Interconexión de redes distintas

Puentes:

Puente de red (en inglés: bridge) es el dispositivo de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

Interconecta segmentos de red (o divide una red en segmentos) haciendo la transferencia de datos de una red hacia otra con base en la dirección física de destino de cada paquete.

El término bridge, formalmente, responde a un dispositivo que se comporta de acuerdo al estándar IEEE 802.1D.

En definitiva, un bridge conecta segmentos de red formando una sola subred (permite conexión entre equipos sin necesidad de routers). Funciona a través de una tabla de direcciones MAC detectadas en cada segmento al que está conectado. Cuando detecta que un nodo de uno de los segmentos está intentando transmitir datos a un nodo del otro, el bridge copia la trama para la otra subred, teniendo la capacidad de desechar la trama (filtrado) en caso de no tener dicha subred como destino. Para conocer por dónde enviar cada trama que le llega (encaminamiento) incluye un mecanismo de aprendizaje automático (auto aprendizaje) por lo que no necesitan configuración manual.

Clasificación:

Se pueden clasificar los puentes de red, atendiendo dos aspectos: según el tipo de interfaz y según la localización geográfica de las redes de área local (LAN) que se van a interconectar.

Según interfaz

• Puentes homogéneos

Interconecta LAN con el mismo protocolo MAC (el nivel físico puede diferir), es decir, no hay conversión de protocolos a nivel 2, simplemente almacenamiento y reenvío de tramas. Un ejemplo de dispositivo homogéneo es un Switch Ethernet.

• Puentes heterogéneos

El puente dispone de una entidad superior encargada de la transformación de cabeceras entre distintos tipos de interfaces. Recibe tramas por una interfaz (por ejemplo: Wi-Fi) para enviarlas por otra de otro tipo (por ejemplo: Ethernet). Un ejemplo de dispositivo, con las interfaces de ejemplo anteriores, es un punto de acceso en una red wi-fi.

Según localización geográfica

• Puentes locales

Sirven para enlazar directamente dos redes físicamente cercanas.

• Puentes remotos o de área extensa

Se conectan en parejas enlazando dos o más redes locales y formando una red de área extensa (WAN) a través de líneas telefónicas.

Encaminadores:

Un router —también conocido como enrutador, encaminador o rúter — es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el modelo OSI. Su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP que se pueden comunicar sin la intervención de un encaminador (mediante puentes de red), y que por tanto tienen prefijos de red distintos.

Funcionamiento:

El funcionamiento básico de un enrutador o encaminador, como se deduce de su nombre, consiste en enviar los paquetes de red por el camino o ruta más adecuada en cada momento. Para ello almacena los paquetes recibidos y procesa la información de origen y destino que poseen. Con arreglo a esta información reenvía los paquetes a otro encaminador o bien al anfitrión final, en una actividad que se denomina 'encaminamiento'. Cada encaminador se encarga de decidir el siguiente salto en función de su tabla de reenvío o tabla de encaminamiento, la cual se genera mediante protocolos que deciden cuál es el camino más adecuado o corto, como protocolos basado en el algoritmo de Dijkstra.

Por ser los elementos que forman la capa de red, tienen que encargarse de cumplir las dos tareas principales asignadas a la misma:

Reenvío de paquetes: cuando un paquete llega al enlace de entrada de un encaminador, éste tiene que pasar el paquete al enlace de salida apropiado. Una característica importante de los encaminadores es que no difunden tráfico difusivo.

Encaminamiento de paquetes : mediante el uso de algoritmos de encaminamiento tiene que ser capaz de determinar la ruta que deben seguir los paquetes a medida que fluyen de un emisor a un receptor.

Por tanto, debemos distinguir entre reenvío y encaminamiento. Reenvío consiste en coger un paquete en la entrada y enviarlo por la salida que indica la tabla, mientras que por encaminamiento se entiende el proceso de hacer esa tabla.

En un enrutador se pueden identificar cuatro componentes:

• Puertos de entrada: realiza las funciones de la capa física consistentes en la terminación de un enlace físico de entrada a un encaminador; realiza las funciones de la capa de enlace de datos necesarias para interoperar con las funciones de la capa de enlace de datos en el lado remoto del enlace de entrada; realiza también una función de búsqueda y reenvío de modo que un paquete reenviado dentro del entramado de conmutación del encaminador emerge en el puerto de salida apropiado.
• Entramado de conmutación: conecta los puertos de entrada del enrutador a sus puertos de salida.
• Puertos de salida: almacena los paquetes que le han sido reenviados a través del entramado de conmutación y los transmite al enlace de salida. Realiza entonces la función inversa de la capa física y de la capa de enlace que el puerto de entrada.
• Procesador de encaminamiento: ejecuta los protocolos de encaminamiento, mantiene la información de encaminamiento y las tablas de reenvío y realiza funciones de gestión de red dentro del enrutador.

