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Redes

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CFGM SISTEMAS MICROINFORMÁTICOS Y REDES

REDES LOCALES

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LAS REDES LOCALES.

1 INTRODUCCIÓN.
El concepto de información se puede definir como el resultado de
procesar los datos que percibimos.
La comunicación se realiza a través de un lenguaje compuesto por
símbolos.
La Informática es la ciencia que estudia el tratamiento
automático
(mediante el ordenador) de la información.
En un Sistema de Información nos encontramos:
ENTRADA DE DATOS  SISTEMA INFORMÁTICO-INFORMACIÓN DE SALIDA
En un Sistema Informático hay datos que son variables, y por tanto
cambian, y otros que son fijos o constantes.

¿Cómo se procesa la información? Mediante un programa.

DEFINICIÓN DE TELECOMUNICACIÓN: Es toda transmisión,


emisión o recepción de signos, señales, imágenes, sonidos o
informaciones de cualquier tipo, que se transmiten por hilos, medios
ópticos, radioeléctricos u otros sistemas electromagnéticos.

RED DE TRANSMISIÓN DE DATOS: Estructura formada por medios


físicos y lógicos para satisfacer las necesidades de comunicación de una
determinada zona geográfica.

EMISORRED DE COMUNICACIÓNRECEPTOR

La señal_recibida= Señal_enviada + Ruido

Es necesario un sistema para comunicarnos.

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ELEMENTOS DE UNA RED DE COMUNICACIÓN:

 SISTEMA DE TRANSMISIÓN: Medio que soporta el


transporte de la señal.
 SISTEMA DE CONMUTACIÓN: Permite el encaminamiento
de la información.
 SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN: Sistema de
inteligencia distribuido por la red que sincroniza todos los
recursos que se encuentran en ella.
¿QUÉ ES UNA RED?
Conjunto de ordenadores que se caracterizan por:
- Estar interconectados mediante un medio de transmisión.
- Son autónomos (No como anteriormente que se accedía a un
ordenador central a través de terminales autónomos)

Entre 1983 y 1984 surgieron servidores de ficheros para redes de área


local. Hacia 1990 crece el uso de redes locales y hoy en día tienen una gran
fiabilidad, velocidad de transmisión y hay una mayor capacidad de la red.

2 INTRODUCCIÓN A LA COMUNICACIÓN DE DATOS.


Si deseamos realizar una comunicación entre varios ordenadores
necesitamos conectarnos a una red de transmisión de datos.
En una red existen dos partes fundamentales: dispositivos
(hardware) o parte física y programas (software o parte lógica):
DISPOSITIVOS DE RED: Son un conjunto de elementos físicos que
hacen posible la comunicación entre el emisor y el receptor. Estos
dispositivos son:
-CANAL DE COMUNICACIÓN: Medio por el que circula la
información.
NODOS INTERMEDIOS: Elementos encargados de realizar la
selección del mejor camino por el que circulará la información.

PROGRAMAS DE RED: Programas que permiten controlar la red


para hacerla más fiable. (El software es muy importante)

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2.1 SERVICIOS Y PROTOCOLOS.

Los servicios de comunicaciones proporcionados por una red


de transmisión de datos siguen unos protocolos bien establecidos y
estandarizados. Un protocolo de red define unas normas a seguir a la
hora de transmitir información: velocidad de transmisión, tipo de
información, formato de los mensajes, etc.
En comunicaciones los protocolos son complejos porque deben permitir
corregir errores.
Una red está orientada a la transmisión de la información entre
determinadas zonas geográficas.
Los servicios dependen del tipo de información a transmitir, hay que
tener en cuenta la velocidad y el protocolo utilizado.

SERVICIOS BÁSICOS QUE OFRECE UNA RED DE COMUNICACIÓN:


- Transmisión de voz.
- Transmisión de datos: se intenta integrar el envío de diferentes
tipos de información en una sola red.
- Establecimiento de llamada: Es fundamental (excepto en
mensajes SMS).
- Tarificación: Todas las redes públicas, no así en las redes
privadas.
Se lleva a cabo por tiempo de conexión (llamada telefónica), por
cantidad de información transmitida (fax), etc.

2.2 USO DE LAS REDES DE ORDENADORES.


En las compañías o empresas el uso de las redes de ordenadores:

- Permiten compartir recursos de forma que los datos


estén disponibles para el que los requiera en la red.
- Tienen una alta confiabilidad, se pueden tener copias en
varias máquinas, por si se producen fallos. Esto permite la
capacidad de continuar operando.
- Se puede ahorrar dinero, en lugar de un gran mainframe,
varios ordenadores personales. (Un mainframe cuesta 1000
veces más que un PC y 10 veces más rápido).
- Se crea un modelo cliente-servidor:

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- La escalabilidad: se puede incrementar de forma gradual


el rendimiento del sistema.
- Proporciona un potente medio de comunicación.

Para lo usuarios:

1. Acceso a información remota Por ejemplo acceso a sus cuentas del


banco, a Internet…)
2. Comunicación persona a persona: videoconferencia, correo
electrónico,…
3. Entretenimiento interactivo.

2.3 CLASIFICACIÓN DE LAS REDES LOCALES.


Vamos a realizar varias clasificaciones atendiendo a diferentes criterios:

2.3.1 TITULARIDAD DE LA RED.


Atiende a la propiedad de la
red.
REDES DEDICADAS: Es aquella en la que las líneas de comunicación son
diseñadas e instaladas por el usuario o administrador, o bien alquiladas a
las compañías de comunicaciones que ofrecen este servicio si las
zonas a conectar están en lugares geográficos alejados. (por ejemplo el
Instituto).

REDES COMPARTIDAS: Son aquellas en las que las líneas de


comunicación soportan información de diferentes usuarios. Son redes de
servicio público ofertadas por las compañías telefónicas.

2.3.2 CLASIFICACIÓN TOPOLÓGICA.


Se tiene en cuenta la forma de conectar los nodos de la red. Hay dos
tipos: Lógica y Física.
FÍSICA:
o TOPOLOGÍA EN ESTRELLA: Tiene un nodo central con
funciones de distribución, conmutación y control:

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Inconveniente: si falla el nodo central, quedará inutilizada toda la


red. Todas las comunicaciones pasan por el nodo central, por lo
que se producen cuellos de botella, apareciendo errores y
retrasos.
o TOPOLOGÍA EN BUS: Utiliza un único cable para conectar
los equipos. El mensaje se deposita en el bus, lo leen todos los
nodos de la red, pero es el receptor el que se queda con una
copia y es capaz de contestar.

Necesita menos cableado, pero si falla un nodo todos los


nodos quedan aislados.
Se pueden producir colisiones, para resolverlas se emplean dos
técnicas (selección y contienda) que veremos más adelante:

o TOPOLOGÍA EN ANILLO: Cada ordenador está conectado a otros


dos. La comunicación se produce en una sola dirección (existen
también los anillos dobles, Se llaman anillos redundantes, si
falla uno, se utiliza el otro):

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El inconveniente es que si falla un nodo, falla toda la red.

La información se coloca en la red con la dirección del


receptor. Se va reenviando de un nodo a otro hasta llegar al
destino.
o TOPOLOGÍA EN MALLA: Es una interconexión total de todos los
nodos de la red. Tiene como ventaja que si falla un nodo hay un
camino alternativo, ya que hay más de un camino posible entre
cada par de nodos.

El inconveniente es su complejidad y mayor coste.


o TOPOLOGÍA EN ÁRBOL: Es una forma de conectar nodos como
una estructura jerarquizada. Se utiliza poco.

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Si falla un nodo de enlace falla la transmisión. Pueden existir


cuellos de botella entre distintas zonas.
o TOPOLOGÍA DE INTERSECCIÓN DE ANILLO: Varios
anillos conectados por nodos comunes. Si fallan los nodos
comunes toda la red dejará de funcionar.

o TOPOLOGÍA IRREGULAR: Cada nodo conectado al menos por


un enlace, pero no existen más restricciones. Es utilizada en
redes que ocupen zonas geográficas amplias. Permite la
búsqueda de rutas alternativas cuando falla alguno de los
enlaces.

LÓGICA:
Se refiere al funcionamiento. Por ejemplo una topología física en
estrella y lógica en bus, utilizando un Hub:

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Si tenemos una topología física en Bus y establecemos un orden A->B->C->D


la topología lógica es en anillo:

A B

C D

Nota: En topología en bus o anillo la información se envía a todos los


equipos, sin embargo, en topología en estrella el equipo que funciona
como nodo central debe saber donde están conectados los equipos
para decidir hacia dónde enviar la información. Sin embargo para
simplificar los mecanismos de comunicación, ese equipo envía los
mensajes que le llegan a todos los equipos, por lo que la topología
sigue siendo en estrella y el funcionamiento es en bus

2.3.3 CLASIFICACIÓN SEGÚN LA LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA.

SUBRED O SEGMENTO DE RED: El segmento de red de comunicación


más pequeña que existe, y todas las redes de mayor
tamaño están constituidas por segmentos de red. Es
un conjunto de estaciones que comparten el mismo
medio de transmisión (cable). No tienen ningún
dispositivo conmutador.
LAN (LOCAL AREA NETWORK) O REDES DE ÁREA LOCAL: Están
restringidas respecto al tamaño que pueden alcanzar,
con lo cual se conocen los tiempos de transmisión.
10 metros  habitación
100 metros  casa
1 Km  Universidad

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MAN (METROPOLITAN AREA NETWORK) O REDES DE ÁREA


METROPOLITANA: Normalmente dentro de una
misma ciudad. Puede constar de varios recursos
públicos o privados, como el sistema de telefonía
local, sistemas de microondas locales o cables de
fibra óptica.
10 Km metrópolis

RED DE CAMPUS: Es una red que se extiende entre varios edificios dentro
de un mismo polígono industrial que se conectan
generalmente a un tendido de cable principal.

