc. La tarjeta también es la encargada denegociar los recursos que necesita con el sistema ope-rativo del ordenador en que se instala.

La longitud máxima permitida para el bus en que sebasa una red IEEE 802.3 es de 500 m. Sin embargo, esposible conectar varios segmentos a través de unos dis-positivos especiales llamados repetidores (Figura 3.22).

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3. La instalación física de una red3.4 Red Ethernet

3.4 Red Ethernet

Figura 3.21. Topología en bus para la red Ethernet.

Figura 3.22. Topología extendida con repetidores parauna red Ethernet en bus. En la parteinferior, señales eléctricas transmitidas por el cable en Ethernet.

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El repetidor opera en la capa física, y se encarga deamplificar (realmente lo que hace es regenerar) la señaleléctrica, para que su amplitud sea la adecuada y lle-gue correctamente a los posibles receptores. Hay unalimitación en la longitud total del bus (incluyendo laconfiguración con repetidores): dos transceptores nopueden distanciarse más de 2 500 m. Además, entredos transceptores cualesquiera no puede haber uncamino de red con más de cuatro repetidores, puesentonces el retardo de las señales haría inviable el sis-tema de gestión de las colisiones, impidiendo a la redoperar eficazmente.

Tipos de Ethernet

El modo en que las tramas IEEE 802.3 son puestas enel medio de transmisión físico depende de las especi-ficaciones de hardware y de los requerimientos deltipo de cableado elegido. Se definen para ello variossubestándares, todos ellos integrados dentro de laIEEE 802.3, que especifican el tipo de conector y decable que es preciso para alcanzar los rendimientosprevistos utilizando siempre el método CSMA/CD.Algunos de estos subestándares son los siguientes(Tabla 3.3):

Las características básicas de algunos de estos están-dares Ethernet son:

• 10Base5. Es la especificación original de Ethernety utiliza coaxial grueso para el transporte de lasseñales en banda base.

• 10Base2. También es una especificación originalde Ethernet que utiliza cable coaxial fino, en con-

creto se suele utilizar el cable RG-58, de 50 Ω deimpedancia, para transmisiones de hasta 10 Mbps.

• 10Broad36. Define un estándar para cable coaxialen banda ancha. En la actualidad es un estándarque apenas se utiliza.

• 10BaseT. Utiliza cables de par trenzado UTP paraproducir transmisiones de hasta 10 Mbps. Configurala Ethernet como una estrella.

• 100BaseT. Es semejante al 10BaseT, pero con velo-cidades hasta 100 Mbps, utilizando cables UTP decategoría 5.

• 1000BaseT. En este caso las comunicaciones siguenla normativa Ethernet pero con velocidades de 1000Mbps; sin embargo, se necesitan cables superioresal UTP de categoría 5, por ejemplo, el de categoría5 mejorada (categoría 5e). Además las distancias decable deben ser mucho más reducidas. Es la basede la tecnología Gigabit Ethernet.

En la actualidad ya se habla de Ethernet 10G, que seríala red con tecnología Ethernet a 10 Gbps.

La trama Ethernet

Una trama IEEE 802.3 se compone de los siguientescampos (Figura 3.23):

• Preámbulo. Este campo tiene una extensión de 7bytes que siguen la secuencia «10101010».

• Inicio. Es un campo de 1 byte con la secuencia«10101011», que indica que comienza la trama.

• Dirección de destino. Es un campo de 2 o 6 bytesque contiene la dirección del destinatario. Aunquela norma permite las dos longitudes para estecampo, la utilizada en la red de 10 Mbps es la de 6 bytes. Esta dirección puede ser local o global. Eslocal cuando la dirección sólo tiene sentido dentrode la propia red, y suele estar asignada por el admi-nistrador de red.


Tabla 3.3. Tabla de características técnicas de Ethernet a 10 y a 100 Mbps.

10Base5

10Base2

10BaseT

10Broad36

100BaseTX

100BaseFX

100BaseT4

Coax 50 ΩCoax 50 ΩUTP

Coax 75 Ω2 pares STP óUTP categoría 5

2 fibras ópticas

4 pares UTP categoría 3 a 5

500 m

185 m

100 m

1 800 m

100 m

500 m

100 m

Ethernet Mediotransmisión

Longitud máx.por segmento

Figura 3.23. Formato de la trama IEEE 802.3.

Una dirección global (dirección MAC o dirección Ether-net) es única para cada tarjeta de red, normalmentecodifica la compañía constructora de la tarjeta y unnúmero de serie. El bit de mayor orden de este campo,que ocupa el lugar 47, codifica si la dirección de des-tino es un único destinatario (bit puesto a 0) o sirepresenta una dirección de grupo (bit puesto a 1).Una dirección de grupo es la dirección a la que variasestaciones tienen derecho de escucha (transmisión deuno a varios). Cuando todos los bits del campo direc-ción están a 1, se codifica una difusión o «broad-cast», es decir, codifica una trama para todas las esta-ciones de la red. El sistema sabe si se trata de unadirección local o global analizando el valor del bit 46.

• Dirección de origen. Es semejante al campo dedirección de destino, pero codifica la dirección MACde la estación que originó la trama, es decir, de latarjeta de red de la estación emisora.

• Longitud. Este campo de dos bytes codifica cuán-tos bytes contiene el campo de datos. Su valoroscila en un rango entre 0 y 1 500.

• Datos. Es un campo que puede codificar entre 0 y1500 bytes en donde se incluye la información deusuario procedente de la capa de red.

• Relleno. La norma IEEE 802.3 especifica que unatrama no puede tener un tamaño inferior a 64 bytes,por tanto, cuando la longitud del campo de datos esmuy pequeña se requiere rellenar este campo paracompletar una trama mínima de al menos 64 bytes.Es un campo que puede, por tanto, tener una longi-tud comprendida entre 0 y 46 bytes, de modo que lasuma total de la trama sea al menos de 64 bytes.