Pasarelas:

Una pasarela de aplicación (gateway) es un sistema de hardware/software para conectar dos redes entre sí y para que funcionen como una interfaz entre diferentes protocolos de red.

Cuando un usuario remoto contacta la pasarela, ésta examina su solicitud. Si dicha solicitud coincide con las reglas que el administrador de red ha configurado, la pasarela crea una conexión entre las dos redes. Por lo tanto, la información no se transmite directamente, sino que se traduce para garantizar una continuidad entre los dos protocolos.

El sistema ofrece (además de una interfaz entre dos tipos de redes diferentes), seguridad adicional, dado que toda la información se inspecciona minuciosamente (lo cual puede generar demora) y en ocasiones se guarda en un registro de eventos.

La principal desventaja de este sistema es que debe haber una aplicación de este tipo disponible para cada servicio (FTP, HTTP, Telnet, etc.).

Conmutadores:

Conmutador (switch) es el dispositivo digital lógico de interconexión de equipos que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red y eliminando la conexión una vez finalizada ésta.1

Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples tramos de una red, fusionándolos en una sola red. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red y solo retransmiten la información hacia los tramos en los que hay el destinatario de la trama de red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las redes de área local (LAN).

Redes troncales:

Una red troncal (o backbone) es una red utilizada para interconectar otras redes, es decir, un medio que permite la comunicación de varias LAN o segmentos. Suelen ser de alta capacidad y permiten un mayor rendimiento de las conexiones LAN de una empresa. Para interconectar varios segmentos de red a un troncal, son necesarios dispositivos adicionales que permitan adaptar las diferentes señales, conectores, cableados, protocolos, etc. 

El Backbone existe principalmente como un conducto que permite a los segmentos comunicarse entre si. Una configuración para un edificio de muchos pisos necesita de un segmento horizontal que conecte todas las estaciones de trabajo en cada piso y un Backbone en forma vertical desde la parte superior del edificio hasta la planta baja que conecte todos los segmentos.

Interconexiones de redes de datos

1. ¿Qué es la interconexión de redes?

Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué características posean.

El objetivo de la Interconexión de Redes (internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el usuario. Este concepto hace que las cuestiones técnicas particulares de cada red puedan ser ignoradas al diseñar las aplicaciones que utilizarán los usuarios de los servicios.

Los dispositivos de interconexión de redes sirven para superar las limitaciones físicas de los elementos básicos de una red, extendiendo las topologías de esta.

Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de datos, son:

Compartición de recursos dispersos.

Coordinación de tareas de diversos grupos de trabajo.

Reducción de costos, al utilizar recursos de otras redes.

Aumento de la cobertura geográfica.

Tipos de Interconexión de redes

Tarjeta de Red

Una tarjeta de interfaz de red o Network Interface Card (NIC) (también conocida como adaptadora o tarjeta adaptadora) es una placa de circuito instalada en un componente de equipo de informática, como un PC, por ejemplo, que le permite conectar su PC a una red.

Aunque el término tarjeta de red se suele asociar a una tarjeta de expansión insertada en una ranura interna de un ordenador o impresora, se suele utilizar para referirse también a dispositivos embebidos en la placa madre del equipo, como las interfaces presentes en la videoconsola Xbox o los modernos notebooks

Cada tarjeta de red tiene un número de identificación único de 48 bits, en hexadecimal llamado dirección MAC.

ELEMENTOS DE INTERCONEXIÓN 

(Hub, Repetidor, Gatewey, Swich y Ruteador)

Concentrador o hub: Son equipos que permiten compartir el uso de una linea entre varios ordenadores. Todo los ordenadores conectados a los concentradores pueden usar la linea aunque no de forma simultanea, ni utilizando distintos protocolos, ni distintas velocidades de transmisión.

Repetidores: Es un dispositivo encargado de regenerar la señal en un segmento de una red homogénea ampliando su cobertura. 

Su forma de actuar es la siguiente:

Recoge la señal que circula por la red y la reenvía sin efectuar ningún tipo de interpretación.

Gatewey : Es un sistema formado por hw y sw que permite la comunicación entre una red local y un gran ordenador, se suelen colocar en el servidor de comunicaciones 

Switch (conmutador): Se caracterizan por no enviar los paquetes a todos los puertos sino únicamente al puerto correspondiente al destinatario. La diferencia entre switch y un puente (bridge), es que el puente debe recibir todo el paquete antes de dirigirlo al puerto correspondiente y un conmutador dirige el paquete a su destino una vez recibido el encabezado del paquete, en ella encuentra la IP del destinatario.

Utilizando un conmutador se puede dividir una red en segmentos a los que pertenece el paquete con menor colisiones y mejor tiempo de respuesta.

Router (encaminador): Es un sistema utilizado para transferir datos entre dos redes que utilizan un mismo protocolo. puede ser un dispositivo, sw, hw o una combinación de ambos.

Conectores basicos interconexión

Puerto serie

Los PCs suelen incluir un bus serie RS-232 que es accesible mediante un conector DE-9, (originalmente se utilizaba un conector DB-25. 