WAN (WIDE AREA NETWORK) O RED DE ÁREA EXTENSA: Abarcan varias


ciudades, regiones o países. Los enlaces WAN son
ofrecidos por compañías de telecomunicaciones
públicas o privadas.
10.000 Km  continente
1000 Km  país

2.3.4 TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.


Se tiene en cuenta la técnica empleada para transferir la información
desde el origen al destino.

REDES CONMUTADAS (PUNTO A PUNTO): Un equipo origen o emisor


selecciona un equipo con el que se quiere conectar o receptor, y la red se
encarga de habilitar una vía de conexión entre los dos equipos (puede
haber más de un posible camino). Existen tres tipos de redes conmutadas:
 CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS: Se establece un circuito físico
para realizar la conexión. Es un camino único dedicado. La ruta se
establece durante todo el proceso de comunicación. El receptor debe
estar activo durante toda la comunicación. Existen unos pasos a
seguir que son:
1. Establecimiento de llamada.
2. Transferencia de la información.
3. Liberación de la conexión.
No se dan retrasos.

CONMUTACIÓN DE PAQUETES: El mensaje se divide en

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Trozos, fragmentos que se llaman paquetes. Estos paquetes circulan por
la red hasta que encuentran su destino. Deben incluir parte de la
información a transmitir, datos de control, y las direcciones de emisor y
receptor.

Se tienen dos tipos de conmutación de


paquetes:
 CIRCUITO VIRTUAL: Es parecido a la conmutación de
circuitos. Se establece un circuito virtual entre emisor y
receptor. Se crean varios circuitos virtuales para los
paquetes que van enumerados. Los paquetes siguen el
mismo camino y llegan ordenados.
o Tarda menos.
o Los paquetes están enumerados.
o Si falla alguno se pide su reenvío.
o Es una técnica cara.
 DATAGRAMA: Cada paquete va por el camino
que puede, sigue un camino distinto. Los paquetes no
llegan ordenados, pero si están enumerados, de forma
que se detecta si ha habido pérdida. Si hay retrasos en
la llegada se pide nuevamente su reenvío, y si llegaran
más de uno con la misma numeración se desechan los
repetidos. Es peor que el circuito virtual pero más
barato. Internet funciona así.
 CONMUTACIÓN DE MENSAJES: Los mensajes se transmite
íntegros.
Se coloca en un mensaje la dirección del destino, y circula de nodo
en nodo por la red hasta llegar al receptor. En cada nodo se ve si
existe un camino libre, y cuando es así, se envía al siguiente nodo.
No tiene que estar el receptor activo para comenzar la
comunicación.

REDES DE DIFUSIÓN (MULTIPUNTO).


La información del emisor se envía a todos los nodos y es el destinatario
el encargado de detectar y capturar esa información.
Se da en topologías en las que el medio de transmisión es
compartido por todos los nodos. Se da en topología bus o anillo. También
se da este tipo de comunicación en las transmisiones por ondas de radio.
En sistemas de difusión si queremos enviar un paquete a todos los
destinos se coloca un campo especial en el de dirección
(BROADCASTING).

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Los productos de tipo UNIX son conocidos bajo el estándar Single Unix
Specification.

2.6 REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN


Se buscó un sistema que cumpliera estos requisitos:
- Poder representar cualquier tipo de información.
- Ser compatible con la tecnología existente.
- Representar unívocamente la información.
Ejemplo: Código Morse (se envían pulsos)
Se tienen dos símbolos: punto y raya
A se representa .-
B se representa -…
I se representa …
En el ordenador utilizamos ausencia o presencia se señal eléctrica que se
corresponden con un 0 y un 1.

2.6.1 SISTEMAS DE NUMERACIÓN


Es un conjunto de reglas y símbolos para representar cantidades numéricas.
Los más utilizados son los posicionales, que se caracterizan por:
- Tener un número finito de símbolos: decimal (0-9), Binario (0-1)
- Cada cantidad viene expresada por una secuencia finita de símbolos del
sistema.
- El valor de cada símbolo depende de sí mismo y de la posición que
ocupa.

EN GENERAL: Un número N expresado en base b de p dígitos enteros y q


dígitos fraccionarios sería:
N(b=ap-1 * bp-1+ ap-2 * bp-2 +…+ a1 * b1+a0 * b0 +a-1 * b-1 +a-2 * b-2 +…+a-q * b-q

0<=ai<b
El número N(b se puede expresar como:
N(b= (ap-1 ap-2…a1 a0. a-1 a-2… a-q)
Ejemplo: Comparamos base 10 con base 4:
B(10 tenemos los símbolos 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

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B(4 tenemos los símbolos 0,1,2,3


230103(4= 2* 45+3*44+0*43+1*42+0*41+3*40=2835(10

Cuanto mayor es la base mayor es el número de símbolos del sistema y menos


hacen faltan para representar una determinada cantidad.
Con la base b con m dígitos puedo representar bm cantidades diferentes,
que irían desde el 0 hasta bm -1, por ejemplo:
En base dos con 3 dígitos puedo representar 23=8 números diferentes que irían desde
el 0 hasta el 7:
000: 0 011: 3 110: 6
001: 1 100: 4 111: 7
010: 2 101: 5

2.6.2 SISTEMA DECIMAL

Sistema decimal hindú-arábico:


Base (b) es 10
Símbolos {0-9}
Valor posicional del número.

2.6.3 SISTEMA BINARIO


Lo utilizan las máquinas digitales:
Base (b) es 2
Símbolos {0,1}

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0 0 7 111
1 1 8 1000
2 10 9 1001
3 11 10 1010
4 100 11 1011
5 101 12 1100
6 110 13 1101

Con n dígitos binarios puedes representar los números del rango [0, 2 n-1]

2.6.4 CONVERSIÓN DE DECIMAL A BINARIO

Para el paso de Binario a Decimal utilizamos el desarrollo polinomial visto


anteriormente.
Para el paso de Decimal a Binario:
PARTE ENTERA: Se realiza la división sucesiva entre 2 hasta que el cociente
sea 0 o 1. Se toma el último cociente y los restos de las divisiones de forma
inversa.
PARTE FRACCIONARIA: Se realizan multiplicaciones sucesivas y se toma la
parte entera (que será 0 o 1) para conformar la cifra que buscamos, a su vez
tras realizar cada multiplicación se elimina dicha parte entera (que será 0 o 1)
para continuar la operación. Se finaliza cuando se llega a 0 o a una cifra lo
suficientemente aproximada.

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2.6.5 SISTEMA HEXADECIMAL

Se utiliza para facilitar las tareas de codificación:

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- Es un sistema cercano al decimal.


- Es sencilla la conversión al binario.
Su base es 16 siendo los símbolos que utiliza:
{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}
Cada cifra en hexadecimal corresponde a 4 dígitos binarios ya que 2 4=16
Con 4 dígitos binarios puedo crear una cifra binaria.
Decimal Binario Hexadec. Decimal Binario Hexadec.
0 0 0 13 1101 D
1 1 1 14 1110 E
2 10 2 15 1111 F
3 11 3 16 00010000 10
4 100 4 17 00010001 11
5 101 5 18 00010010 12
6 110 6 19 00010011 13
7 111 7 20 00010100 14
8 1000 8 21 00010101 15
9 1001 9 22 00010110 16
10 1010 A 23 00010111 17
11 1011 B 24 00011000 18
12 1100 C 25 00011001 19

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2.6.6 CÓDIGO ASCII Y EBCDIC


EL CÓDIGO ASCII: American Estándar Code for Information Interchange.
Se utiliza para representar caracteres alfanuméricos y de control.
Existen dos tipos: el ASCII 7 que permite 2 7=128 combinaciones, y por
consiguiente puede representar ese número de caracteres, y el ASCII 8 (a
partir del 1981) o extendido que permite hasta 256.
Se agrupa de manera que:
- Los que empiezan por 0000 y 0001: caracteres de control
- Los que empiezan por 0010 y 0011: números y marcas de puntuación
- Los que empiezan por 0100 y 0101: letras mayúsculas y símbolos
especiales.
- Los que empiezan por 110 y 111: letras en minúsculas
Ejemplos:
A: 01000001
Esc: 00011011
c: 01100011

EL CÓDIGO EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.