• CRC. Es el campo de 4 bytes en donde se codifica elcontrol de errores de la trama.

Las colisiones en Ethernet

Vamos ahora a estudiar el modo en que se resuelven lascolisiones. Cuando se produce una colisión las esta-ciones implicadas en ella interrumpen sus transmisio-nes, generan una señal de ruido para alertar al resto delas estaciones de la red y esperarán un tiempo aleato-rio para volver a retransmitir.

El sistema de asignación de tiempos de espera consisteen dividir el tiempo en ranuras temporales de valor

51,2 microsegundos. En este tiempo, la red hubierapodido transmitir 512 bits que se hubieran desplazado2,5 km y que coincide con la distancia máxima permi-tida en la red.

Después de la colisión las estaciones generan un númeroaleatorio que se resuelve como 0 o 1. Si el resultado es0, se produce la retransmisión inmediatamente, mien-tras que si es 1 se espera una ranura para efectuar laretransmisión. Si ambas estaciones eligen el mismonúmero aleatorio, se producirá de nuevo otra colisión.

La probabilidad de colisión es 1/2. En ese caso se repiteel proceso, pero ahora generando números aleatorios conresultado 0, 1, 2 o 3, esperando ese número de ranuraspara producir la transmisión. Pueden volver a colisionar,pero ahora la probabilidad de colisión es de 1/4.

Así se repite el proceso hasta que se consigue unaretransmisión eficaz. Con cada colisión se retarda latransmisión, pero la probabilidad de nueva colisión sereduce en progresión geométrica.

Dominios de colisión en Ethernet

Cuando Ethernet pone una trama en el bus de la red,esta trama viaja por todo el bus para alcanzar a todaslas estaciones que están conectadas a él porque cual-quiera de ellas, algunas o todas pueden ser las desti-natarias de la información que viaja en la trama.

Sin embargo, una trama no puede saltar a otra red. Sedice que la trama se circunscribe a su dominio de coli-sión, es decir, una trama sólo puede colisionar con otradentro de su dominio de colisión pues no puede tras-pasar esta frontera.

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Figura 3.24. Tres dominios de colisión definidos por tresbuses Ethernet interconectados por un encaminador.

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Cuando un nodo necesita transmitir información a otroque está en un dominio de colisión distinto necesitaacudir a los servicios de otros dispositivos de red inter-medios como puentes o enrutadores (Figura 3.24).Estos dispositivos separan los dominios de colisión yson los encargados de ampliar la red de área local conotros dominios de colisión, cada uno de los cuales secomporta como una red de área local completa. Fre-cuentemente a estos dominios de colisión se les deno-mina segmentos de red.

Los protocolos de red que funcionan con direccionesde destino de tipo multidifusión, es decir, con más deun destinatario pueden producir tormentas de difusión,

en donde se generan avalanchas de tramas que puedencolapsar la red. En estos casos es muy importante quelos dominios de colisión estén perfectamente acota-dos. Así, si se produce una tormenta de difusión, que-dará confinada a ese segmento de red y el problema noafectará a otros segmentos. Los dispositivos de red dealto nivel incorporan protocolos de gestión y encami-namiento de la multidifusión.

Esto reviste especial importancia si el paso de un seg-mento a otros se hace a través de una red de baja velo-cidad: si toda la multidifusión tuviera que pasar poresta red de baja velocidad, todas las comunicacionesquedarían probablemente colapsadas.

Fuera del ámbito doméstico, la instalación de un sis-tema de cableado para una corporación exige la reali-zación de un proyecto en el que ha de tenerse encuenta, como en cualquier proyecto, los recursos dis-ponibles, procedimientos, calendarios de ejecución,costes, documentación, etcétera.

A El proyecto de instalación

En primer lugar se ha de tener en cuenta las normati-vas laborales en cuanto a seguridad del trabajo serefiere. En la operación eléctrica ha de cuidarse:

• No trabajar con dispositivos encendidos que esténcon la carcasa abierta.

• Utilizar los instrumentos de medida adecuados a lascaracterísticas de las señales con las que se trabaja:no es lo mismo medir los 5 V en un componente elec-trónico que los 220 V de fuerza en la red eléctrica.

• Conectar a tierra todos los equipamientos de la red.• No perforar ni dañar ninguna línea tanto de fuerza

como de datos o de voz.• Localizar todas las líneas eléctricas, así como moto-

res y fuentes de interferencia antes de comenzarcon la instalación de transporte de datos.

En los procedimientos laborales ha de tenerse encuenta:

• Asegurarse bien de las medidas de la longitud de loscables antes de cortarlos.

• Utilizar protecciones adecuadas al trabajo que serealiza: gafas protectoras, guantes, etcétera.

• Asegurarse de que no se dañará ninguna infraes-tructura al realizar perforaciones en paredes, sueloso techos.

• Limpieza.

Flujo de trabajo de la instalación

La instalación consiste en la ejecución ordenada segúnlas directrices del proyecto de instalación de un con-junto de tareas que revierten en proporcionar el servi-cio que el cliente que solicitó la instalación necesitaba.

3. La instalación física de una red3.5 El cableado de red

El cableado de red3.5

Figura 3.25. Flujo de trabajo de una instalación de red.

Algunas de estas tareas se pueden superponer en eltiempo; es algo que habrá que tener en cuenta al con-feccionar el calendario de instalación. A continuacióndescribimos algunas de estas tareas:

• Instalación de las tomas de corriente. Esta tareasuele realizarla un electricista, pero desde el puntode vista del proyecto hemos de asegurarnos que haytomas de corriente suficientes para alimentar todoslos equipos de comunicaciones.

