Indice
1.
Introducción
2. Planteamiento del
problema
3. Factibilidad
4. Marco
Teórico
5. Topología En
Estrella
6. Fast ethernet:
características
7. Cableado
estructurado
8. Protocolos De
Comunicaciones
9.
Metodología
10. Sistema de
cableado
11. Conclusiones y
Recomendaciones
12.
Bibliografía
Actualmente, el manejo de la información de modo eficiente constituye una de las principales preocupaciones dentro de cualquier organización, sea esta de origen público o privado, por lo que se hace necesario manejarla y emplearla con mucho criterio, ya que de ello podría depender, en gran medida, el éxito o fracaso de las mismas.
Son muchas las herramientas que, en la actualidad, facilitan al hombre el manejo del recurso informativo, así como el acceso a este. Una de estas herramientas, que permite utilizar el recurso de la información de manera más eficiente, rápida y confiable, la constituyen las redes de Computadoras, las cuales aparecen enmarcadas dentro del vertiginoso avance tecnológico que ha caracterizado a las últimas décadas del presente siglo.
Una red es un conjunto de computadoras o dispositivos de procesamiento conectados entre sí en forma lógica y física con la finalidad de optimizar sus recursos y emular el proceso de un sistema de cómputo único.
Las Universidades Nacionales, como máximas Instituciones Educativas del país, deben garantizar a sus integrantes el acceso a la información con fines eminentemente investigativos, por lo que no podían permanecer ajenas al uso de esta herramienta. Más concretamente, la Universidad de Oriente, Núcleo de Sucre, lo ha entendido así, y ha adquirido desde los años 70 una gran variedad y cantidad de computadoras y equipos de comunicaciones para satisfacer sus propias necesidades.
En el año 1992 es presentado en la Universidad de Oriente, Núcleo de sucre, el Proyecto denominado SUCI (Sistema Unificado de Computación para la Investigación), el cual ponía en práctica la filosofía de los recursos compartidos, así como el uso de Internet (también conocido como la superautopista de la información). Este proyecto ha venido operando desde 1993 y ha permitido, además, dar conexión de red a otros departamentos del Núcleo, entre ellos Física, Química y Biología, ubicados en el Edificio de Ciencias, así como al departamento de Matemáticas y al Programa Licenciatura en Informática, ubicados estas últimas en el Edificio de Matemáticas.
Sin embargo, todavía existen dentro del Núcleo, dependencias que, aún cuando lo requieren, no están conectadas a esta red que progresivamente se ha ido desplegando a lo largo del mismo. Un ejemplo de ello lo constituye el Edificio de Cursos Básicos, en el cual no existe ningún tipo de red, sea esta externa o local. Esta es una de las razones que nos motivan a ubicar nuestro diseño de red específicamente en esa dependencia universitaria.
El edificio de Cursos Básicos data de varios años, y consta de 2 plantas, donde funcionan varias dependencias de carácter administrativo. En la planta baja están localizadas las oficinas del Departamento de Administración y Contaduría, Departamento de Currículo, la Dirección de la Escuela de Humanidades y Educación, la Dirección de Biblioteca, Procesos Técnicos, el Auditorio de Cerro Colorado, asimismo existen otras dependencias tales como: Biblioteca de Ingles, oficinas del departamento de Idiomas, El Area de Desarrollo Social y Salud, y algunos Cubículos de Profesores de Administración y Contaduría. Por otro lado, en la Planta Alta del Edificio están ubicados la Delegación de Desarrollo estudiantil, Reproducción de Administración, Area de Extra – Académica y varias aulas.