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Es un código estándar de 8 bits usado por computadoras mainframe de IBM:


- Las letras mayúsculas de la A a la I empiezan por 1100
- Las letras mayúsculas de la J a la R empiezan por 1101
- Las letras mayúsculas de la S a la Z empiezan por 1110
- Los números empiezan por 1111 y luego sigue el número en binario
- Etc
Ejemplos:
A: 11000001
3: 11110011

2.6.7 ALMACENAMIENTO DE LA INFORMACIÓN


La mínima unidad de información es el bit que puede tener dos estados 0 o 1.
Se agrupa en un conjunto de 8 bits, que se denomina byte.
Las unidades:
1 Kilobyte 1024 (210) bytes “kas” Kb
1 Megabyte 1024 (210) Kb “megas” Mb
1 Gigabyte 1024 (210) Mb “gigas” Gb
1 Terabyte 1024 (210) Gb “teras” Tb
1 Petabyte 1024 (210) Tb “petas” Pb
10
1 Exabyte 1024 (2 ) Pb “exas” Eb

¿Cuántos bytes son un Terabyte?

2.6.8 OPERACIONES LÓGICAS

La unidad Aritmético-Lógica del ordenador las utiliza para realizar operaciones.


Nosotros las utilizaremos en el estudio de las operaciones que se dan en las
redes como comprobación de errores de los datos que se transmiten,
comprobaciones de los equipos que están en una subred, etc…

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TEMA 2: ARQUITECTURAS DE REDES.

Cuando se diseña una red de ordenadores es necesario resolver una gran


cantidad de problemas que aparecen:
• Pueden aparecer problemas de errores
• Se comparte un único medio de transmisión
• Hay que distinguir unos ordenadores de otros
• Hay que ver qué tipo de información se va a transmitir
• Tendremos en cuenta si la información es confidencial o no.

1 INTRODUCCIÓN.
La arquitectura de una red viene definida por tres características fundamentales:

• TOPOLOGÍA: Define la configuración básica de la interconexión entre


estaciones.

• MÉTODO DE ACCESO: Todas las redes que poseen un medio compartido para
transmitir la información necesitan que los equipos se pongan de acuerdo.

• PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES: Son las reglas y procedimientos


utilizados en una red para realizar la comunicación. Existen diferentes niveles de
protocolos. Los protocolos de alto nivel definen cómo se comunican las
aplicaciones y los protocolos de bajo nivel definen cómo se transmiten las
señales por el medio (cableado o inalámbrico).

2 ARQUITECTURAS BASADAS EN NIVELES.


Las arquitecturas se organizan en niveles para reducir la complejidad. A esta
arquitectura por niveles también se le conoce como jerarquía de protocolos.
En una jerarquía de protocolos se siguen las siguientes reglas:

• Cada nivel dispone de un conjunto de servicios.


• Los servicios están definidos mediante protocolos estándares.
• Cada nivel se comunica solamente con el inmediato superior y el inmediato
inferior.
• Cada uno de los niveles inferiores proporciona servicios a su nivel superior.
Ejemplo

Una red que enlaza dos estaciones diferentes situadas en dos pequeñas islas de un
archipiélago. Se comunican mediante mensajes de redes.

Se tiene por un lado:


- Cableado, antenas, ordenadores,…⇒ Dispositivos de transmisión.
- Programas de control de transmisiones:
 Hay que controlar los errores.
 Control de transmisión: si una antena transmite, la otra no puede enviar,
ya que si se mezclan los mensajes no se distinguen.

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PROCESO A SEGUIR:

1ª) Ejecutar en un solo bloque: los dos programas se ejecutan a la vez en ambas
máquinas. Se ejecutan continuamente.

• Como es necesario detectar errores, se ve necesario hacer la codificación


oportuna para que los detecten (Se supone que el receptor corrige el mensaje y
no se pide el reenvío en la estación origen)

2ª) Se divide en trozos:


- Nivel 1: Funciones de transmisión y recepción. (Son los más cercanos al medio
de transmisión)
- Nivel 2: Funciones de codificación y decodificación.
- Nivel 3: Funciones principales de transmisión y recepción.
Se crea una jerarquía de subprogramas que son llamados por otros.

Para corregir errores sólo tenemos que tocar el módulo correspondiente

• Se da la circunstancia de que entran en guerra y hay que encriptar los mensajes.

5º) Se quiere saber si el mensaje ha llegado correctamente.

Se añaden comprobaciones extras para controlar la llegada, se encamina la información-


Se van dividiendo los niveles, se va “especializando” cada nivel en “tareas” más
concretas.

DIFERENCIAS ENTRE FUNCIONES Y SERVICIOS

FUNCIONES ⇔ SERVICIOS
MÉTODO DE TRANSMISIÓN ⇔ PROTOCOLO

Enviar
Recibir
NIVEL 3 Funciones principales
Enviar confirmación
Recibir confirmación
Codificación y Codificar
NIVEL 2
Decodificación Decodificar
Hablar
NIVEL 1 Transmisión y Recepción
Leer

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Los niveles en dos equipos que están en transmisión se deben coordinar y utilizar las
mismas reglas de transmisión.

El nivel n se comunica de forma indirecta con el nivel n del otro equipo formando lo
que se denominan entidades pares:

N1 N1
Protocolo de nivel 3
N2 N2
N3 N3

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El modelo de arquitectura por niveles necesita que la información añada datos


adicionales para que los procesos puedan comunicarse a un determinado nivel. Para
cada nivel inferior la información que llega del superior se ve como “datos puros”. A
estos datos se les llama CABECERA O INFORMACIÓN DE CONTROL (Van al
principio, al final o a ambos lados)

Si continuáramos con el ejemplo anterior es añadir la dirección porque hay una antena
nueva en una isla cercana, y hay que distinguirlas.

En esta arquitectura, la información que se añade va a ser de diferente tipo.

LAS ENTIDADES DE LA CAPA N DAN SERVICIO A LAS DE LA CAPA N+1,


POR ELLO SE DENOMINA:

CAPA N ⇒ PROVEEDOR DEL SERVICIO


CAPA N+1 ⇒ USUARIO DEL SERVICIO

Curiosidad: A los servicios de una capa se accede mediante un SAP (Service Access
Point o Punto de Acceso al Servicio): los SAP de la capa n son los “puertos” por los
que la capa n+1 acceden a los servicios e intercambian información. Cada SAP es
como una dirección y normalmente, un número que los identifica de forma única (En
realidad, son direcciones numéricas)

Existen un conjunto de reglas a cumplir denominadas interfaz.

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2.1 PROBLEMAS EN EL DISEÑO DE LA ARQUITECTURA DE


LA RED.

Cada capa se encarga de resolver un problema de la comunicación:

 ENCAMINAMIENTO: en redes en malla por ejemplo, existen varios caminos


posibles, habría que resolver qué camino es el más corto.

 DIRECCIONAMIENTO: se debe establecer una forma de direccionamiento


que permita determinar un origen y destino específicos (el equipo puede tener
asignadas varias direcciones relacionadas con niveles diferentes).

 ACCESO AL MEDIO: en sistema en donde medio el medio es de difusión hay


que controlar el orden de transmisión de los interlocutores. Existen protocolos
de acceso al medio

 SATURAR AL RECEPTOR: el emisor es más rápido que el receptor, y lo


puede saturar, haciendo que este quede desbordado en la comunicación.

 MANTENIMIENTO DEL ORDEN: el protocolo debe incorporar un


mecanismo que le permita volver a ordenar los mensajes en el destino.

 CONTROL DE ERRORES: se pueden producir errores que habrá que poder


corregir. Emisor y receptor deben estar de acuerdo en los mecanismos para
detectar y corregir errores.

 MULTIPLEXACIÓN: en ocasiones puede haber tramos en la red que son


compartidos por diferentes comunicaciones que no tienen relación entre sí.

2.2 TIPOS DE SERVICIOS.


Cuando una capa desea enviar información, lo que hace es ejecutar el servicio
que se encuentra en la capa inmediatamente inferior (n-1). Para hacer esto, debo
conocer la dirección del SAP del servicio ═> conocer los nombres y parámetros de esa
función.
Ejemplo: Enviar_al_otro (cabecera, datos, tamaño)

CLASIFICACIONES DEL TIPO DE SERVICIO:

► TIPO DE CONEXIÓN
a) Servicios orientados a la conexión: lo primero es establecer la conexión entre
emisor y receptor. Se intercambian información de control.
b) Servicios no orientados a la conexión: no se establece una conexión para
enviar los datos, se mandan directamente.

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El servicio CONNECT siempre es confirmado (siempre con las primitivas request,


indication, response y confirm) lo cual impide la pérdida de datos.

El servicio DATA puede ser confirmado o no (no confirmado → primitivas request e


indication)

El servicio DISCONNECT suele ser no confirmado aunque a veces sea necesario que se
aseguren liberar los recursos compartidos.