En el puerto serie se suele conectar: modem

Puerto paralelo

Los PCs suelen contar con un puerto paralelo IEEE 1284 para conectar una impresora. Este puerto es capaz de transmitir 8 bits de manera simultánea. Se utiliza un conector DB-25.

Puertos de sonido

Las targetas de sonido suelen proporcionar entradas y salidas analógicas. Y en el caso de las targetas de más alto nivel entradas y salidas digitales S/PDIF.

USB

El Bus Serie Universal permite conectar multitud de elementos al sistema informático.

Firewire

El bus Firewire , es un bus serie pensado para transmitir a gran velocidad. Permite conectar diferentes perifericos en cadena, y es capaz de manejar adecuadamente datos sensibles al retardo como el audio o el vídeo

Tipos de Protocolos :

• RIP:es un protocolo de encaminamiento interno, es decir para la parte interna de la red, la que no está conectada al backbone de Internet. Es muy usado en sistemas de conexión a internet como infovia, en el que muchos usuarios se conectan a una red y pueden acceder por lugares distintos.
• RIPv2: es la variante de RIP que incluye la máscara de red en las actualizaciones de las rutas.Esto permite el uso de diferentes máscaras de red , lo que soporta la asignación de direcciones más avanzadas .
• IGRP: es antiguo y, al igual que RIP v.1, es un protocolo de encaminamiento classfull o con clase; es decir, no permite la utilización de máscaras diferentes a las de la propia clase y, por tanto, no puede trabajar con máscaras de subred.
• OSPF: se usa, como RIP, en la parte interna de las redes, su forma de funcionar es bastante sencilla. Cada router conoce los routers cercanos y las direcciones que posee cada router de los cercanos. Además de esto cada router sabe a que distancia (medida en routers) está cada router. Así cuando tiene que enviar un paquete lo envía por la ruta por la que tenga que dar menos saltos.
• IS-IS: es un protocolo de tipo estado de enlace, fue diseñado y desarrollado por "Digital Equipment Corporation" (DEC, que fue adquirido por Compaq y posteriormente por Hewlett Packard). Fue desarrollado aproximadamente al mismo tiempo que el IETF desarrollaba OSPF y pretendía implementar el protocolo de capa de red del modelo OSI llamado CLNP
• EIGRP: es una versión avanzada de IGRP. Específicamente, EIGRP suministra una eficiencia de operación superior y combina las ventajas de losprotocolos de
  estado de enlace con las de los protocolos de vector distancia. 

Tabla de encaminamiento

Ahora nos centraremos en como IP elige qué pasarela usar para enviar un datagrama a una red remota.

Hemos visto que erdos, cuando envía un datagrama a quark, comprueba la dirección de destino y encuentra que ésta no está en la red local. erdos por lo tanto envía el datagrama a la pasarela por defecto sophus, que se enfrenta ahora al mismo problema. sophus reconoce que quark no está en ninguna de las redes a las que está conectada directamente, de modo que todavía tiene que encontrar otra pasarela a través de la cual remitirlo. La elección correcta debería ser niels, la pasarela del departamento de Físicas. Por lo tanto sophus necesita información para asociar una red de destino con una pasarela adecuada.

Para esta tarea, IP usa una tabla que asocia redes con las pasarelas por las que estas pueden ser alcanzadas. Generalmente, debe incluirse también una entrada que abarque todo (el encaminamiento por defecto); esta es la pasarela asociada a la red 0.0.0.0. Todas las direcciones de destino se corresponden con este encaminamiento, ya que no se requiere ninguno de los 32 bits para ajustarse a él, y por tanto los paquetes dirigidos a una red desconocida se envíarán al encaminamiento por defecto. En sophus, la tabla podría ser algo como esto:

Red	Mascara de red	Pasarela	Interfaz
149.76.1.0	255.255.255.0	-	fddi0
149.76.2.0	255.255.255.0	149.76.1.2	fddi0
149.76.3.0	255.255.255.0	149.76.1.3	fddi0
149.76.4.0	255.255.255.0	-	eth0
149.76.5.0	255.255.255.0	149.76.1.5	fddi0
…	…	…	…
0.0.0.0	0.0.0.0	149.76.1.2	fddi0

Si es necesario usar un encaminamiento a una red a la que sophus está conectada directamente, no se necesita una pasarela; en ese caso la columna de la pasarela contiene un guión.

El proceso que se sigue para identificar si una dirección de destino determinada corresponde con un encaminamiento es una operación matemática. Es bastante simple, pero requiere conocimientos de aritmética binaria y lógica: Un encaminamiento corresponde a un destino si la dirección de red operada lógicamente por medio de AND con la máscara de red es precisamente la dirección de destino operada lógicamente por medio de AND con la máscara de red.

Traducción: un encaminamiento corresponde si el número de bits de la dirección de red especificada por la máscara de red (empezando por el bit más a la izquierda, el orden más alto del byte uno de la dirección) corresponde al mismo número de bits en la dirección de destino.

