La topología de red o forma lógica de red se define como la cadena de comunicación que los nodos que conforman una red usan para comunicarse. Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo, pc o como quieran llamarle), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol por que desde el primer router que se tiene se ramifica la distribuciónde internet dando lugar a la creación de nuevas redesy/o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en el momento.
En algunos casos se puede usar la palabra arquitectura en un sentido relajado para hablar a la vez de la disposición física del cableado y de cómo el protocoloconsidera dicho cableado. Así, en un anillo con una MAU podemos decir que tenemos una topología en anillo, o de que se trata de un anillo con topología en estrella.
La topología de redla determina únicamente la configuración de las conexiones entre nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y/o los tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma.
Redes de área local (LAN): son de cobertura pequeña, velocidades de transmisión muy elevadas, utilizan redes de difusión en vez de conmutación, no hay nodos intermedios.
3. • Redes LAN
Redes de área amplia (Wan): Son todas aquellas que cubren una extensa área geográfica .Son generalmente una serie de dispositivos de conmutación interconectados. Se desarrollan o bien utilizando tecnología de conmutación de circuitos o conmutación de paquetes.
Medios de transmisión físico:
- Par trenzado
Descripción rápida de los tipos:
UTP: Normal con los 8 cables trenzados.
STP: Cada par lleva una maya y luego todos con otra maya.
FTP:Maya externa, como papel de plata.
4. • Redes WAN
Cable de Categoría 5, o Cat 5 es una de las cinco clases de cableado UTP que se describen en el estándar TIA/EIA-568-B. El cableado de categoría 5 se usa para ejecutar CDDI y puede transmitir datos a velocidades de hasta 100 Mbps.
Está diseñado para señales de alta integridad. Estos cables pueden ser blindados o sin blindar. Este tipo de cables se utiliza a menudo en redes de ordenadores como Ethernet, y también se usa para llevar muchas otras señales como servicios básicos de telefonía, token ring, y ATM.
5. • Par UTP nivel 5e
Cable de par trenzado con pantalla global (FTP):
En este tipo de cable como en el UTP, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica típica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas a las del UTP. Además, puede utilizar los mismos conectores RJ45. Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.
6. • Par FTP
Cable de par trenzado apantallado (STP):
En este tipo de cable, cada par va recubierto por una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ohm. El nivel de protección del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es más costoso y requiere más instalación. La pantalla del STP, para que sea más eficaz, requiere una configuración de interconexión con tierra (dotada de continuidad hasta el terminal), con el STP se suele utilizar conectores RJ49.
Es utilizado generalmente en las instalaciones de procesos de datos por su capacidad y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas, pero el inconveniente es que es un cable robusto, caro y difícil de instalar.
La fibra óptica es un conductor de ondas en forma de filamento, generalmente de vidrio, aunque también puede ser de mariales plásticos. La fibra óptica es capaz de dirigir la luza lo largo de su longitud usando la reflexión total interna. Normalmente la luz es emitida por un lásero un LED.
Las fibras son ampliamente utilizadas en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a gran velocidad, mayor que las comunicaciones de radio y cable. También se utilizan para redes locales. Son el medio de transmisión inmune a las interferencias por excelencia. Tienen un costo elevado.
FIBRA MULTIMODO
Una fibra multimodo es aquella que puede propagar más de un modo de luz. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.
Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad.
El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:
· Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
· Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el nucleo se constituye de distintos materiales.
1. Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 100 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).
2. • Fibra monomodo
Estos dispositivos se encargan de emitir el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos:
· LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempode vida es muy grande, además de ser económicos.
· Lasers. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.
1. • Amplificadores
AMPLIFICADORES DE FIBRA DOPADA
Amplificadores en fibrason amplificadores ópticos que usan fibra dopada, normalmente con tierras raras. Estos amplificadores necesitan de un bombeo externo con un láser de onda continua a una frecuencia óptica ligeramente superior a la que amplifican. Típicamente, las longitudes de onda de bombeo son 980 nm o 1480 nm y para obtener los mejores resultados en cuanto a ruido se refiere, debe realizarse en la misma dirección que la señal.
Un amplificador óptico es capaz de amplificar un conjunto de longitudes de onda (WDM, wavelength division multiplexing)
AMPLIFICADOR DE FIBRA DOPADA CON ERBIO (EDFA)
El amplificador de fibra dopada más común es el EDFA (del inglés, Erbium Doped Fiber Amplifier) que se basa en el dopaje con Erbio de una fibra óptica.
Algunas características típicas de los EDFAs comerciales son:
· Frecuencia de operación: bandas C y L (approx. de 1530 a 1605 nm).
·
o Para el funcionamiento en banda S (below 1480 nm) son necesarios otros dopantes.
· Baja figura de ruido (típicamente entre 3-6 dB)
· Ganancia entre (15-40 dB)
· Baja sensibilidad al estado de polarización de la luz de entrada
· Máxima potencia de salida: 14 - 25 dBm
· Ganancia interna: 25 - 50 dB
· Variación de la ganancia: +/- 0,5 dB
· Longitud de fibra dopada: 10 - 60 m para EDFAs de banda C y 50 - 300 m para los de banda L
· Número de láseres de bombeo: 1 - 6
· Longitud de onda de bombeo: 980 nm o 1480 nm2
· Ruido predominante: ASE (Amplified Spontaneous Emission)
Amplificador óptico de semiconductor (Semiconductor optical amplifier, SOA)
Los amplificadores ópticos de semiconductor tienen una estructurasimilar a un láser Fabry-Perot salvo por la presencia de un antireflectante en los extremos. El antireflectante incluye un antireflection coating y una guía de onda cortada en ángulo para evitar que la estructura se comporte como un láser.