3 ARQUITECTURAS COMERCIALES.
3.1 EL MODELO DE REFERENCIA OSI.
Se basa en una propuesta que desarrolló ISO como primer paso en la
estandarización de los protocolos que se usan en las diversas capas o niveles.
Significa Sistemas Abiertos de Interconexión ya que se dedica a la conexión de
sistemas que están abiertos a la comunicación con otros sistemas.
Tiene siete capas o niveles, y los principios para llegar a ellas son los siguientes:
o La cantidad de las capas debe ser suficiente para no tener que agrupar
funciones distintas en la misma capa y lo bastante pequeña para que no se
vuelva inmanejable la arquitectura.
o Los límites de las capas deben elegirse a modo de minimizar el flujo de
información a través de las interfaces.
o La función de las capas se debe elegir pensando en los protocolos
estandarizados internacionalmente.
o Cada capa debe realizar una función bien definida.
o Se debe crear una capa siempre que se necesite un nivel diferente de
abstracción.
El modelo de OSI en sí no es una arquitectura, sino que hace una propuesta de lo que
tiene que hacerse en cada capa o nivel.

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REDES LOCALES

NIVEL FÍSICO: Tiene que ver son la transmisión de bits por un canal. El
nivel físico define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de
procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar un
enlace físico entre sistemas finales.
o Niveles de voltaje
o Distancias de transmisión máximas
o Conectores físicos.
NIVEL DE ENLACE: La tarea principal de la capa de enlace de datos es
tomar un medio de transmisión en bruto y transformarlo en una
línea que parezca libre de errores para el nivel de red.
El nivel de enlace de datos proporciona tránsito confiable a través
de un enlace físico. Al hacerlo el nivel de enlace se ocupa de:
o Direccionamiento físico
o La topología de la red
o El acceso a la red (redes de difusión , subcapa
de acceso al medio)
o La notificación de errores
o Entrega ordenada de las tramas
o Control de flujo (emisor rápido, receptor lento)

8
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REDES LOCALES

NIVEL DE RED: El nivel de red es un nivel complejo que proporciona


conectividad y selección de rutas entre dos sistemas de hosts que pueden
estar ubicados en redes geográficamente distintas.
o Selección de ruta
o Direccionamiento y enrutamiento.
También se controla el tráfico y aparición de cuellos de botella. Debe permitir
interconectar redes heterogéneas.
NIVEL DE TRANSPORTE: La función del nivel de transporte es la de aceptar
datos del nivel de sesión, dividirlos en unidades más pequeñas y asegurar que todos los
“trozos” lleguen al otro extremo.
Es el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos
(intenta aislar a las capas superiores de los detalles de implementación del transporte).
Las funciones son las siguientes:
o Confiabilidad del transporte de datos
o Establecer , mantener y terminar circuitos
virtuales
o Detección y recuperación frente a fallos
o Control de flujo de la información (se tiene
diferentes velocidades entre los nodos de la
red)
NIVEL DE SESIÓN: El nivel de sesión, establece, administra y finaliza las
sesiones entre dos hosts que se están comunicando. Sincroniza el diálogo entre las capas
de presentación de dos hosts y administra su intercambio de datos.

NIVEL DE PRESENTACIÓN: El nivel de presentación garantiza que la


información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de
aplicación del otro sistema. Puede traducir entre varios formatos de datos utilizando un
formato común. SE ENCRIPTA Y DESENCRIPTA /AUTENTICACIÓN.

NIVEL DE APLICACIÓN: Es la más cercana al usuario, suministra servicios de


red a las aplicaciones de usuario (al correo electrónico, transferencia de archivos y
emulación de terminales). No proporciona servicios a ninguna otra capa.

9
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REDES LOCALES

ENCAPSULAMIENTO
Cuando se envían datos de un emisor a un receptor, los datos deben
empaquetarse a través de un proceso llamado encapsulamiento.
A medida que los datos se desplazan por las capas del nivel OSI, reciben
encabezados, información final [datos puros] y otros tipos de información. [Se dan
encabezados en todos los niveles pero pueden ser nulos]
Las unidades de información se llaman PDU (Unidad de datos de protocolo)

Las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los
datos:
1) Crear datos [Mensaje del usuario origen]
2) Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo [ Nivel de
transporte]
3) Agregar la dirección de red al encabezado [Los datos se colocan en un paquete
con las direcciones de origen y destino]

10
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REDES LOCALES

4) Agregar la dirección local al encabezado de datos. [Se pone el paquete dentro de


una trama]
5) Conversión a bits para su transmisión.

3.2 ARQUITECTURA TCP/IP

PROTOCOLO DE CONTROL DE TRANSMISIÓN / PROTOCOLO DE


INTERNET

El modelo TCP/IP hace que sea posible la comunicación entre dos computadoras desde
cualquier parte del mundo.

[ HISTORIA DE TCP/IP]
TCP/IP suele confundirse con un protocolo de comunicaciones concreto, pero en
realidad, es una compleja arquitectura de red que incluye varios de ellos, apilados por
capas.
Las capas del modelo TCP/IP y algunos protocolos de cada capa son:

TELNET FTP HTTP APLICACIÓN


TCP UDP TRANSPORTE
IP ICMP INTERRED
LAN RTC
SUBRED
PPP

CAPA DE ACCESO A RED o HOST A RED o SUBRED: se especifica que


debe haber un protocolo que conecte la estación con la red, pero como TCP/IP se
diseñó para el funcionamiento con redes diferentes, depende de la tecnología
utilizada y no se dice nada de antemano del tipo de protocolo a utilizar.

CAPA DE INTERRED o INTERNET: permite que los nodos inyecten paquetes


o datagramas en cualquier red y los hagan viajar de forma independiente hacia su
destino. En el viaje, los paquetes pueden atravesar diversas redes y llegar
desordenados. Esta capa NO se responsabiliza de ordenarlos en el destino. El
protocolo más importante de esta capa se llama IP (Internet Protocol).

CAPA DE TRANSPORTE: tiene la función de establecer una conversación


entre el origen y el destino (parecido a la capa de transporte del modelo OSI).
Como las capas inferiores no se encargan de la ordenación ni del control de
errores, ésta realiza ese trabajo. Los protocolos más importantes de esta capa
son:
TCP (Protocolo de Control de la Transmisión) : es un protocolo
confiable orientado a la conexión que permite que una corriente de bytes
originada en una máquina se entregue sin errores en cualquier otra
máquina.
Se fragmentan los mensajes (bloques de datos de 64KB llamados
segmentos) y se controla el flujo.

11
CFGM SISTEMAS MICROINFORMÁTICOS Y REDES
REDES LOCALES

TCP es el responsable de ensamblar los datagramas recibidos por el


receptor, ya que la red IP puede desordenarlos al utilizar caminos
diversos para alcanzar su destino. Da seguridad.
IP no garantiza que los datagramas lleguen a su destino, por lo que es
necesaria una entidad superior (TCP) que se encargue de ello a través
de un sistema de temporizadores y de retransmisiones en caso de
problemas.
UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario):es un protocolo no orientado
a la conexión y no confirmado para aplicaciones que no necesitan la
asignación de secuencia ni control de flujo del TCP Da rapidez.

CAPA DE APLICACIÓN: contiene todos los protocolos de alto nivel, aspectos


de representación, codificación y control de diálogo.

Entre los protocolos más conocidos de este nivel figuran:


TELNET (terminal virtual)
FTP (transferencia de archivos)
SMTP (correo electrónico)
DNS (servicios de nombres de dominio). Relaciona nombres con los nodos
HTTP (para recuperar páginas webs)

3.3 COMPARACIÓN TCP/IP CON MODELO DE REFERENCIA


OSI.

CRÍTICA AL MODELO OSI


- Se comenzó a utilizar antes de que estuviese totalmente implantado.
- Mala tecnología: la capa de sesión se usa poco en la mayoría de las aplicaciones
y la de aplicación está casi carente de contenidos.

12
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TEMA 3: ASPECTOS FÍSICOS DE LA TRANSMISIÓN DE DATOS. MÉTODOS


DE TRANSMISIÓN.

- Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló
Internet.
- Las primeras implementaciones de TCP/IP fue parte del UNIX y era bastante
buena y gratuita.

CRÍTICA AL MODELO TCP/IP


- No es un modelo de referencia.
- No existe una separación clara entre servicios y protocolos.
- La capa de SUBRED o INTERFAZ DE RED supone un gran agujero pues
realiza demasiadas tareas y no se especifica un protocolo.

1
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1 INTRODUCCIÓN.

Estudiaremos en este tema los elementos materiales necesarios para el montaje de la red
de comunicaciones.

Esta parte física es lo más importante en la red, ya que las capas superiores van a
depender de las características físicas que se establezcan.

Ejemplo: Si hay muchos errores en este nivel, se necesitará un protocolo para controlarlos y
corregirlos muy complejos, por eso interesa plantear bien el modelo físico, para evitarlos al
máximo. Por otro lado, si las características del medio físico permiten alcanzar una velocidad
muy elevada, los protocolos podrían enviar videos bajo demanda.

En definitiva en este nivel físico, se debe garantizar que el envío de la información se


haga en el mismo orden de emisión, y que sea correcta.