Durante el levantamiento de información pudimos constatar que en el edificio de Cursos Básicos no existe conexión de Red para la mayoría de las dependencias que allí funcionan, aunado a esto un gran número de oficinas carece de equipos de computación; por otro lado, existen dependencias que aún cuando cuentan con computadores, algunos de estos no cumplen con los requerimientos mínimos de hardware y software para ser conectados a la red, implicando, todo esto, que las actividades de carácter investigativo y Administrativo tanto para estudiantes como para docentes se vean notablemente limitadas debido a la imposibilidad de poder aprovechar los recursos que podrían ofrecer otras redes, tanto internas como externas. Sin embargo, debe mencionarse que en algunas áreas del edificio, la conexión a redes ya existe, específicamente en las áreas correspondiente a la Dirección de Biblioteca y a Procesos Técnicos.
En función de integrar a las distintas dependencias del Edificio de Cursos Básicos que carecen de conexión de redes, planteamos diseñar una red para este edificio que abarque todas las áreas comprendidas entre el cubículo C1 (Ver Planos) hasta el área de Servicios Médicos, tomando en cuenta toda la Planta Alta. Las áreas que involucrará nuestro diseño son:
Planta Baja:
Planta Alta:
Con la realización de este proyecto, se pretende aportar soluciones a las carencias de infraestructura de redes que existe en el Edificio de Cursos Básicos .
Justificación
El motivo fundamental que nos lleva a realizar el diseño de la red para el Edificio de Cursos Básicos, radica en que existen muchas dependencias en este edificio en el cual no se tiene acceso a redes de comunicación, lo que dificulta ostensiblemente al personal docente y estudiantil adscrito a esas dependencias administrativas aprovechar el recurso informativo que podrían proveerle otras redes, limitándose de esta manera la actividad investigativa del mencionado personal, así como la comunicación directa de éstas con otras redes ubicadas dentro del mismo ámbito Universitario, e inclusive dentro del mismo edificio.
Por otra parte, otra razón que justifica este proyecto que pretendemos llevar a cabo, es que este representará un aporte al desarrollo de la integración de las redes del núcleo.
Objetivos
General:
Diseñar una red de comunicación para el edificio de Cursos
Básicos, de la Universidad de Oriente, Núcleo de
Sucre.
Específicos:
El estudio de factibilidad requerido para efectos de nuestro diseño de red, se basa en 3 aspectos o niveles: técnico, económico y operativo. A continuación, evaluaremos cada una de estas factibilidades por separado:
Factibilidad Técnica
El proyecto es, desde el punto de vista técnico
realizable, ya que estan a la disposición en el mercado los
diferentes equipos y dispositivos de comunicación que
darán soporte a la implementación del diseño
de la red. Además existe en la actualidad el personal
técnico capacitado para manejar los equipos que
requerirá la red; este personal se ubica,
específicamente en el área de Procesos
Técnicos. El hecho de contar con ese personal en la misma
área donde se ubicará el Cuarto de Telecomunicaciones de la red, implica que no se
hará necesario la contratación de personal externo,
lo que evitaría un gasto adicional.
Factibilidad Económica
El costo que genera
el diseño de red que proponemos es bajo, ya que la
tecnología
que emplea el estándar de red que utilizaremos (Fast
Ethernet), se
considera, al ser comparada con otras tecnologías,
económica. En función de
ello, y de los beneficios que aportaría esta red,
consideramos que el proyecto es, económicamente
factible.
Factibilidad Operacional
El levantamiento de información realizado determinó
que, en el Edificio de Cursos Básicos, una red de
comunicaciones solucionaría múltiples
inconvenientes que en la actualidad se presentan con el manejo de
la información de las dependencias que allí
funcionan, por lo que se garantiza que el personal que labora en
éstas, está de acuerdo con el diseño de la
Red y han hará uso permanente de esta una vez que sea
implementada.
Lan (local area network):
Son las redes de área local. La extensión de este
tipo de redes suele estar restringida a una sala o edificio,
aunque también podría utilizarse para conectar dos
o más edificios próximos.
Topología De Red
Es el término técnico que describe
disposición física en la que está
configurada una red; está determinada en parte, por la
manera en que las PCs administran el acceso a la red y en parte a
las limitaciones del sistema de señales.