• Instalación de rosetas y jacks. Es la instalación delos puntos de red finales desde los que se co-nectarán los equipos de comunicaciones sirvién-dose de latiguillos. La mayor parte de estas co-nexiones residirán en canaletas o en armarios decableado.

• Tendido de los cables. Se trata de medir la distan-cia que debe recorrer cada cable y añadirle unalongitud prudente que nos permita trabajar cómo-damente con él antes de cortarlo. Hemos de ase-gurarnos de que el cable que utilizaremos tenga lacertificación necesaria.

• Conectorización de los cables en los patch panels yen las rosetas utilizando las herramientas de crim-pado apropiadas.

• Probado de los cables instalados. Cada cable cons-truido y conectorizado debe ser inmediatamenteprobado para asegurarse de que cumplirá correcta-mente su función.

• Etiquetado y documentación del cable y conecto-res. Todo cable debe ser etiquetado en ambosextremos así como los conectores de patch panelsy rosetas de modo que queden identificados unívo-camente.

• Instalación de los adaptadores de red. Gran partede los equipos informáticos vienen ya con la tar-jeta de red instalada, pero esto no es así necesa-riamente.

• Instalación de los dispositivos de red. Se trata de ins-talar los concentradores, conmutadores, puentes yencaminadores. Algunos de estos dispositivos debenser configurados antes de prestar sus servicios.

• Configuración del software de red en clientes y ser-vidores de la red.

B Elementos de la instalación

La instalación de la red no sólo se compone de cablesy conectores. Estos deben ser fijados a las instalacio-nes arquitectónicas de los edificios y, además, hay quehacerlos convivir con instalaciones de otra naturalezaque probablemente ya hayan sido tendidas con ante-rioridad: agua, fuerza eléctrica, etcétera.

Armarios y canaletas

En instalaciones de tipo medio o grande, los equipos decomunicaciones se instalan en armarios especiales quetienen unas dimensiones estandarizadas y en los que esfácil su manipulación y la fijación de los cables que aellos se conectan. Dentro de estos armarios o racks seinstalan bandejas de soporte o patch panels para laconexión de jacks o de otro tipo de conectores. En laFigura 3.26 se puede ver un diagrama ejemplo de unode estos armarios.

La altura de los armarios suele medirse en «U». Porejemplo, el armario de la figura anterior medía 42 U.Los fabricantes de dispositivos suelen ajustar sus equi-pos para que se puedan ensamblar en estos armariosocupando 1, 2 o más U.

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Figura 3.26. Esquema de un armario. A la izquierda seha representado una escala en metros.

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Las canaletas son los conductos a través de los cualesse tienden los cables para que queden recogidos y pro-tegidos convenientemente. Hay canaletas decorativas,de aspecto más acabado cuya misión es ocultar loscables, y canaletas acanaladas que suelen instalarse enlos falsos techos o falsos suelos y que son suficiente-mente grandes como para llevar muchos cables. Lascanalizaciones de datos y de fuerza suelen estar sepa-radas para evitar interferencias.

Falsos suelos y techos

Las canalizaciones tendidas por falsos suelos o techosmejoran la limpieza de la instalación haciéndola ade-más mucho más estética.

Al diseñar el tendido de la instalación hay que teneren cuenta que muy probablemente el tendido de red noserá el único que deba ir por los falsos suelos o techosy que, por tanto, la instalación de red puede entrar enconflicto con otras instalaciones. Hay que poner espe-cial cuidado en que los cables de datos estén alejadosde motores eléctricos, aparatos de aire acondicionadoo líneas de fuerza.

Existen rosetas especiales para extraer de los falsossuelos tanto datos como fuerza, pero en el diseño hayque poner cuidado en que no estorben al paso y en quequeden protegidas para evitar su deterioro. Los cablesllegan a los armarios a través de los falsos suelos justopor debajo de ellos, lo que ayuda a la limpieza de la

instalación. Los distintos cables avanzan con orden,normalmente embridados, por los vértices del armariohasta alcanzar la altura a la que deben ser conectadosen algún dispositivo o en algún patch panel.

C La instalación eléctrica

Es muy importante que la instalación eléctrica estémuy bien hecha. De no ser así, se corren riesgos impor-tantes, incluso de electrocución. Los problemas eléc-tricos suelen generar problemas intermitentes muy difí-ciles de diagnosticar y provocan deterioros importantesen los dispositivos de red.

Todos los dispositivos de red deben estar conectados aenchufes con tierra. Las carcasas de estos dispositivos,los armarios, las canaletas mecánicas, etc., también debenser conectadas a tierra. Toda la instalación debe estar asu vez conectada a la tierra del edificio en el que habráque cuidar que el número de picas que posee es suficientepara lograr una tierra aceptable. Otro problema importan-te que hay que resolver viene originado por los cortes decorriente o las subidas y bajadas de tensión. Para ello sepueden utilizar sistemas de alimentación ininterrumpida.

Normalmente, los sistemas de alimentación ininte-rrumpida (SAI) corrigen todas las deficiencias de lacorriente eléctrica, es decir, actúan de estabilizadores,garantizan el fluido frente a cortes de corriente, pro-porcionan el flujo eléctrico adecuado, etcétera.


Figura 3.27. Diversos modelos de elementos de conexiónen armarios y canaletas.

Figura 3.28. Detalles de la vista posterior de los armarios en un centro de proceso dedatos.

El SAI contiene en su interior unos acumuladores quese cargan en el régimen normal de funcionamiento. Encaso de corte de corriente, los acumuladores producenla energía eléctrica que permite guardar los datos quetuvieran abiertos las aplicaciones de los usuarios ycerrar ordenadamente los sistemas operativos. Si ade-más no se quiere parar, hay que instalar grupos elec-trógenos u otros generadores de corriente conectadosa nuestra red eléctrica.