En este tema estudiaremos los tipos de transmisión, los tipos de codificación, lo que es la
velocidad de transmisión y el ancho de banda, las alteraciones que sufren las señales al circular
por un medio, además de los medios guiados (cables) y no guiados que existen.

2 TIPOS DE TRANSMISIÓN.

Para que se produzca el envío de la información, es necesario que los 0´s y 1´s se
conviertan en señales eléctricas. Sería una opción que el 0 se transmitiera con una tensión de 0
V (Voltios) y el 1 como +5V (en la práctica la conversión es más compleja).

Hay que tener en cuenta que en muchas ocasiones la señal que envía el emisor, puede
sufrir alteraciones en el medio, y lo que llega al receptor sea
una imagen algo modificada, y en ocasiones deteriorada, de la
misma. En estos casos se juega con un margen de
interpretación en el receptor.

Se debe tener en cuenta:

- ¿Qué señales vamos a emplear para transmitir la información?

2
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- Los intervalos de tiempo en los que se va a tomar la información recibida.

- El sentido de la transmisión.

- El número de cables empleados para la transmisión.

Hacemos una clasificación en función de una serie de criterios, que se exponen a continuación:

2.1 TRANSMISIÓN SÍNCRONA Y ASÍNCRONA.

Para que exista comunicación, es necesaria la sincronización entre emisor y receptor,


sólo de esta forma la información se podrá interpretar correctamente.

TRANSMISIÓN SÍNCRONA:

Consiste en usar una señal periódica, es decir, que se repite en el tiempo, que se suele
denominar señal de reloj, que es la que marcará cuando empieza cada dígito. Es un método de
envío muy rápido, ya que es menos sensible al ruido, y da un mejor rendimiento de la línea de
transmisión.
interferencias
Existen dos tipos de transmisión síncrona:

Heterosincronizada: Se utilizan dos cables, por uno va la señal del reloj, y por el otro van los
datos.

Reloj
Tx Rx

Datos

Autosincronizada: Utiliza un único cable. Se envían los datos codificados de forma que van
incluida la señal de reloj.

Reloj

Tx Rx
Datos

Un ejemplo de este método de transmisión es el Código Manchester:

3
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Transmisión síncrona

TRANSMISIÓN ASÍNCRONA:

Se utiliza una señal especial que se coloca al principio de cada dígito binario para
indicar su comienzo, además de otra señal para indicar el final de la transmisión. Se utiliza en
transmisiones a baja velocidad.

Se pueden enviar una secuencia de bits al comienzo, Start, y otros al final, Stop. Por ejemplo:

En esta transmisión asíncrona se


transmiten 6V para indicar que
viene un nuevo bit.

Existen los siguientes tipos de sincronismo:

SINCRONISMO DE BIT:

Si estamos en transmisión asíncrona se debe negociar al comienzo de la conexión la


velocidad de transferencia. Se incluye un bit de START al comienzo del envío de cada
carácter, y en ese momento se sincroniza el reloj del receptor. A partir de ahí se envía
la información.

Si es transmisión síncrona, la señal va acompañada de la señal de reloj.

SINCRONISMO DE CARÁCTER:

Se encarga de determinar cuántos son los bits que componen cada palabra, establece la
frontera entre cada palabra que se transmite.

En transmisión asíncrona lo hacen como en el caso anterior, con unos bits de START y
STOP.

En la transmisión síncrona, con el carácter SYN.

SINCRONISMO DE BLOQUE:
4
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Se definen un conjunto de caracteres especiales (del código ASCII). Al fragmentar el mensaje,


se establecen en determinados lugares esos caracteres especiales. Llevarán una secuencia
establecida en el protocolo de comunicaciones. Si se rompe esta secuencia se produce una des-
sincronización.

2.2 TRANSMISIÓN SERIE Y PARALELO.

TRANSMISIÓN SERIE: Se utiliza un solo cable por el que circula la información. Se produce un
envío bit a bit. Es un método barato, que aporta poca velocidad a la transmisión.

TRANSMISIÓN PARALELO: Se utilizan varias líneas para el envío de información. Se transmiten


n bits a la vez, siendo n la cantidad de líneas disponibles. Al viajar la información por varios
hilos a la vez se pueden producir desfases, y será necesario colocar un dispositivo de control
que garantice la validez de la información que llega al otro extremo.

2.3 TRANSMISIÓN DIGITAL Y ANALÓGICA.

SEÑALES ANALÓGICAS:

Representan señales continuas en el tiempo y pueden tomar cualquier valor de voltaje dentro
de un rango que permita el medio de transmisión.

5
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Características:

- Es una señal ondulatoria.

- El voltaje varía con el tiempo.

- Se ha utilizado en telecomunicaciones durante más de 100 años.

T (PERIODO): Tiempo necesario para completar un ciclo de reloj.

A (AMPLITUD): Altura o profundidad de la onda.

F (FRECUENCIA): Número de ciclos por segundo. Es el inverso al periodo: 1/T

SEÑAL DIGITAL:

Representa funciones discretas en el tiempo y sólo pueden tomar valores dentro de un rango.
La señal digital más común es la binaria. Es más rápido y fiable que el analógico.

Hay que adaptarla a la RTC (Red de Telefonía Conmutada).

6
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2.4 SIMPLEX, DUPLEX Y SEMIDUPLEX.

SIMPLEX: La transmisión se realiza en un sentido único.

SEMIDUPLEX O HALFDUPLEX: La transmisión se realiza en los dos sentidos, pero no


simultáneamente. Hay señales de control que indican si el medio está ocupado o no.

DUPLEX: La transmisión puede tener lugar en los dos sentidos a la vez.

7
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2.5 MULTIPLEXACIÓN.
Se trata de compartir el medio de transmisión entre varias comunicaciones.

Existen dos tipos:

TDM (MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN EN TIEMPO): Se dedica el canal de salida durante un


tiempo a cada canal de entrada. Ese tiempo es un turno rotativo:

FDM (MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIAS): En la salida tenemos un ancho de banda que se


divide entre los canales de entrada. Se transmite por todos a la vez pero con un menor ancho
de banda. A cada entrada se le asigna una frecuencia de transmisión.

Entre dos bandas de frecuencias consecutivas se establece una banda de seguridad con el fin
de evitar interferencias.

Tenemos varias entradas a las que se asignan canales


de frecuencias distintos. La salida es el rango total de frecuencias del canal.

2.6 TIPOS DE ENLACES.


Se puede clasificar en:

DIRECTO/INDIRECTO: En el caso de un enlace directo la señal se transmite del emisor al


receptor sin pasar por ningún nodo intermedio que no sea amplificador o repetidor (éstos
aumentan la potencia de la señal). Indirecto es que si pasa por un nodo intermedio, y puede
sufrir transformaciones la señal. Punto a punto

PUNTO A PUNTO/MULTIPUNTO: Dos únicos medios que comparten un enlace directo frente a
varios sistemas conectados a un mismo medio.
Multipunto
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PDM: Modulación en duración. En la duración del pulso se representa la información de la


señal original:

PPM: Modulación en posición. En función de la amplitud de la señal de entrada se desplaza


más o menos el comienzo del pulso:

Comparando estos tipos de modulación frente a una misma entrada:

6 SEÑALES Y RUIDO EN LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.


Se dan una serie de problemas a la hora de transmitir una señal por un medio determinado
que hacen que ésta pueda verse alterada, en ocasiones incluso puede no corresponderse la
información que se originó con la que llega al destino final. Se tienen los siguientes tipos de
alteraciones de la señal:

6.1 ATENUACIÓN.

Es la pérdida de fuerza que experimenta la señal a medida que viaja por el cable. Elegir
un cable adecuado puede disminuir este efecto. Se produce en señales ópticas también ya que
la fibra óptica absorbe y dispersa parte de la energía luminosa a medida que el pulso luminoso

16
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(bit) se desplaza a través de ella. Se deberá elegir el tipo de fibra adecuado según la distancia a
cubrir. También se da este efecto en las ondas de radio.

V V

t t

Señal original Señal atenuada

La atenuación hace que la longitud del cable por el que se transmite deba ser limitada.
Para suplir el efecto de la atenuación se utilizan repetidores.

6.2 REFLEXIÓN.

Se produce en las señales eléctricas. Cuando los pulsos de voltaje, o bits, tropiezan con
una discontinuidad se pueden producir reflexiones de energía. Esta energía podría interferir
con los bits posteriores.

Para un óptimo rendimiento de la red, es importante que los medios de la red tengan
una impedancia1 específica para que concuerden con los componentes eléctricos de las
tarjetas de red (NIC).

Ejemplo: una soga cogida en sus extremos que se agita con fuerza.

6.3 RUIDO.

Son adiciones no deseadas a las señales de tipo ópticas, eléctricas o electromagnéticas.


Lo importante es mantener la relación S/N (Potencia de la señal/Potencia del ruido) lo más alta
posible, porque eso significará que la proporción de ruido es baja frente a la propia señal.
Demasiado ruido modifica la señal, y el valor de los bits que se transmiten.

V V

t t

Se dan los siguientes tipos de ruido.