Cuando la implementación de IP busca el mejor encaminamiento hasta un destino, puede que encuentre varias entradas que correspondan a la dirección del objetivo. Por ejemplo, sabemos que el encaminamiento por defecto corresponde a todos los destinos, pero los datagramas destinados a redes unidas localmente también corresponderán a su encaminamiento local. ¿Cómo IP decide que encaminamiento usar? Es aquí donde la máscara de red representa un papel importante. Mientras que los dos enrutamientos corresponden al destino, uno de ellos tiene una máscara de red mayor que la del otro. Se dijo anteriormente que la máscara de red se usa para dividir los espacios de las direcciones en redes más pequeñas. Cuanto mayor es una máscara de red, mejor especifica la correspondencia a la dirección de un objetivo; cuando se envían datagramas, siempre se debería elegir el enrutamiento que tenga la mayor máscara de red. El encaminamiento por defecto tiene una máscara de red de cero bits, y en la configuración mostrada anteriormente, las redes enlazadas localmente tienen una máscara de red de 24 bits. Si un datagrama corresponde a una de estas redes, será enrutado al dispositivo apropiado en vez de seguir el encaminamiento por defecto porque el enrutamiento de la red local corresponde a un mayor número de bits. Los únicos datagramas que se encaminan a través del encaminamiento por defecto son aquellos que no corresponden a ningún otro enrutamiento.

Se puede construir tablas de encaminamiento siguiendo distintos métodos. En el caso de LANs pequeñas, normalmente lo más eficiente es construirlas a mano y nutrirlas de IP usando el comando route en el momento del arranque. Para redes mayores, se construyen y ajustan en tiempo de ejecución por los demonios de encaminamiento; estos demonios corren en puestos centrales de la red e intercambian información de enrutamiento para calcular caminos “óptimos” entre los miembros de la red.

Dependiendo del tamaño de la red, se necesitará usar diferentes protocolos de encaminamiento. Para enrutar dentro de sistemas autónomos (tales como el campus de Groucho Marx) se usan los protocolos de encaminamiento interno. El más importante de éstos es el Routing Information Protocol (RIP), que es implementado por el demonio BSD routed. Para enrutar entre sistemas autónomos se tienen que usar protocolos de encaminamiento externo como External Gateway Protocol (EGP) o Border Gateway Protocol (BGP); estos protocolos, incluido RIP, han sido implementados en el demonio gated de la Universidad de Cornell.

Protocolo NAT

NAT (Network Address Translation) es un mecanismo de mapeo (o traducción) utilizado por routers IP para intercambiar paquetes entre dos redes (interna y externa) que tienen rangos de dirección diferentes y por tanto incompatibles. Consiste en convertir en tiempo real las direcciones utilizadas en los paquetes transportados. También es necesario editar los paquetes, para permitir que aquellos protocolos que incluyen información de direcciones dentro de la conversación puedan funcionar.

¿Cómo funciona?

En la NAT existen varios tipos de funcionamiento:

Estática
Una dirección IP privada se traduce siempre en una misma dirección IP pública. Este modo de funcionamiento permitiría a un host dentro de la red ser visible desde Internet. (Ver imagen anterior)

Dinámica
El router tiene asignadas varias direcciones IP públicas, de modo que cada dirección IP privada se mapea usando una de las direcciones IP públicas que el router tiene asignadas, de modo que a cada dirección IP privada le corresponde al menos una dirección IP pública.

Cada vez que un host requiera una conexión a Internet, el router le asignará una dirección IP pública que no esté siendo utilizada. En esta ocasión se aumenta la seguridad ya que dificulta que un host externo ingrese a la red ya que las direcciones IP públicas van cambiando.

Sobrecarga
La NAT con sobrecarga o PAT (Port Address Translation) es el más común de todos los tipos, ya que es el utilizado en los hogares. Se pueden mapear múltiples direcciones IP privadas a través de una dirección IP pública, con lo que evitamos contratar más de una dirección IP pública. Además del ahorro económico, también se ahorran direcciones IPv4, ya que aunque la subred tenga muchas máquinas, todas salen a Internet a través de una misma dirección IP pública.

Para poder hacer esto el router hace uso de los puertos. En los protocolos TCP y UDP se disponen de 65.536 puertos para establecer conexiones. De modo que cuando una máquina quiere establecer una conexión, el router guarda su IP privada y el puerto de origen y los asocia a la IP pública y un puerto al azar. Cuando llega información a este puerto elegido al azar, el router comprueba la tabla y lo reenvía a la IP privada y puerto que correspondan.

Solapamiento

Cuando una dirección IP privada de una red es una dirección IP pública en uso, el router se encarga de reemplazar dicha dirección IP por otra para evitar el conflicto de direcciones.