Básicamente hay dos tipos de SAI:

• SAI de modo directo. La corriente eléctrica ali-menta al SAI y éste suministra energía constante-mente al ordenador. Estos dispositivos realizan tam-bién la función de estabilización de corriente.

• SAI de modo reserva. La corriente se suministra alordenador directamente. El SAI sólo actúa en casode corte de corriente.

Los servidores pueden comunicarse con un SAI a tra-vés de alguno de sus puertos de comunicaciones, demodo que el SAI informa al servidor de las incidenciasque observa en la corriente eléctrica. En la Figura 3.30se pueden observar algunos de los parámetros que sepueden configurar en un ordenador para el gobiernodel SAI. Windows, por ejemplo, lleva ya preconfigura-dos una lista de SAI de los principales fabricantes conobjeto de facilitar lo más posible la utilización de estosútiles dispositivos.

D Elementos para la conectividad

Una vez que se tiene tendido el cable en el edificio hayque proceder a realizar las conexiones utilizandoconectores, rosetas, latiguillos, etcétera.

Patch panels y latiguillos

Un patch panel es un dispositivo de interconexión através del cual los cables instalados se puedenconectar a otros dispositivos de red o a otros patchpanels.

En uno de los lados se sitúan las filas de pines de cone-xión semejantes a los jacks RJ45, mientras que en ellado opuesto se sitúan las equivalentes filas de conec-tores. Sobre estos conectores se enchufan los latigui-llos que no son más que cables de conexión.

Sobre un armario se instalan patch panels que seconectan al cableado de la instalación por todo el edi-ficio y otros patch panels que se conectan a los conec-tores de los dispositivos de red, por ejemplo, a los hubso conmutadores.

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Figura 3.29. Diversos modelos de SAI.

Figura 3.30. Parámetros configurables en una estación para el gobierno de un SAI.

Figura 3.31. Patch panel y latiguillo.

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Después, una multitud de latiguillos conectarán unospatch panels con los otros. De este modo, el cambio deconfiguración de cableado se realizará cambiando laconectividad del latiguillo sin tener que cambiar nada delcableado largo ni las conexiones a los dispositivos de red.

El cable largo instalado conectará las rosetas con lospatch panels. Las rosetas (outlet) pueden adoptar mul-titud de formas dependiendo de el lugar en que se fijen(canaleta, pared, etc.), del tipo de cable que se va aconectar y del conector que el usuario utilizará. Laroseta presenta un conector por un lado y una estruc-tura de fijación de los cables de pares por su reverso, ala que serán crimpados. En la Figura 3.32 se puede verlos distintos elementos que componen una roseta RJ45.

Conexiones a rosetas RJ45

En redes de área local sobre cables UTP deben utilizarseconectores RJ45. De los cuatro pares del cable UTP, lared sólo utilizará dos de ellos. Los otros dos puedenutilizarse para telefonía o alguna otra aplicación detelecomunicaciones.

Estos cables se construyen de acuerdo con la normaT568A o la T568B. Los fabricantes de cables UTP fabri-can los cables de acuerdo con un código de colores quetiene que respetarse porque el conector debe crimparserespetando este código.

Si se observa una roseta por detrás se verá que tiene8 pines o contactos. Algunas incorporan un pin máspara la conexión a tierra de la protección del cable (porejemplo, en los cables STP).

Cada filamento de los cuatro pares del UTP debe ir auno de estos contactos. En la Tabla 3.4 se especificanla relación de pines y colores asociados al filamento.

Para fijar los filamentos a los contactos debe pelarsela protección del cable para separar cada uno de ellos,que a su vez estarán recubiertos por material plástico.Este material plástico nunca debe quitarse: las cuchi-llas del contacto perforarán este recubrimiento en elprocedimiento de crimpado. La norma especifica quedebe descubrirse menos de 1,25 cm de filamentos, quedeberán destrenzarse.

Confección de latiguillos RJ45

Las estaciones de la red se conectan a los dispositivosde red a través de cables construidos con el código decolores y contactos de la tabla anterior en ambosextremos. El cable se confecciona de modo semejantea la conexión a la roseta, aunque habrá que cambiar laherramienta, que ahora tendrá forma de alicate.

En el conector RJ45 los pines deben leerse con la pes-taña del conector hacia abajo, de modo que en esaposición el pin número uno queda a la izquierda.


Figura 3.32. Elementos que componen una roseta RJ45.

Figura 3.33. Cable UTP normal y cruzado.

Tabla 3.4. Asociación de pines y colores para el conectorRJ45.

12345678

Blanco/naranjaNaranja

Blanco/verdeAzul

Blanco/azulVerde

Blanco/marrónMarrón

Contacto Color (T568B)

Sin embargo, cuando se quieren conectar dos ordena-dores directamente por sus tarjetas de red sin ningúndispositivo intermedio se tiene que utilizar un cablecruzado, que altera el orden de los pares para que loque es recepción en un extremo sea emisión en el otroy viceversa. En la Figura 3.33 se puede ver un ejemplode construcción de estos dos modelos de cables.

La asociación de contactos del conector RJ45 con loscódigos de colores del cable UTP cruzado sería la expre-sada en la Tabla 3.5.

Etiquetado de los cables

La norma EIA/TIA-606 especifica que cada terminación dehardware debe tener alguna etiqueta que lo identifique demanera exclusiva. Un cable tiene dos terminadores, portanto, cada uno de estos extremos recibirá un nombre.

No es recomendable la utilización de un sistema de eti-quetado con relación a un momento concreto, esmejor, utilizar nomenclaturas neutras. Por ejemplo, sietiquetamos un PC como «PC de Dirección», y luegocambia el lugar del edificio en donde se ubica la Direc-ción, habría que cambiar también el etiquetado, sinembargo, se trata de que el etiquetado sea fijo.