DIAFONÍA2: El ruido que tiene origen en otro cable.

1
La impedancia es la resistencia que pone el cable al paso de la señal eléctrica por él.
2
En cable de par trenzado se trenza para evitar la diafonía.
17
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RUIDO TÉRMICO: Es el producido por el movimiento aleatorio de los electrones en un cable.


Suele ser insignificante.

RUIDOS DE LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN DE CORRIENTE ALTERNA (CA)/ CONEXIÓN A


TIERRA): Se refiere al ruido existente en la línea de alimentación. La conexión a tierra de
referencia de la señal debe estar totalmente aislada de la conexión eléctrica.

INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA (EMI)/INTERFERNCIA DE LA RADIOFRECUENCIA (RFI):

Estarían provocadas por las fuentes exteriores de impulsos eléctricos que pueden atacar la
calidad de las señales eléctricas del cable, incluyen los sistemas de iluminación, los motores
eléctricos y los sistemas de radio. Estos tipos de interferencias son las electromagnéticas (EMI)
e interferencias de radiofrecuencia (RFI).

6.4 DISPERSIÓN.

La temporización del bit queda afectada. La dispersión es cuando una señal se ensancha
con el tiempo:

V V

t t

Se evita con longitudes de onda y cableado adecuado.

6.5 COLISIÓN.

Se da cuando dos bits de ordenadores que se están comunicando se encuentran


simultáneamente en el medio. Ethernet intenta controlar esto con turnos para la transmisión.
Da lentitud a la red. Una colisión implica que las señales se destruyan.

18
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7 MEDIOS DE TRANSMISIÓN.

El propósito de la capa física es transportar un flujo de datos puro de una máquina a


otra. Es posible utilizar varios medios físicos para la transmisión real. Cada uno tiene sus
propias características en términos de ancho de banda, retardo, costo y facilidad de instalación
y mantenimiento. Los medios se clasifican de manera general en medios guiados, como cable
de cobre y fibra óptica, y medios no guiados, como radio, infrarrojos, láser, … a través del aire.
Analizaremos estos tipos a continuación.

7.1 MEDIOS GUIADOS.


7.1.1 PAR SIN TRENZAR.

Está formado por dos hilos de cobre paralelos recubiertos de un material aislante
(plástico). Ofrece poca resistencia frente a interferencias. Se utiliza habitualmente como cable
telefónico para transmitir voz analógica y las conexiones se realizan mediante un conector
llamado RJ11 (tiene 4 pines, y puede ser macho o hembra). Es un medio semiduplex. También
se le conoce como cable de Categoría 1.

7.1.2 PAR TRENZADO.

El cable de par trenzado se caracteriza por tener 4 pares de hilos que están trenzados
entre sí, con el objetivo de poder transmitir más información y eliminar el efecto de la diafonía
en la transmisión. Permite enviar señales analógicas y digitales.

Nos encontramos con los siguientes tipos:

7.1.2.1 CABLE DE PAR TRENZADO APANTALLADO STP


Este cable combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. Cada par de
hilos está envuelto en un papel metálico. A su vez los cuatro pares de hilos están envueltos en
una trenza o papel metálico. Aquí se muestra una imagen de este cable:

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Es un cable de 150 ohmios (Ω). Reduce el ruido eléctrico, tanto dentro del cable
(diafonía) como fuera (EMI y RFI).

Comparte muchas de las ventajas y desventajas del cable no blindado UTP. STP brinda
mayor protección ante toda clase de interferencias externas, pero es más caro que éste y de
más difícil instalación.

El material metálico del cable debe estar conectado a tierra en ambos extremos, de lo
contrario serán susceptibles al ruido, ya que el blindaje funcionaría como una antena que
recibe señales no deseadas.

7.1.2.2 CABLE DE PAR TRENZADO UTP.

Es un tipo de cable no blindado, que se usa en diversos tipos de redes. Cada uno de los
8 hilos que lo componen está recubierto de un material aislante. Cada par de hilos está
trenzado entre sí como se observa en el dibujo:

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Este tipo de cable además hace que las interferencias EMI y RFI.afecten en menor medida la
comunicación.

Características técnicas del cable: impedancia 3de 100 ohmios, el diámetro es de 0,43 cm
aproximadamente. Utiliza como conector el RJ45, que garantiza una conexión óptima y de
buena calidad.

7.1.2.3 CABLE DE PAR TRENZADO APANTALLADO ScTP O FTP

Es un cable híbrido entre los dos anteriores, básicamente es un cable UTP en un


blindaje de papel metálico como se muestra en el dibujo:

Tanto el cable STP como el ScTP tienen como inconveniente que los materiales de los
blindajes hacen más complicado poner los conectores, y esto provoca defectos.

CATEGORÍAS DE LOS CABLES: A comienzos de 1988 se introdujeron los cables de par trenzado
categoría 5 más avanzados. Son similares a los de la categoría 3, pero con más vueltas por
centímetro, lo que produce una menor diafonía y una señal de mejor calidad a distancias más
largas. Esto los hace más adecuados para una comunicación más rápida entre ordenadores, y
por consiguiente en la red. Las siguientes son las categorías 6 y 7, que tienen capacidad para
manejar señales con anchos de banda de 250 y 600 MHz, respectivamente (en comparación
con los 16 y 100 MHz de las categorías 3 y 5, respectivamente).
Actualmente los que se están
utilizando más son los de
categoría 6

3
Está relacionada con la resistencia del cable.

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TABLA DE CATEGORÍAS DEL CABLE PAR TRENZADO:

NOMBRE ESTÁNDAR USO FRECUENCIA TRANSMISIÓN


Categoría 1 No reconocido RDSI 11 Mhz
Categoría 2 No reconocido Token Ring 4 Mhz 4 Mbps
Categoría 3 EIA-568-B Ethernet 10 16 Mhz 10 Mbps
Base T
Categoría 4 No reconocido Token Ring 20 Mhz 20 Mbps
Categoría 5 No reconocido Fast Ethernet 100 Mhz 100 Mbps
100 Base T
Categoría 5e EIA-568-B-IEEE Gigabit Ethernet 100 Mhz 100 Mbps
802.3ab 1000 Base T
Categoría 6 EIA-568-B 1000 Base T 250 Mhz 1 Gbps
Categoría 6 a EIA-568-B.2-ISO 10G Base T 500 Mhz 10 Gbps
11801
Categoría 7 ISO 11801 100G Base T 600 Mhz 10 Gbps
Categoría 7 a ISO 11801-IEEE 100G Base T 1000 Mhz 40/100 Gbps
802-3ba
Categoría 7 e ISO 61156-5 100G Base T 1000 Mhz 100 Gbps
Categoría 8 ISO 11801.2 100G Base T 1200 Mhz

7.1.3 CABLE COAXIAL.

El cable coaxial está compuesto por dos elementos conductores. Uno de estos
elementos está ubicado en el centro del cable, y es un conductor de cobre, el cual está
rodeado de por una capa de aislamiento flexible. Sobre este material aislante hay una malla de
cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo alambre del circuito y como blindaje
del conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, ayuda a reducir la cantidad de
interferencias externas. Este blindaje está recubierto por la envoltura exterior del cable.

Este cable tiene mejor blindaje que el de par trenzado, así que puede abarcar tramos
más largos a velocidades mayores. Hay dos clases de cable coaxial que son las más utilizadas.
Una clase: el cable de 50 ohms, se usa por lo general para transmisión digital. La otra clase, el
cable de 75 ohms, se utiliza comúnmente para la transmisión analógica y la televisión por
cable, pero se está haciendo cada vez más importante con el advenimiento de Internet a
través de cable. Se clasifica por tanto en estos dos tipos:

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CABLE COAXIAL DE BANDA BASE: Se emplea en transmisión digital (50Ω)

El ancho de banda máximo va a depender de la longitud del cable (mientras más


pequeño sea el cable más velocidad se alcanza). Hay dos tipos:

COAXIAL GRUESO: Hoy se emplea en la estructura troncal de la red. Utiliza en


las conexiones a las tarjetas de red o NIC un transceptor, un cable transceptor
y unos conectores llamados AUI.

Hay dos tipos:

o RG-100: Es el más utilizado. Su núcleo es de 2.6 mm y la maya 9,5 mm


(≈ 1cm de grosor)

o RG-150: Posee una secuencia de capas trenzadas que protegen mejor


de las interferencias electromagnéticas. Su núcleo es de 2.7 mm y la
maya 13,5 mm (≈ 1,5 cm de grosor)

COAXIAL FINO: Es más flexible, más caro y menos inmune ante interferencias.
Núcleo de 1,2 mm y malla de 4,4 mm (≈1.5 cm de grosor). El más utilizado es el
RG58. El conector que utiliza es el BNC:

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COAXIAL DE BANDA ANCHA (750Ω): Se emplea normalmente para televisión para la


transmisión de la señal de TV por cable. Se emplea para aplicaciones que necesitan
hasta 300Hz y alcanza longitudes de ≈ 100 Km. El estándar es el RG59

7.1.4 FIBRA ÓPTICA.

Un sistema de transmisión óptico tiene tres componentes: la fuente de luz, el medio de


transmisión y el detector. Convencionalmente, un pulso de luz indica un bit 1 y la ausencia de
luz indica un bit 0. El medio de transmisión es una fibra de vidrio ultra delgada. El detector
genera un pulso eléctrico cuando la luz incide en él. Al agregar una fuente de luz en un
extremo de una fibra óptica y un detector 4en el otro, se tiene un sistema de transmisión de
datos unidireccional que acepta una señal eléctrica, la convierte y transmite mediante pulsos
de luz y, luego, reconvierte la salida a una señal eléctrica en el extremo receptor. La fuente de
luz podrá ser:

4
El extremo receptor de una fibra óptica consiste en un fotodiodo, el cual emite un pulso eléctrico
cuando lo golpea la luz.