Ventajas de la NAT

El uso de la NAT tiene varias ventajas:

• La primera y más obvia, el gran ahorro de direcciones IPv4 que supone, recordemos que podemos conectar múltiples máquinas de una red a Internet usando una única dirección IP pública.
• Seguridad. Las máquinas conectadas a la red mediante NAT no son visibles desde el exterior, por lo que un atacante externo no podría averiguar si una máquina está conectada o no a la red.
• Mantenimiento de la red. Sólo sería necesario modificar la tabla de reenvío de un router para desviar todo el tráfico hacia otra máquina mientras se llevan a cabo tareas de mantenimiento.

Desventajas de la NAT

Recordemos que la NAT es solo un parche, no una solución al verdadero problema, por tanto también tiene una serie de desventajas asociadas a su uso:

• Checksums TCP y UDP: El router tiene que volver a calcular el checksum de cada paquete que modifica. Por lo que se necesita mayor potencia de computación.
• No todas las aplicaciones y protocolos son compatibles con NAT. Hay protocolos que introducen el puerto de origen dentro de la zona de datos de un paquete, por lo que el router no lo modifica y la aplicación no funciona correctamente.

Redes privadas y públicas

Red pública y red privada

Red publica. Todo el mundo. Una Red de Área Amplia (Wide Área Network o WAN, del inglés), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 Km., dando el servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería Red IRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible).
Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.

Red privada. Alguna gente. Una red de área local, o red local, es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. (LAN es la abreviatura inglesa de Local Área Network, 'red de área local'). Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de hasta 100 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones. En definitiva, permite que dos o más máquinas se comuniquen.

Ondas infrarrojas

¿Qué es?

La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas.



Ventajas y desventajas

Ventajas:

1. Circuito de bajo costo: $2-5$ por todo el circuito de codificado/decodificado
2. Requerimientos de bajo voltaje por lo tanto es ideal para Laptops, teléfonos, asistentes personales digitales.
3. Circuiteria simple: no requiere hardware especial, puede ser incorporado en el circuito integrado de un producto.
4. Alta seguridad: Como los dispositivos deben ser apuntados casi directamente alineados (capaces de verse mutuamente) para comunicarse.

Desventajas:

1. Se bloquea la transmisión con materiales comunes: personas, paredes, plantas, etc.
2. Corto alcance: la performance cae con distancias mas largas.
3. Sensible a la luz y el clima. Luz directa del sol, lluvia, niebla, polvo, polución pueden afectar la transmisión.
4. Velocidad: la transmisión de datos es más baja que la típica transmisión cableada.

Historia

Los infrarrojos fueron descubiertos en 1800 por William Herschel un astrónomo inglés de origen alemán. Herschel colocó un termómetro de mercurio en el espectro obtenido por un prisma de cristal con el fin de medir el calor emitido por cada color. Descubrió que el calor era más fuerte al lado del rojo del espectro y observó que allí no había luz. Esta es la primera experiencia que muestra que el calor puede transmitirse por una forma invisible de luz. Herschel denominó a esta radiación "rayos calóricos", denominación bastante popular a lo largo del siglo XIX que, finalmente, fue dando paso al más moderno de radiación infrarroja.

Los primeros detectores de radiación infrarroja eran bolómetros, instrumentos que captan la radiación por el aumento de temperatura producido en un detector absorbente.

Microondas

¿Qué es la radiocomunicación por microondas?

La radiocomunicación por microondas se refiere a la transmisión de datos o voz a través de radiofrecuencias con longitudes de onda en la región de frecuencias de microondas.

Se describe como microondas a aquellas ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los 300 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “microondas“. Así por ejemplo la longitud de onda de una señal de microondas de 100 GHz es de 0.3 cm., mientras que la señal de 100 MHz, como las de banda comercial de FM, tiene una longitud de 3 metros. Las longitudes de las frecuencias de microondas van de 1 a 60 cm., un poco mayores a la energía infrarroja.



¿Cómo se ponen las antenas y torres de microondas?

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una perdida de poder dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.



Usos:

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada. Protocolos 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

Ondas de radio

¿Cómo viajan las ondas de radio alrededor del mundo?

Las ondas de radio siguen la curva de la superficie de la Tierra. Se podría pensar que esa señal de radio se dispararía de manera recta hacia arriba al espacio ultraterrestre. Y así sería, si no fuera por el efecto de espejo de la ionosfera.

La ionosfera constituye una gran parte de la atmósfera terrestre a partir de los 80 hasta los 320 kilómetros sobre el nivel del mar. La ionosfera tiene un espesor de 80 a 180 km y está llena de átomos con carga eléctrica conocidos como iones. Estos iones son los que rebotan las señales de radio a la Tierra.

Una señal de radio rebota entre la Tierra y la ionosfera, mientras viaja alrededor del mundo.

¿A qué velocidad viajan?

Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética con longitudes de onda en el espectro electromagnético más largo que la luz infrarroja. Las ondas de radio se propagan desde frecuencias de 10 THz hasta 10 kHz, cuyas correspondientes longitudes de onda son desde los 100 micrómetros (0.0039 pulgadas) hasta los 100 kilómetros (62 millas). Como todas las ondas electromagnéticas si viajan por el vacío o por el aire, las ondas radio viajan a la velocidad de la luz. Las ondas radio pueden ser creadas de manera natural por fenómenos naturales tales como relámpagos, o por objetos astronómicos. También pueden ser generadas de manera artificial y son utilizadas para comunicaciones radio fija y móvil, radiodifusión, radar y otros sistemas de navegación, satélites de comunicaciones, redes telemáticas y otras muchas aplicaciones. Las onda radio están generadas por transmisores radio y son recibidas por receptores radio. Por otra parte, tienen características de propagación diferentes en función de la frecuencia. Esto significa que pueden difractarse alrededor de obstáculos como montañas y seguir el contorno de la tierra (ondas de superficie), las ondas más cortas pueden refractarse en la ionosfera y alcanzar puntos más allá del horizonte (ondas ionosféricas), mientras que longitudes de onda mucho más cortas se difractan muy poco y viajan en línea recta. Esto se conoce como propagación en línea de vista, así que sus distancias de propagación están limitadas al horizonte visual.

¿Para qué se usan?

Se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares, teléfonos celulares, radioaficionados, redes inalámbricas de computadoras, y otras numerosas aplicaciones de comunicaciones.

¿Como fueron las primeras transmisiones?

La Nochebuena de 1906, utilizando el principio heterodino, Reginald Aubrey Fessenden transmitió desde Brant Rock Station (Massachusetts) la primera radiodifusión de audio de la historia. Así, buques en el mar pudieron oír una radiodifusión que incluía a Fessenden tocando al violín la canción O Holy Night y leyendo un pasaje de la Biblia.

Las primeras transmisiones para entretenimiento regulares comenzaron en 1920 en Argentina. El día 27 de agosto desde la azotea del Teatro Coliseo de Buenos Aires, la Sociedad Radio Argentina transmitió la ópera de Richard Wagner Parsifal, comenzando así con la programación de la primera emisora de radiodifusión en el mundo.1 Su creador, organizador y primer locutor del mundo fue el Dr. Enrique Telémaco Susini. Para 1925 ya había doce estaciones de radio en esa ciudad y otras diez en el interior del país. Los horarios eran breves y muchas veces entrecortados, desde el atardecer hasta la medianoche.

La primera emisora de carácter regular e informativo es la estación 8MK (hoy día WWJ) de Detroit, Míchigan (Estados Unidos), perteneciente al diario The Detroit News, que comenzó a operar el 20 de agosto de 1920 en la frecuencia de 1500 kHz., aunque muchos autores opinan que es la KDKA de Pittsburg, que comenzó a emitir en noviembre de 1920, porque obtuvo una licencia comercial antes que aquella.

En 1922, en Inglaterra, la estación de Chelmsford, perteneciente a la Marconi Wireless, emitía dos programas diarios, uno sobre música y otro sobre información. El 4 de noviembre de 1922 se fundó en Londres la British Broadcasting Corporation (BBC) que logró acaparar las ondas inglesas.

Ese mismo año, la radio llega a Chile, con la Primera Transmisión Radial que la Universidad de Chile realizó desde el Diario El Mercurio de Santiago.

¿Como viajan las ondas de radio por el espacio?

Pueden viajar sin ningún medio, es decir, que pueden propagarse por el vacío (por eso podemos ver la luz de las estrellas o comunicarnos con las sondas que enviamos a Marte), y que todas ellas viajan a la velocidad de la luz: 300.000 km/s.

Fibra Óptica

Una fibra óptica se puede definir como fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.

La fibra óptica son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos, el grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia.

Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros 

Tipos de Fibras

Tipos básicos de fibras ópticas, cabe mencionar que existen mas tipos pero estos son los mas usados actualmente:

• Multimodales
• Multimodales con índice graduado
• Monomodales

Fibra Multimodal

En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se separan al viajar dentro de la fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir esta limitada.

Fibra multimodal con índice graduado

En este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho de varias capas concéntricas de material óptico con diferentes índices de refracción. La propagación de los rayos en este coso siguen un patrón similar. En estas fibras él numero de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos el severo problema de las multimodales.

Fibra Monomodal

Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más costosa pero permite distancias de transmisión mayores.

Ventajas De La Fibra Óptica

Capacidad de transmisión: La idea de que la velocidad de transmisión depende principalmente del medio utilizado, se conservo hasta la llegada de las fibras ópticas, ya que ellas pueden transmitir a velocidades mucho más altas de lo que los emisores y transmisores actuales lo permiten, por lo tanto, son estos dos elementos los que limitan la velocidad de transmisión. 

• Mayor capacidad debido al ancho de banda mayor disponible en frecuencias ópticas.
• Resistencia a extremos ambientales. Son menos afectadas por líquidos corrosivos, gases y variaciones de temperatura.
• La seguridad en cuanto a instalación y mantenimiento. Las fibras de vidrio y los plásticos no son conductores de electricidad, se pueden usar cerca de líquidos y gases volátiles.