Se recomienda la utilización de etiquetas que incluyanun identificador de sala y un identificador de conector,así se sabe todo sobre el cable: dónde empieza y dóndeacaba. Por ejemplo, se podría etiquetar un cable conel siguiente identificador:

Este cable indicaría que está tendido desde la roseta (RS)número 02 de la sala 03 hasta la roseta 24 de la sala 05.Las rosetas en las salas 03 y 05 irían etiquetadas con03RS02 y 05RS24 respectivamente.

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Tabla 3.5. Asociación de pines y colores para el conectorRJ45 en el caso de un cable cruzado.

12345678

Blanco/verdeVerde

Blanco/naranjaAzul

Blanco/azulNaranja

Blanco/marrónMarrón

Contacto Color (T568B)

Actividades 3 y 4

3. Construcción de un cable UTP

La conexión de un ordenador a la red mediante UTP se realiza através de un latiguillo con dos conectores RJ45. El cable se com-pone de cuatro pares codificados con ciertos colores.

Busca en Internet el modo de realización del cable y, dotado delas herramientas adecuadas, constrúyelo. Prueba su funciona-miento conectando el nodo a un hub utilizando este latiguillo. Sepuede conseguir información sobre la construcción del cable enlas siguientes direcciones:

http://www.cult.gva.es/pieva/recursos/hacer%20cable.htm

http://www.euskalnet.net/shizuka/cat5.htm

También se puede probar a buscar la voz «cómo hacer cable UTP»en los buscadores de Internet.

4. Construcción de un cable UTP cruzado

Se trata de construir un cable semejante al del ejercicio anteriorpero cruzado. Este cable permite la conexión de dos nodos de lared directamente sin necesidad de un hub intermedio. Su cons-trucción difiere de la del cable UTP normal en que deben cruzarsela recepción de un extremo con la transmisión del otro.

03RS02-05RS24

Figura 3.34. Algunos modelos de etiquetas para cables.

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Los cambios que se deben realizar en las instalacionesde red, especialmente en su cableado son frecuentesdebido a la evolución de los equipos y a las necesida-des de los usuarios de la red. Esto nos lleva a tener encuenta otro factor importante: la flexibilidad.

Un sistema de cableado bien diseñado debe tener almenos estas dos cualidades: seguridad y flexibilidad. Aestos parámetros se le pueden añadir otros, menos exi-gentes desde el punto de vista del diseño de la red,como son el coste económico, la facilidad de instala-ción, etcétera.

Necesidad del cableado estructurado

La necesidad de cambiar de lugar un puesto de trabajohace necesarios unos cambios profundos en el cablea-do de un edificio. Cambiar la estructura de comunica-ciones por cable de un edificio no es una tarea senci-lla y mucho menos económica. Puede ser inviable parauna instalación debido a dos factores:

• Económico. El elevado coste de una instalacióncompleta de cableado hace que se eviten los cam-bios en la medida de lo posible. A menudo serequiere la modificación de los tendidos eléctricos,una nueva proyección de obras en el edificio, etc.Mientras que los componentes de software (siste-mas operativos de red, instalaciones de software enlos clientes, etc.) son fácilmente actualizables, loscomponentes físicos exigen bastantes cambios. Unabuena base en el cableado implica un ahorro consi-derable para el mantenimiento de la instalación,tanto de las redes de datos como de las redes dedistribución del fluido eléctrico. Por esta razón sesuele decir que la red es el cable.

Los edificios de nueva planta se construyen demodo que se facilite tanto la estructura de cableadocomo su integración y su posible revisión futura. Ladomótica es una nueva técnica que estructura lascomunicaciones y los automatismos en los edificios,se ocupa de la aplicación de la informática y lascomunicaciones en el hogar.

• Logístico. Los puestos de trabajo muy dependien-tes de la red hacen imposible los cambios en la red

sin que sufran importantes consecuencias para eldesarrollo de sus tareas. Además, algunos nodos dela red pueden tener funciones de servicio corpora-tivas, que no pueden dejar de funcionar sin un graveperjuicio para todos los usuarios. Es el caso de losservidores de discos, de impresoras, etc., en los queal quedar fuera de línea se dejan sin trabajo unagran parte de los puestos de la red. A estos servi-dores con funciones tan importantes se les llama«servidores de misión crítica».

Frecuentemente se producen cambios sustanciales enlos sistemas de red, de modo que las empresas debendisponer de sistemas que reúnan tanto flexibilidadcomo seguridad para conseguir una transición tecno-lógica sencilla. La propia red va transformando el modode trabajar de los usuarios de la red, les dota de nue-vas soluciones y recursos, automatiza su flujo de tra-bajo. Sin embargo, la transición, al menos en lo refe-rente a los componentes físicos de la red, no es simple,requiere de un estudio pormenorizado de las fases enque se llevará a cabo en forma de proyecto.

Un puesto de trabajo, especialmente si es un PC osimilar, es probable que tenga que ser sustituido cadapocos años debido a su alta caducidad tecnológica.Sin embargo, cambiar un sistema completo de cable-ado es más complejo, porque afecta a la estructura deledificio.

La estructuración del cable se consigue construyendomódulos independientes que segmenten la red com-pleta en subsistemas de red, independientes pero inte-grados, de forma que un subsistema queda limitado porel siguiente subsistema. Estos subsistemas siguen unaorganización jerarquizada por niveles desde el sistemaprincipal hasta el último de los subsistemas.

3. La instalación física de una red3.6 Cableado estructurado

Cableado estructurado3.6

El cableado estructurado es la técnica que per-mite cambiar, identificar y mover periféricos oequipos de una red con flexibilidad y sencillez.Según esta definición, una solución de cableadoestructurado debe tener dos características: modu-laridad, que sirve para construir arquitecturas dered de mayor tamaño sin incrementar la compleji-dad del sistema, y flexibilidad, que permite el cre-cimiento no traumático de la red.