24
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- DIODOS LED si la distancia a la que se va a transmitir es corta.

- LÁSER si la distancia a la que se va a transmitir es larga.

La idea de transmitir luz a y través de la fibra de vidrio está basada en


la existencia de diferente índice de refracción en los dos medios:

La luz se queda dentro porque se produce una reflexión total:

Los cables de fibra óptica son similares a los coaxiales, excepto por el trenzado. Al
centro se encuentra el núcleo de vidrio, a través del cual se propaga la luz. El núcleo está
rodeado por un revestimiento de vidrio con un índice de refracción menor que el del núcleo,
con el fin de mantener toda la luz en este último. A continuación está una cubierta plástica
delgada para proteger al revestimiento. Las fibras por lo general se agrupan en haces,
protegidas por una funda exterior. La figura muestra una fibra individual vista de lado:

Hay tres tipos multimodo, monomodo y de multimodo gradual:

Multimodo: La luz se transmite por el interior del núcleo incidiendo sobre la superficie
interna, como si se tratara de un espejo. Las pérdidas de luz en este caso son
prácticamente nulas. El diámetro del núcleo es 100µm (micrómetro5) y la cubierta

55
El diámetro de un cabello humano mide aproximadamente 50 µm.

25
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140µm. Puede alcanzar una longitud de 2000 metros. Lo reconoceremos como MM en


la cubierta exterior del cable de fibra.

Monomodo: Es tan delgada la fibra que se transmite en línea recta. En las fibras
monomodo el núcleo es de 8 a 10 micras y la cubierta 125µm. Lo reconoceremos
como SM en la cubierta exterior del cable de fibra.

Multimodo gradual: La luz se propaga por el núcleo mediante una refracción gradual.
Esto se produce porque el índice de refracción va en aumento desde el centro a los
extremos.

El kevlar es un material que da mayor protección a las fibras y les brinda una mayor
amortiguación.

26
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Para unir dos cables de fibra óptica tenemos tres formas diferentes:

• Primera, pueden terminar en conectores e insertarse en enchufes de fibra. Los


conectores pierden entre 10 y 20% de la luz, pero facilitan la reconfiguración de
los sistemas.

• Segunda, se pueden empalmar de manera mecánica. Los empalmes mecánicos


acomodan dos extremos cortados con cuidado, uno junto a otro, en una manga
especial y los sujetan en su lugar. La alineación se puede mejorar pasando luz a
través de la unión y haciendo pequeños ajustes para maximizar la señal.
Personal especializado realiza los empalmes mecánicos en alrededor de cinco
minutos, y la pérdida de luz de estos empalmes es de 10%.

• Tercera, se pueden fusionar (fundir) dos tramos de fibra para formar una
conexión sólida. Un empalme por fusión es casi tan bueno como una sola fibra,
pero aun aquí hay un poco de atenuación.

Los conectores que utiliza el cable de fibra son: [Visualizar vídeos sobre colocación de
conectores]

CONECTOR ST (STRAIGHT TIP): Requiere un giro para colocar el conector. Se suele


utilizar en instalaciones de Ethernet híbridas entre cables de pares y fibra óptica.
(Requiere de pulido y alineación con la fibra).

CONECTOR SC (STRAIGHT CONNECTION). Es un conector de inserción directa. Se utiliza


en Ethernet de tipo Gigabit. (Requiere de pulido y alineación con la fibra).

CONECTOR LC (LUCENT TECHNOLOGIES O DUPLEX): Se coloca de forma parecida al


RJ45, hay que presionar para introducirlos y liberarlos. Se utiliza mucho, a veces
combinado con SC, ya que tiene muy buena integración.

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Con la tecnología actual de fibras, la velocidad alcanzable ciertamente está por encima
de los 50,000 Gbps (50 Tbps) y muchos investigadores se están esforzando mucho para
encontrar mejores tecnologías y materiales que lo soporten. El límite en la práctica de
velocidad actual está en aproximadamente 10 Gbps, esto se debe a nuestra la incapacidad
para convertir con mayor rapidez las señales eléctricas a ópticas, eso sí, en el laboratorio se
han alcanzado hasta 100 Gbps en una sola fibra.

El método de transmisión es Simplex.

VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA:

→ Puede manejar anchos de banda mucho mayores que el cobre.

→ Por su baja atenuación los repetidores se colocan cada 30 Km.

→ No tienen interferencias de ondas electromagnéticas.

→ Es delgada y ligera.

→ Las fibras no tienen fugas y es muy difícil intervenirlas.

7.2 MEDIOS
7.2 MEDIOS NO
NO GUIADOS.
GUIADOS

Cuando los electrones se mueven crean ondas electromagnéticas que se pueden


propagar incluso por el espacio libre. La cantidad de oscilaciones por segundo de una onda
electromagnética se llama frecuencia f y se mide en Hz. La distancia entre dos puntos máximos
o mínimos se llama longitud de onda λ. Al conectar una antena de un tamaño apropiado a un
circuito eléctrico, las ondas electromagnéticas pueden ser difundidas a una distancia
razonable. Este es el Principio de la transmisión inalámbrica.

En el vacío todas las ondas viajan a la velocidad de la luz:

C=3 * 10 8 m/seg

La relación es λ f =c

De esta forma señales con longitud de onda grande se transmite en frecuencias bajas, y al
contrario.

Por ejemplo:

f= 100 Mhz λ=3 m

f= 1000 Mhz λ=0.3 m

f= 3000 Mhz λ=0.1 m

Las transmisiones de radio, microondas, infrarrojos y luz visible pueden servir para transmitir
información modulando en amplitud, frecuencia o fase las ondas.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y SUS USOS PARA COMUNICACIONES:

La cantidad de información que puede transportar una onda electromagnética se relaciona con
su ancho de banda. A mayor ancho de banda mayor será la tasa de datos que se pueden
transmitir.

7.2.1 RADIO

Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias largas y penetrar
edificios sin problemas, y por ello su uso está muy generalizado en la comunicación, tanto en
interiores como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales (en todas las
direcciones), lo que significa que viajan en todas direcciones a partir de la fuente, por lo que no
es necesario que el transmisor y el receptor se encuentren alineados físicamente.

En las bandas VLF, LF y MF las ondas de radio siguen la curvatura de la Tierra, como se
ilustra en la imagen. Estas ondas se pueden detectar quizá a 1000 km en las frecuencias más
bajas, y a menos en frecuencias más altas. En las bandas HF y VHF, las ondas a nivel del suelo
tienden a ser absorbidas por la tierra. Sin embargo, las ondas que alcanzan la ionosfera, una
capa de partículas cargadas que rodea a la Tierra a una altura de 100 a 500 km, se refractan y
se envían de regreso a nuestro planeta. La utilizan en el ejército.

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7.2.2 MICROONDAS

Por encima de los 100 MHz las ondas viajan en línea recta y, por lo tanto, se pueden
enfocar en un haz estrecho. Se puede por ello concentrar toda la energía en un haz pequeño
con una antena parabólica. Es importante que la antena emisora y receptora estén bien
alineadas. Se utilizaron antes de la fibra óptica en la larga distancia.

Se deben poner repetidores en zonas altas. Pueden sufrir las señales


desvanecimientos. Se utilizan en Tv, telefonía, telefonía móvil,…

7.2.3 INFRARROJOS.

Las ondas infrarrojas y milimétricas no guiadas se usan mucho para la comunicación de


corto alcance. Todos los controles remotos de los televisores, grabadoras de vídeo y cadenas
de música utilizan comunicación infrarroja. Estos controles son relativamente direccionales,
económicos y fáciles de construir, pero tienen un inconveniente importante: no atraviesan los
objetos sólidos (si te colocas entre su televisor y su mando y verás que no funciona). En
general, conforme pasamos de la radio de onda larga hacia la luz visible, las ondas se
comportan cada vez más como la luz y cada vez menos como la radio.

No es necesario tener licencia del gobierno para operar en un sistema infrarrojo, como
si ocurre con los sistemas de radio, que deben tener licencia afuera de las bandas ISM6.

7.2.4 ONDAS DE LUZ

Una aplicación más moderna


es conectar las LANs de dos
edificios por medio de láseres
montados en sus azoteas. La
señalización óptica mediante
láseres es tipo unidireccional,
de modo que cada edificio
necesita su propio láser y su
propio foto-detector. Este

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Banda de frecuencias de Industria, Científica y Médica que es de uso libre y gratuito.