Desventajas de la Fibra Óptica

Algunas desventajas del servicio de fibra óptica son: la limitación para conectarse a Internet desde más de un lugar, el costo inicial y una cuota mensual más alta. Además de:

• Fragilidad de las fibras.
• Disponibilidad limitada de conectores.
• Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.

Aplicaciones

• Internet, el servicio de conexión a Internet por fibra óptica, es sin lugar a dudas una herramienta muy rápida para navegar.
• Redes, la fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia. 
• Telefonía, con motivo de la normalización de interfaces existentes, se dispone de los sistemas de transmisión por fibra óptica para los niveles de la red de telecomunicaciones públicas en una amplia aplicación, contrariamente para sistemas de la red de abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de consideraciones.
• Otras aplicaciones, las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de censores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Portadores comunes telefónicos y no telefónicos, Televisión por cable, Enlaces y bucles locales de estaciones terrestres, Automatización industrial, Controles de procesos, Aplicaciones de computadora y Aplicaciones militares.

Cable coaxial

El cable coaxial es otro medio típico de transmisión. Este cable tiene mejor blindaje que el par trenzado, por b que puede alcanzar velocidades de transmisión mayores y los tramos entre repetidores o estaciones pueden ser más largos.

El cable coaxial consta de un alambre de cobre duro en su parte central por donde circula la señal, el cual se encuentra rodeado por un material aislante. Este material está rodeado por un conductor cilíndrico presentado como una malla de cobre trenzado que hace de masa. El conductor externo está cubierto por una capa de plástico protector. Esta construcción le confiere un elevado ancho de banda y excelente inmunidad al ruido.

La imagen muestra de forma esquemática la estructura de un cable coaxial. La velocidad de transmisión de este cable depende de su longitud y en cables de 1 km es posible entre 1 y 2 Gbps. Los cables coaxiales solían utilizarseen el sistema telefónico como conexiones de gran capacidad y largo recorrido para soportar multitud de comunicaciones simultáneas, pero ahora se les ha reemplazado por fibra óptica en esas conexiones. Sin embargo, el cable coaxial todavía se utiliza para la televisión por cable y para acceso a redes de área extensa.

Hay dos tipos fundamentales de cable coaxial: el cable coaxial de banda base (para transmisión digital) y el cable coaxial de banda ancha (utilizado para transmisión analógica), cuyas características son las siguientes:

• Coaxial de banda base: se utiliza en la transmisión digital. El ancho de banda máximo que se puede obtener depende de la longitud del cable; para cables de 1 km, por ejemplo, es factible obtener velocidades de transmisión de datos de hasta 10 Mbps y, en cables de longitudes menores, es posible obtener velocidades superiores. Los cables coaxiales se emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas distancias, aunque utilizar cables de mayor longitud hace reducir la velocidad de transmisión. Existen dos tipos:

1. Coaxial grueso: comenzó a utilizarse en redes locales y hoy en día sólo se emplea pala realizar la estructura troncal de distribución de la red. Hay dos tipos: • RG-100: es el más utilizado. Su núcleo es de 2,6 mm, mientras que la malla es de 9,5 mm (dando lugar a un cable de 1 cm de diámetro aproximadamente). • RG-150: posee una secuencia de capas trenzadas que protegen mejor de las interferencias electromagnéticas. Su núcleo es de 3,7 mm, mientras que la malla es de 13,5 mm (dando lugar a un cable de 1,5 cm de diámetro). 
2. Coaxial fino: dada su flexibilidad es más fácil de instalar, aunque es más caro y posee menor inmunidad frente a interferencias. Posee un núcleo de 1,2 mm y una malla de 4,4 mm, lo que hace un cable de aproximadamente 0.5 cm. Existen varios tipos de cables coaxiales finos, pero el más utilizado es el RG-58 (en España se llama RG-58/U).

1. 

• Coaxial de banda ancha: se utiliza para transmisión analógica, comúnmente para el envío de la señal de televisión por cable. Dado que las redes de banda ancha utilizan la tecnología patrón para envio de señales de televisión por cable, tos cables pueden emplearse para aplicaciones que realicen transmisiones de hasta 100 km de distancia, gracias a la naturaleza analógica de la señal (es menos crítica que la digital). Un cable que funcione a 300 MHz de frecuencia, por lo general. puede mantener velocidades de transmisión ríe datos de hasta 150 Mbps.

Par trenzado

El par trenzado comiste en dos cables de cobre aislados, normalmente de 1 mm de espesor, enlazados de dos en dos de forma helicoidal, semejante a la estructura del ADN. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica con respecto a los pares cercanos y a otras interferencias procedentes del exterior.