Elementos del cableado estructurado

Partiendo del subsistema de más bajo nivel jerárquico,se presenta la siguiente organización:

• Localización de cada puesto de trabajo. A cadapuesto deben poder llegar todos los posibles mediosde transmisión de la señal que requiera cada equi-pamiento: UTP, STP, fibra óptica, cables para el usode transceptores y balums, etcétera.

• Subsistema horizontal o de planta. Es recomen-dable la instalación de una canaleta o un subsuelopor el que llevar los sistemas de cableado a cadapuesto. Las exigencias de ancho de banda puedenrequerir el uso de dispositivos especiales para con-mutar paquetes de red, o concentrar y repartir elcableado en estrella. En este nivel se pueden utili-zar todos los tipos de cableados mencionados: coa-xial, UTP, STP, fibra, etc., aunque alguno de ellos,como el coaxial, presentan problemas por su faci-lidad de ruptura o su fragilidad, especialmente enlos puntos de inserción de «T», con la consiguientecaída de toda la red. Sólo si el sistema se componede un número reducido de puestos, el cable coaxialpuede compensar por su facilidad de instalación.Además, no requiere ningún dispositivo activo opasivo para que la red comience a funcionar.

• Subsistema distribuidor o administrador. Se puedenincluir aquí los racks, los distribuidores de red consus latiguillos, etcétera.

• Subsistema vertical o backbone. Este subsistemaestá encargado de comunicar todos los subsistemashorizontales por lo que requiere de medios de trans-misión de señal con un ancho de banda elevado yde elevada protección. Para confeccionar un back-bone se puede utilizar: cable coaxial fino o grueso(10 Mbps), fibra óptica u otro tipo de medios detransmisión de alta velocidad. También se puedenutilizar cables de pares, pero siempre en configura-ción de estrella utilizando concentradores especia-les para ello. Los backbones más modernos se cons-truyen con tecnología ATM, redes FDDI o GigabitEthernet. Este tipo de comunicaciones es ideal parasu uso en instalaciones que requieran de aplicacio-nes multimedia.

• Subsistema de campus. Extiende la red de árealocal al entorno de varios edificios, por tanto, encuanto a su extensión se parece a una red MAN,pero mantiene toda la funcionalidad de una red deárea local. El medio de transmisión utilizado conmayor frecuencia es la fibra óptica con topología dedoble anillo.

• Cuartos de entrada de servicios, telecomunica-ciones y equipos. Son los lugares apropiados pararecoger las entradas de los servicios externos a laorganización (líneas telefónicas, accesos a Internet,recepción de TV por cable o satélite, etc.), la insta-lación de la maquinaria de comunicaciones y paralos equipamientos informáticos centralizados. Enalgunas organizaciones existen los tres tipos deespacios; en otras, el cuarto de equipos incluye alde telecomunicaciones y el de entrada de servicioses sustituido por un armario receptor. Aunque no esestrictamente indispensable, se recomienda uncuarto de comunicaciones por cada planta.

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3. La instalación física de una red3.6 Cableado estructurado

Figura 3.35. Cableado estructurado vertical y horizontal en dos plantas de un edificio.

Figura 3.36. Cableado estructurado desde el cuarto decomunicaciones hasta el usuario final.

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La especificación de cableado estructurado exige quelos cables no superen los 90 m de longitud, teniendoen cuenta que se pueden añadir 10 m más para los lati-guillos inicial y final, de modo que el canal de princi-pio a fin no supere los 100 m, que es la distancia per-mitida por los cables UTP de categoría 5e. También seespecifican, por ejemplo, las distancias que hay que

dejar alrededor de los armarios para que se pueda tra-bajar cómodamente en ellos.

Los estándares más comunes sobre cableado estructu-rado son en ANSI/TIA/EIA-568 y ANSI/TIA/EIA-569.Los armarios y distribuidores deben cumplir el están-dar ANSI/EIA-310.

El correcto funcionamiento del sistema de cableado estan importante, que en muchas instalaciones se exigela certificación de cada uno de los cables, es decir, secompara la calidad de cada cable con unos patrones dereferencia propuestos por un estándar.

En el caso de los cables de cobre, la norma común-mente utilizada es la ANSI/TIA/EIA-TSB-67 del año1995, la norma EIA/TIA 568 y su equivalente normaISO IS11801.

Certificación de la instalación

La certificación de una instalación significa que todoslos cables que la componen cumplen con esos patro-nes de referencia y, por tanto, se tiene la garantía deque cumplirán con las exigencias para las que fuerondiseñados.

A modo de ejemplo, los parámetros comúnmente pro-bados para los cables UTP de categoría 5 y clase D sonel mapa de cableado, la longitud del segmento que nodebe superar los 90 m, la atenuación de la línea y elNEXT (Near-End Crosstalk), que proporciona una medidade la autoinducción electromagnética de unas líneasen otras.

Las consideraciones del EIA/TIA 568 especifican lossiguientes elementos:

• Requerimientos mínimos para el cableado de tele-comunicaciones.

• Topología de la red y distancias máximas recomen-dadas.

• Parámetros determinantes del rendimiento.

3. La instalación física de una red3.7 Certificación y montaje del CPD

Certificación y montaje del CPD3.7

Actividad 5

Identificación de una instalación de cableado estructurado

En la instalación real utilizada en ejercicios anteriores, identi-fica ahora los elementos que componen el cableado estructu-rado. Organiza la hoja de cálculo de inventario utilizando como

criterio clasificador los diversos subsistemas de cableado estruc-turado. Seguidamente, sobre un croquis del lugar donde está lainstalación de red, traza las líneas de comunicaciones y adjún-talo al inventario: éste será el inicio de una carpeta de docu-mentación sobre la instalación, que se irá completando con eltiempo.