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esquema ofrece un ancho de banda muy alto y un costo muy bajo. También es relativamente
fácil de instalar y, a diferencia de las microondas, no requiere una licencia. El problema es
alinear correctamente los láseres, y una desventaja es que los rayos láser no pueden penetrar
la lluvia ni la niebla densa, por lo que no se podrían usar en estas situaciones. También el calor
les afecta:

7.2.5 SATÉLITES DE COMUNICACIONES.

Los satélites de comunicaciones tienen algunas propiedades interesantes que los


hacen atractivos para muchas aplicaciones. En su forma más simple, un satélite de
comunicaciones se puede considerar como un enorme repetidor de microondas en el cielo.
Contiene numerosos transpondedores, cada uno de los cuales se encarga de una parte del
espectro, amplifica la señal entrante y a continuación la retransmite en otra frecuencia para
evitar interferencia con la señal entrante. Los haces pueden ser amplios y cubrir una fracción
considerable de la superficie de la Tierra, o estrechos, y abarcar sólo algunos cientos de
kilómetros de diámetro.

El periodo en el que transmite un satélite es importante, aunque no es el único punto


para determinar dónde colocarlo. Otro aspecto es la presencia de los cinturones de Van Allen,
capas de partículas altamente cargadas de energía, atrapadas por el campo magnético de la
Tierra. Cualquier satélite que vuele dentro de ellas sería destruido rápidamente por las
partículas con una alta carga de energía. Del análisis de estos factores resulta que hay tres
regiones para colocar con seguridad los satélites:

SATÉLITES GEOESTACIONARIOS O GEO:

Son los más alejados, con tres de ellos se abarca toda la tierra. Parecen que están quietos
porque poseen un motor que controla la posición orbital. Cuando se termina el combustible
caen.

Suelen tener 40 transpondedores cada uno con un ancho de banda de 80Mhz, y se utilizan en
varias comunicaciones.

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SATÉLITES DE ÓRBITA TERRESTRE MEDIA (MEO):

Los satélites MEO (Órbita Terrestre Media) se encuentran a altitudes mucho más bajas,
entre los dos cinturones de Van Allen. Vistos desde la Tierra, estos satélites se desplazan
lentamente y tardan alrededor de seis horas para dar la vuelta a la Tierra. Por consiguiente, es
necesario rastrearlos conforme se desplazan. Puesto que son menores que los GEO, tienen una
huella más pequeña y se requieren transmisores menos potentes para alcanzarlos. Hoy en día
no se utilizan para telecomunicaciones. Los 24 satélites GPS (Sistema de Posicionamiento
Global) que orbitan a cerca de 18,000 km son ejemplos de satélites MEO.

SATÉLITES DE ÓRBITA TERRESTRE BAJA (LEO):

En una altitud más baja encontramos a los satélites LEO (Órbita Terrestre Baja). Debido
a la rapidez de su movimiento, se requieren grandes cantidades de ellos para conformar un
sistema completo. Por otro lado, como los satélites se encuentran tan cercanos a la Tierra, las
estaciones terrestres no necesitan mucha potencia, y el retardo del viaje de ida y vuelta es de
tan sólo algunos milisegundos.

Examinaremos tres ejemplos, dos sobre las comunicaciones de voz y uno sobre el
servicio de Internet:

IRIDIUM: utiliza sólo 66 satélites. Se lanzó en1998, quebró en 1999 y luego se reinició
en 2001. El negocio de Iridium era (y es) ofrecer servicio de telecomunicaciones en
todo el mundo a través de dispositivos de bolsillo que se comunican directamente con
los satélites Iridium. Proporciona servicio de voz, datos, búsqueda de personas, fax y
navegación en cualquier parte, sea en tierra, mar y aire. Entre sus clientes están la
industria marítima, de la aviación y exploración petrolera, así como personas que
viajan a partes del mundo que carecen de infraestructura de telecomunicaciones (por
ejemplo, desiertos, montañas, selvas y algunos países del tercer mundo). Cada satélite
tiene una capacidad de 3840 canales, o 253,440 en total. Algunos de estos canales se
utilizan para localización de personas y navegación, en tanto que otros, para datos y
voz.

GLOBALSTAR: Globalstar es un diseño alterno para Iridium. Se basa en 48 satélites LEO


pero utiliza un esquema de conmutación diferente al de Iridium.

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TELEDESIC: Fue concebida en 1990 por Craig McCaw, pionero de la telefonía móvil, y
por Bill Gates, fundador de Microsoft. La meta del sistema Teledesic es ofrecer a los
millones de usuarios concurrentes de Internet un enlace ascendente de hasta 100
Mbps y un enlace descendente de hasta 720 Mbps. El sistema consta de 30 satélites
dispuestos en 12 planos justo debajo del cinturón inferior de Van Allen a una altitud de
1350 km. El sistema es de conmutación de paquetes en el espacio, en el cual cada
satélite tiene la capacidad de enrutar paquetes a los satélites vecinos.

8 TARJETAS DE RED

Una tarjeta de red es un circuito integrado capaz de compartir información con otros
dispositivos y traducirla para que el ordenador la procese. También se llaman NIC (Network
Interface Card), se conecta a la placa base y suministra los puertos de conexión del equipo con
la red. Un esquema de la tarjeta de red sería el siguiente:

La tarjeta de red recibe los datos de la red mediante el siguiente proceso:

1. La información llega en forma de voltios. El procesador de la tarjeta tiene un reloj que


habilita la sincronización de la señal y la sitúa en una cola FIFO.

2. Los voltios pasan a bits por medio de un conversor analógico-digital y es entonces


cuando se procesan.

3. Una vez procesados pasan a un buffer de memoria que los envía al bus PCI para que
los analice la CPU del ordenador.

El proceso por el que la tarjeta transmite los datos a la red es el siguiente:

1. La CPU tiene unos datos que quiere enviar a otro ordenador. Estos datos pasan a la
placa base y, por medio del bus PCI, llegan a la tarjeta de red y se van almacenando en
el buffer temporal.

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2. Cuando el buffer está lleno, envía al procesador de la tarjeta de red, que los pasará, bit
a bit, al conversor digital-analógico.

3. El conversor transforma los bits en los correspondientes voltios, que se almacenan en


una cola FIFO.

4. Cuando la cola está llena, se envía la corriente eléctrica a través del conector RJ-45,
atendiendo a la señal de sincronización que llega del procesador y que indica cuándo
acaba cada uno de los bits.

En la tarjeta de red se proporciona una dirección física llamada dirección MAC. Además el
procesador de la tarjeta de red realiza más funciones relacionadas con el control de acceso al
medio:

• Es el responsable de analizar el medio y comprobar si está vacío para poder


transmitir.

• Identifica los paquetes de datos que llegan para saber si es el destinatario.

• Ilumina los LED que disponen estas las tarjetas

Las tarjetas de red también crean señales y realizan interfaz con los medios usando tranceivers
o transceptores incorporados, proporcionando un sistema de señalización.

Al seleccionar una tarjeta de red debemos tener en cuenta:

El tipo de red: Ethernet, Token Ring, WIFI, …

El tipo de medios: par trenzado, fibra óptica, cable coaxial…

Antiguamente también había que tener en cuenta el tipo de puerto de la placa al que se
conectaban, ya que había puertos ISA, que actualmente no se usan, se conectan a un puerto
PCI.

Como en el caso de periféricos y otros dispositivos hardware del ordenador, las tarjetas de red
tienen asociados unos recursos:

IRQ: Petición de interrupción, que es una señal que se origina en un dispositivo


hardware, para indicar al procesador que algo requiere su atención inmediata; se
solicita al procesador que suspenda lo que está haciendo para atender la petición.
Gracias a la existencia de las IRQ, la CPU no tiene que chequear continuamente los
dispositivos para comprobar su actividad.

PUERTOS DE ENTRADA/SALIDA (Intervalo de E/S): Son direcciones de memoria que


sirven de interfaces entre el sistema operativo y los dispositivos de E/S. Cada
periférico tiene una única dirección base.

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Canales DMA (Acceso directo a memoria): Esto permite crear canales directamente en
memoria que son accedidos en las operaciones de E/S de los dispositivos periféricos
sin pasar por el control de la CPU, que queda liberada para otras tareas.

Si accedemos a las características de una tarjeta de red veríamos:

Ejercicio: Descubre donde está en tu sistema operativo Windows el Administrador de


dispositivos, y toma nota de los recursos que emplean. Compara con otros dispositivos estos
valores ¿Se repiten? ¿Por qué?

INSTALACIÓN DE UNA TARJETA DE RED


A pesar de que muchas placas base ya la incorporan, sigue siendo útil saber cómo instalar una
tarjeta de red dentro de un ordenador tipo torre.

Los tipos de tarjeta de red que podemos instalar son de cableado Ethernet (par trenzado o
fibra óptica) e inalámbricas. El proceso será el mismo para ambas.

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