En un par trenzado, normalmente uno de los cables está marcado con una linea longitudinal que indica que se utiliza corno masa. Esto es debido a que, a diferencia del cable paralelo, el cable de par trenzado se utiliza también para transmisión digital, y es necesario seguir el orden en ellos cuando se engasta al conector.

Los pares trenzados suelen agnparse en cables de mayor grosor. recubiertos pa un material aislante, ya que su transmisión suele ser símplex. Dependiendo de la forma en la que se agrupan estos pares. tenemos varios tipos:

• Pares trenzados no apantallados (UTP o Unshielded Twisied Pair): son los más simples y no tienen ningún Upo de pantalla conductora. Por esta razón, son muy flexibles, pero son muy sensibles a interferencias. El par trenzado UTP de categoría 5 está recubierto de una malla de teflon.
• Pares trenzados apantallados individualmente (STP o Shielded Twisred hit): son iguales que los anteriores. peto en este caso se rodea a cada par de una malla conductora, que se correcta a las diferentes tornas de tierra de los equipos. Gracias a esta comtrucción, paseen una gran inmunidad al mido.

• Pares trenzados apantallados individualmente con malla global (S/STP o Screened Shieldetl Twisted Pais): son iguales que los anteriores, pero alladiendo una pantalla global a todos los cables. Son los que poseen una mayor inmunidad al mito. 

• Pares trenzados totalmente apantallados (FTP o Fallir Shielded Twisted Pan): son unos cables de pares que poseen una pantalla conductora global en forma trenzada. Mejora la protección frente a interferencias con respecto a los cables UTP, aunque su coste es inferior a los cables STP. También se conocen como 5/UTP (Pares Trenzados noApantallados con Malla Global o Sneened Unshkided Twisted Pais) o S/FTP (Pares Trenzados Totalmente Apantallados con Malta Global o Scteened Fully Shielded Twisted

Dependiendo del número de pares que tenga un cable, el número devueltas por metro que posee su trenzado y los materiales utilizados, los estándares de tableado estructurado clasifican a los tipos de pares trenzados por categorías: categoría 1 (cable paralelo), categoría 2, categoría 3, categoría 4, categoría 5, categoría 5e, categoría 6 y categoría 7. Para más información sobre las característicasde estascategorías, sepuede consultare' apartado 5.2 del capítulo 5, dedicado a explicar los conceptos de tableado estructurado.

Par sin trenzar

Este medio de transmisión está formado por dos hilos de cobre paralela recubiertos de un material aislante (plástico). Este tipo de cableado ofrece muy poca protección frente a interferencias. Normalmente se utiliza como cable telefónico para transmitir iroz analógica y las conexiones se realizan mediante un conector denominado RJ-11. Es un medio sernidtiplex ya que la información circula en los dos sentidos por el mismo cable pero no se realiza al mismo tiempo.

El cable paralelo se utiliza fundamentalmente en tendido eléctrico de alta tensión y también para transmisión de datos a corta distancia (apenas unos metros), ya que las interferencias afectan mucho a este tipo de tyansmisiones. El cable paralelo, en bus' se utiliza comúnmente dentro del ordenador para comunicar entre si los diferentes elementos internos de él, ya que la distancia que los separa es muy corta y, por lo tanto, no es malaria la protección frente al ruido. También se utiliza en los cables sesie, paralelo y cables telefónicos que conectan el terminal a la caja de conexiones del usuario. Según los estándares de cableado estructurado, a este tipo de cable también se le conoce como cable de categoría 1.

Medios guiados y no guiados

El medio de transmisión constituye el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos. Distinguimos dos tipos de medios: guiados y no guiados. En ambos casos, la transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados conducen las ondas a través de un campo físico (cables). Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen (como es el aire).

La naturaleza del medio, junto con la de la señal que se transmite a través de él, constituye un factor determinante de las características y la calidad de la transmisión. En el caso de medios guiados, es él mismo el que determina las limitaciones de la transmisión. Así, cada uno de los medios que se verán en los apartados siguientes cumple unas determinadas características en cuanto a:
✓ Velocidad de transmisión de los datos.
✓ Ancho de banda que puede soportar.
✓ Espacio entre repetidores.
✓ Fiabilidad en la transmisión.
✓ Coste.
✓ Facilidad de instalación.

Sin embargo, a la hora de obtener la velocidad de transmisión máxima que puede soportar un medio no guiado, resulta más determinante el espectro de frecuencia de la señal utilizado que las características del propio medio (aunque también están muy influenciados por las condiciones atmosféricas).

Puesto que existen muchas formas de instalar redes locales en organizaciones y universidades, y todo depende del cableado que se utilice, ios conectores, la forma en la que se interconectan los dispositivos, etc., para ayudar a tomar todas esas decisiones, existen varios estándares de cableado estructurado. La más utilizada es la EINTIA-568, desarrollada por la Asociación de Industrias de Electrónica y la Asociación de Industrias de Telecomunicaciones, aunque existen otras muy importantes como EN 50173 y ISO/IEC-1 l 80f.