Figura 3.37. Vista de un cuarto de comunicaciones instalado con cableado estructurado y certificado.

En esta norma se incluyen otras, como la TSB36A, quedetermina las características de los cables de parestrenzados de 100 Ω, la norma TSB40A, que indica lascaracterísticas de los conectores RJ45 y sus conexio-nes, o la norma TSB53, que especifica los cables blin-dados de 150 Ω y sus conectores.

La certificación del cable se realiza con una maquina-ria especial que realiza los tests apropiados de maneraautomática o semiautomática. Existen cuatro tipos deinstrumentos para la medición de parámetros de redes,que en orden creciente de complejidad son los siguien-tes: comprobadores de continuidad del cable, verifica-dores de cables, instrumentos de verificación/certifi-cación y analizadores de redes.

Los fabricantes de estos dispositivos proporcionan ensus manuales los modos de operación correctos paraefectuar todas las medidas. Aquí sólo se mencionaránalgunas generalidades.

Los aparatos de medida se componen de dos dispositi-vos, que normalmente se instalan uno al principio delcable (dispositivo activo) y otro al final (dispositivopasivo) a modo de terminador.

El agente activo envía unas señales muy específicas porel cable a certificar y el pasivo devuelve estas señalespudiendo ser leídas de nuevo por el dispositivo activo.

En función de la diferencia entre lo que emitió y lo queha recibido por los diferentes pares del cable el agen-te activo averigua los parámetros eléctricos del cableconstruido. Si se comparan estos valores con los dereferencia especificados en las normativas, se verificasi el cable es o no válido.

Montaje del Centro de Proceso de Datos

Muchas de las instalaciones de diversa naturaleza, nosólo de red, pueden realizarse simultáneamente, puestoque suelen ser profesionales distintos los que acometencada parte de la instalación: electricistas, instaladoresde cables y certificadores, aire acondicionado, etcétera.

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Actividad 6

Certificación de cables

Utiliza un dispositivo certificador de cables para comprobar el buen estadode algunos cables. Para ello, hay que seguir las indicaciones que el fabri-cante del dispositivo proporcionará en el manual de operación o de usuario.Se sugiere la certificación de la instalación del aula, pero si no es posiblese tendrán que confeccionar nuevos cables para su comprobación.

Figura 3.38. Ejemplos comerciales de instrumentos utilizados en la certificación del cableado. En la parte inferior, gráfico ilustrativo de la medida del parámetro NEXT.

Figura 3.39. Vista de las canalizaciones en la instalacióninicial de un centro de proceso de datos.

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Una vez que las canalizaciones están instaladas y pro-badas comienza la instalación de servidores y disposi-tivos de red. A partir de ese momento se podrán empe-zar a probar los servicios de red antes de llegar alrégimen de explotación.

En el desembalaje de las máquinas es importante guar-dar en lugar seguro los manuales de usuario, CD desoftware, garantías de fabricación, información de con-tacto con el fabricante y cuantos documentos puedanser útiles en el futuro.

También es prudente guardar algunos embalajes, notodos pero sí alguno de los dispositivos más comunes,porque muchos distribuidores proporcionan su serviciode garantía exigiendo el embalaje original antes deproceder a la sustitución de un equipo averiado.

En el Centro de Proceso de Datos es muy importantecuidar la accesibilidad a los equipos de modo que sepueda actuar rápidamente en caso de cualquier avería.Además, las consolas de los servidores tienen queestar bien protegidas ya que quien tiene acceso a unaconsola podrá manipular fácilmente el servidor al quepertenece.

Los lugares en los que se instalan servidores o que con-tienen puntos neurálgicos de las comunicaciones debenser lugares de estancia cómoda aunque cerrados bajollave: frecuentemente el acceso a estos lugares se rea-liza bajo la supervisión de algún sistema de control depresencia con tarjetas de bandas magnéticas, recono-cimiento biométrico u otros sistemas de identificaciónespecialmente seguros.


Figura 3.40. Detalles del desembalaje e instalación de losservidores de un centro de proceso de datos.

Figura 3.41. Nuevos detalles del desembalaje e instalación de los servidores de uncentro de proceso de datos.

Actividad 7

Diseño del cableado de una red

Consigue los planos de planta de un edificio ydiseña un sistema de distribución de red para suinformatización. Para ello se seguirán las siguien-tes fases de ejecución:

1. Estudiar los planos exhaustivamente: murosprincipales y secundarios, patinillos, galerías,posibilidad de falso suelo o falso techo, etcétera.

2. Lanzar una hipótesis de informatización: quéespacios se van a informatizar y qué serviciosse desean cubrir.

3. Realizar una propuesta de cableado estructu-rado en donde lo más importante será decidirdónde instalar el centro de proceso de datos oel cuarto de instalaciones, que tendrá que tenerfácil acceso al exterior y a los sistemas de dis-tribución interior.

4. Realizar el cómputo de materiales necesariospara poder realizar un presupuesto económicode materiales utilizados.

5. Confeccionar una carpeta de proyecto.

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3. La instalación física de una redConceptos básicos

Conceptos básicos

• Cable coaxial. Es un cable cuya estructura tiene un conduc-tor central macizo o compuesto por múltiples fibras al querodea un aislante dieléctrico de mayor diámetro. Una mallaexterior aísla de interferencias al conductor central. Por último,utiliza un material aislante para recubrir y proteger todo elconjunto.

• Cable de pares STP (Shielded Twisted Pair). Este cable essemejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico,para evitar las interferencias externas, que debe ser conectadoa la tierra de la instalación.

• Cable de pares UTP (Unshielded Twisted Pair). Es un cablede pares trenzado y sin recubrimiento metálico externo, demodo que es sensible a las interferencias; sin embargo, alestar trenzado, compensa las inducciones electromagnéticasproducidas por las líneas del mismo cable.