El amplificador óptico de semiconductor suele ser de pequeño tamaño y el bombeo se implementa de forma eléctrica. Podría ser menos caro que un EDFA y puede ser integrado con otros dispositivos (láseres, moduladores...).
Sin embargo, en la actualidad, las prestaciones no son tan buenas como las que presentan los EDFAs. Los SOAs presentan mayor factor de ruido, menos ganancia, son sensibles a la polarización, son muy no lineales cuando se operan a elevadas velocidades...
Su elevada no-linealidad hacen atractivos los SOAs para aplicaciones de procesado como la conmutación todo óptica o la conversión de longitud de onda. También se está estudiando su uso para implementar puertas lógicas.
Amplificadores Raman
Estos dispositivos se basan en amplificar la señal óptica mediante el efecto Raman. A diferencia de los EDFAs y de los SOAs, los amplificadores Raman se basan en un una interacción no lineal entre la señal óptica y la señal de bombeo de alta potencia. De esta forma, la fibra convencional ya instalada puede ser usada como medio con ganancia para la amplificación Raman. Sin embargo, es mejor emplear fibras especialmente diseñadas (fibra altamente no lineal) en las que se introducen dopantes y se reduce el núcleo de la fibra para incrementar su no linealidad.
La señal de bombeo se puede acoplar a la fibra tanto en la misma dirección en la que se transmite la señal (bombeo codireccional) o en el sentido contrario (bombeo contradireccional). Es más habitual el bombeo contradireccional para evitar la amplificación de las componentes no lineales.
El máximo de ganancia se consigue 13 THz (unos 100 nm) por debajo de la longitud de onda de bombeo.
Para obtener una buena amplificación es necesario usar potencias de bombeo elevadas (de hasta 1 W y hasta 1,2 W para amplificación en banda L en fibra monomodo estándar). Normalmente se emplean más de dos diodos de bombeo. El nivel de ruido que se obtiene es bajo especialmente cuando se usa junto con EDFAs.
1. • Detectores ópticos
R/ : Como receptores ópticos se utilizan fotodiodos APD o diodos pin (PIN-PD) que posen alta sensibilidad y bajo tiempo de respuesta.
El APD también requiere de un ajuste automático ante variaciones de temperatura
Detectores PIN
Su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector.
Se utiliza principalmente es sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.
Detectores APD
El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.
Estos detectores se pueden clasificar de tres tipos:
· de silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el 90% trabajando en primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V).
· de germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas entre 1000 y 1300 nm y con un rendimiento del 70%.
· de compuestos de los grupos III y V.
1. Cable coaxial
El cable coaxial es un cable formado por dos conductores concéntricos:
· Un conductor central o núcleo, formado por un hilo sólido o trenzado de cobre (llamado positivo o vivo),
· Un conductor exterior en forma de tubo o vaina, y formado por una malla trenzada de cobre o aluminio o bien por un tubo, en caso de cables semirrígidos. Este conductor exterior produce un efecto de blindaje y además sirve como retorno de las corrientes.
· El primero está separado del segundo por una capa aislante llamada dieléctrico. De la calidad del dieléctrico dependerá principalmente la calidad del cable.
· Todo el conjunto puede estar protegido por una cubierta aislante.
Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisión en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (cable de televisión) y cables de banda base (Ethernet).
Los dieléctricos utilizados para separar el conductor central de la vaina externa definen de manera importante el coeficiente de velocidad, y por lo tanto, la calidad del cable. Entre los materiales más comunes utilizados se encuentran:
1. Cable coaxial con dieléctrico de aire: se diferencian dos tipos, en unos se utiliza de soporte y de separación entre conductores una espiral de polietileno y en otros existen unos canales o perforaciones a lo largo del cable de modo que el polietileno sea el mínimo imprescindible para la sujeción del conductor central. Son cables que presentan unas atenuaciones muy bajas.
2. Cable dieléctrico de polietileno celular o esponjoso: presenta más consistencia que el anterior pero también tiene unas pérdidas más elevadas.
3. Cable coaxial con dieléctricos de polietileno macizo: de mayores atenuaciones que el anterior y se aconseja solamente para conexiones cortas (10-15 m aproximadamente).
En redes de área local bajo la norma 10Base2, prácticamente caída en desuso a fines de la década de 1990, se utilizaban dos tipos de cable coaxial: fino y grueso.
Se puede conseguir anchos de banda comprendidos entre corriente continua (Transportan modos TEM, que no tienen frecuencia de corte inferior) y más de 40 GHz, dependiendo del tipo de cable.
Un ejemplo habitual de su uso para corriente continua es la alimentación de los amplificadores de antena, compartiendo el cable con la señal de RF.
Los cables coaxiales más comunes son el RG-58 (impedancia de 50 Ohm, fino) y el RG-59 (impedancia de 75 Ohm, fino). El primero es sumamente utilizado en equipos de radioaficionados y CB, el segundo entre las antenas Yagi de recepción de televisión, el televisor, y sobre todo en el transporte de señal de vídeo: compuesto, por componentes, RGB y otras como el SDI.
Otro cable coaxial común es el denominado RG-6 mismo que utilizan las empresasde TV por cable (impedancia 60 Ohms)
Parámetros importantes
=> Impedancia (ohmios)
=> Capacidad eléctrica
=> Inductancia
=> Resistencia eléctrica
=> Conductancia
=> Atenuación de la señal transportada.
=> Velocidad de propagación de la señal
Aplicaciones tecnológicas del cable coaxial
Se puede encontrar un cable coaxial:
· entre la antena y el televisor
· en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet
· entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados)
· en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59)
· en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5
· en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos
Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10.000 circuitos de voz.
Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7.000 canales de 64 Kbps
El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero.
Luis A. Araque D.
C.I. 18089210
EES. SECCION 2
No hay comentarios:
Publicar un comentario