Esta topología consiste en un nodo central del cuál salen los cableados para cada estación; las estaciones se comunican unas con otras a través del nodo central; hay dos formas de funcionamiento de este nodo: este nodo es un mero repetidor de las tramas que le llegan (cuando le llega una trama de cualquier estación, la retransmite a todas las demás), en cuyo caso, la red funciona igual que un bus; otra forma es de repetidor de las tramas pero sólo las repite al destino (usando la identificación de cada estación y los datos de destino que contiene la trama) tras haberlas almacenado.
Una ventaja de esta configuración es que cada conexión no tiene que soportar múltiples PCs en competencia por acceso, de manera que es posible lograr altas frecuencias de transferencia de datos(aunque la máquina central deba ser bastante rápida).
Concentrador
Centro de cableado en topología tipo estrella que puede
amplificar una señal y transmitirla (concentrador activo)
o simplemente dejarla pasar(concentrador pasivo).
Concentrador Ethernet
Centro de cableado que se usa para Ethernet
100base-T en un sistema de cableado atrás
–centro(Home Run). Es un dispositivo que actúa como
punto de concentración para la topología de
bus que se
requiere para Ethernet.
En Noviembre de 1991, la EIA/TIA 568 define las
siguientes categorías de cable: Categoría 3 hasta
16MHz, Categoría 4 hasta 20 MHz y la Categoría 5,
hasta 100MHz.
Los cables de categoría 1 y 2 se utilizan para voz y
transmisión de datos de baja capacidad (hasta 4Mbps). Este
tipo de cable es el idóneo para las comunicaciones
telefónicas, pero las velocidades requeridas hoy en
día por las redes necesitan mejor calidad.
Los cables de categoría 3 han sido diseñados para
velocidades de transmisión de hasta 16 Mbps. Se suelen
usar en redes IEEE 802.3 10BASE-T y 802.5 a 4 Mbps.
Los cables de categoría 4 pueden proporcionar velocidades
de hasta 20 Mbps. Se usan en redes IEEE 802.5 Token Ring y
Ethernet 10BASE-T para largas distancias.
Los cables de categoría 5 son los UTP con más
prestaciones
de los que se dispone hoy en día. Soporta transmisiones de
datos hasta 100 Mbps para aplicaciones como TPDDI (FDDI sobre par
trenzado).
Cada cable en niveles sucesivos maximiza el traspaso de datos y
minimiza las cuatro limitaciones de las comunicaciones de datos:
atenuación, crosstalk, capacidad y desajustes de
impedancia.
El cable UTP categoría 5 posee 4 pares bien trenzados entre sí:
Los parámetros eléctricos que se miden son:
10.El límite para el cableado fijo es 90 m y no está permitido excederse de esta distancia, especulando con menores distancias de patch cords.
11.El limite para los patch cord en la patchera es 6 m. El limite para los patch cord en la conexión del terminal es de 3 m.
La Norma 100baset (IEEE 802.3U)
Durante los años 80, la tecnología dominante
en las LAN eran las
redes de tipo Ethernet, cumpliendo estas las exigencias de ancho
de banda en la mayoría de los casos, actualmente la
informática, se encuentra en un momento en
el que cada pocos meses se producen grandes avances, los sistemas
operativos, siempre basados en complejas interfaces gráficas, exigen mas recursos hardware, así mismo
las aplicaciones son cada vez mas complejas y capaces de manejar
archivos de
gran tamaño, es en este punto cuando se encuentra que las
redes Ethernet de 10 Mbps son un cuello de botella, surge ante
tal necesidad una nueva especificación de Ethernet, que
permite un mayor ancho de banda (100 Mbps).
Se crea entonces Fast Ethernet como respuesta a la demanda de mayores anchos de banda, capacitando así las conexiones de las nuevas aplicaciones, como bases de datos, o aplicaciones cliente-servidor, además con la gran ventaja que supone el pequeño gasto de actualización a Fast Ethernet, si lo comparamos con soluciones como FDDI o ATM, manteniendo también una total compatibilidad e interoperabilidad con Ethernet.