• Cableado estructurado. Técnica que permite cambiar, iden-tificar y mover periféricos o equipos de una red con flexibili-dad y sencillez. Según esta definición, una solución de cableadoestructurado debe tener dos características: modularidad, quesirve para construir arquitecturas de red de mayor tamaño sinincrementar la complejidad del sistema, y flexibilidad, quepermite el crecimiento no traumático de la red.

• Conectores para fibra óptica en redes de área local. Elconector SC (Straight Connection) es un conector de insercióndirecta. Suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipoGigabit. La conexión de la fibra óptica al conector requiere elpulido de la fibra y la alineación de la fibra con el conector. Elconector ST (Straight Tip) es un conector semejante al SC perorequiere un giro del conector para su inserción, de modo seme-jante a los conectores coaxiales. Suele utilizarse en instala-ciones Ethernet hibridas entre cables de pares y fibra óptica.Como en el caso del conector SC, también se requiere el pulidoy la alineación de la fibra.

• Elementos de conexión física en la red. Además de cablesy conectores, hay que considerar balums y transceptores, arma-rios rack, latiguillos, canaletas, placas de conectores y rosetas.

• Estándares de cableado estructurado. Los estándares máscomunes sobre cableado estructurado son en ANSI/TIA/EIA-568 y ANSI/TIA/EIA-569. Los armarios y distribuidores debencumplir el estándar ANSI/EIA-310.

• Ethernet. Ethernet es un tipo de red que sigue la norma IEEE802.3. Esta norma define un modelo de red de área local uti-lizando el protocolo de acceso al medio CSMA/CD en donde lasestaciones están permanentemente a la escucha del canal y,cuando lo encuentran libre de señal, efectúan sus transmisio-nes inmediatamente. Esto puede llevar a una colisión que haráque las estaciones suspendan sus transmisiones, esperen untiempo aleatorio y vuelvan a intentarlo.

• Interfaz RS-232-C. Es el estándar establecido por la asocia-ción de estándares EIA (Electronics Industries Association) paratransmisiones serie, especialmente utilizado por gran parte delos módems. El equivalente del CCITT, ahora ITU (Internatio-nal Telecommunication Union), está compuesto por las normasV.24 y V.28. Estas normativas definen tanto las característicaseléctricas como las funcionales de la conexión.

• Ley de Ohm. La ley de Ohm es la ley física que describe elfenómeno que le ocurre a todas las señales eléctricas por elque sufren una disminución de su nivel energético cuando setransmiten por cualquier medio de transmisión. Esta ley afirmaque la proporción entre la tensión eléctrica y la intensidad decorriente a través de un conductor es una constante que sólodepende del conductor.

• Tipos de fibras ópticas. En transmisión de datos, actualmentese utilizan tres tipos de fibras ópticas: fibras monomodo, mul-timodo de índice gradual y multimodo de índice escalonado.

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3. La instalación física de una redActividades propuestas

Actividades propuestas

Consigue información sobre las características físi-cas de los cables UTP y realiza una tabla con los pa-rámetros más significativos. La documentación pro-porcionada por los fabricantes de los dispositivos certificadores de cables suele ser bastante útil, pero también dispones de mucha información enInternet.

Compara las características específicas de los cables UTPde categoría 5 y 5e. Establece analogías y diferencias.

Consigue algunos catálogos de cables de fibra ópticade diversos fabricantes y analiza cuáles son los pro-ductos comerciales que más se utilizan en la construc-ción de redes de área local.

Fíjate en los precios de fibras semejantes y realiza una tablacomparativa de competencia de precios.

Recoge una selección lo más exhaustiva posible deconectores utilizados en redes de ordenadores,módems y telefonía. Incorpora una pegatina con elnombre técnico del conector a cada uno de ellos poruno de sus lados.

Dale la vuelta a todos los conectores y desordénalos. Ahoratendrás que identificar el nombre específico de cada uno deellos. Comprueba que la identificación que has realizado escorrecta dando de nuevo la vuelta al conector y leyendo lapegatina.

Crea un sistema de identificación de cables semejanteal sugerido para conectores en el ejercicio anterior.

Busca en Internet información sobre los satélites deórbita baja y compara su utilidad con los satélites situa-dos en otro tipo de órbitas, especialmente en los deórbitas geoestacionarias.

Extrae consecuencias sobre qué servicios de comunicacio-nes deben utilizar qué tipo de satélites.

Recoge información procedente de catálogos de cablessuministrador por los principales fabricantes y distri-buidores para realizar un análisis de las principalescaracterísticas de los cables STP.

Buscar también información de los cables equivalentes UTPy realizar un análisis comparativo de precios entre los sis-temas de cableado STP y UTP.

Investiga en Internet sobre las características técnicas delos diferentes tipos de cables coaxiales. Fíjate especial-mente en el cable coaxial RG-58. Busca precios de los dife-rentes cables coaxiales y establece una comparativa.

Busca algunos proveedores de armarios, canalizacio-nes y accesorios para confeccionar un catálogo de losproductos que serían necesarios para realizar una ins-talación de red extendida por un edificio. Trata de con-seguir también listas de precios.

Confecciona una hoja de cálculo para realizar presu-puestos de canalizaciones en las instalaciones de red.Para ello deberás tabular el catálogo de productos delejercicio anterior junto con las listas de precios.

Un presupuesto consistirá en describir cuántos componen-tes hacen falta en la instalación de cada elemento del catá-logo para multiplicarlo por su precio unitario.

Indaga en los buscadores de Internet por la voz «ca-bleado estructurado» para conseguir informaciónsobre sistemas de cableado estructurado.

Escribe un documento técnico en donde se incluyan planosy gráficos de los diferentes niveles de estructuración asícomo las principales normativas que los describen.

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