Las caracteristicas de 100BaseT son:
La norma 100BaseT (IEEE 802.3u) se comprende de cinco especificaciones. Éstas definen la subcapa (MAC), la interfaz de comunicación independiente (MII), y las tres capas físicas (100BaseTX, 100BaseT4 y 100BaseFX).
La subcapa (MAC)
La subcapa MAC de 100BaseT está basada en el protocolo
CSMA/CD. A grandes
rasgos, CSMA/CD permite que
una estación pueda enviar datos cuando detecta que la red
está libre. Si la red no está libre (es decir, la
red está experimentando tráfico), entonces la
estación no transmite. Si múltiples estaciones
comienzan a enviar datos al mismo tiempo, porque
todas detectaron que la red estaba libre, hay entonces un
colisión perceptible. En este caso, cada estación
espera un tiempo aleatorio
y intenta enviar los datos de nuevo.
La especificación 802.3 IEEE permite una longitud total del cable (con repetidores), de 2.5 Km. En el peor de los casos el retraso en la propagación de la señal, es el tiempo en el que la señal recorre dos veces esta distancia. El estándar permite un retardo en la propagación de la señal (incluidos los retardos de los repetidores) de 50 microseg. Este retardo es equivalente a mover 500 bits a 10 Mbps. Como factor de seguridad, el tamaño de la trama mínimo se decidió que fuese de 512 bits. Lo que hay que saber es como reducir la longitud del cable para usar CSMA/CD con el mayor ratio de transferencia. Puesto que la mayoría de las estaciones están aproximadamente a 100 metros de los concentradores, un límite de 100 metros puede ponerse entre la estación y el hub. Por consiguiente habrá sólo 200 metros, entre cualquier estación, y en el peor de los casos la señal recorrerá 400 metros. Un simple vistazo a estos cálculos pueden mostrar que con CSMA/CD, los 50 microseg. de retraso máximo, y el mismo tamaño de trama de 512 bits, Fast Ethernet pueden proporcionar ratios de 100 Mbps.
Además 100BaseT mantiene un valor pequeño en el tiempo de la propagación reduciendo la distancia viajada. Fast Ethernet reduce el tiempo de transmisión de cada bit que es transmitido por 10, permitiendo aumentar la velocidad del paquete diez veces de 10 Mbps a 100 Mbps. En 10BaseT, el tiempo entre tramas es de 9.6 microseg., mientras en 100BaseT es 0.96 microseg.
Debido a que la capa MAC y el formato de trama son idénticos a los de 10BaseT y también mantiene el control de errores de 10BaseT, los datos puede moverse entre Ethernet y Fast Ethernet sin necesidad de protocolos de traducción.
Interfaz de comunicación independiente (MII)
El MII es una nueva especificación que define una
interface estándar entre la subcapa MAC y cualquiera de
las tres capas físicas (100BaseTX, 100BaseT4, y
100BaseFX). El papel
principal del MII es ayudar a la subcapa a hacer el uso del alto
ratio de transferencia de bits y de los distintos tipos de
medios de
cableados haciéndolos transparentes a la subcapa MAC. Es
capaz de soportar ratios de 10 Mbps y 100 Mbps de datos. Puesto
que las señales eléctricas están claramente
definidas, el MII puede implementarse internamente o externamente
en un dispositivo de la red. El MII puede llevarse a cabo
internamente en un dispositivo de la red para conectar la capa de
MAC directamente a la capa física. Éste es a menudo
el caso con adaptadores (tarjetas de red o
NICs).
MII también define un conector de 40 pines que puede soportar transceivers externos. Usando el transceiver apropiado conectado al conector de MII, puedes conectar workstations a cualquier tipo de cable. Una diferencia significante entre 10BaseT y 100BaseT es que los ratios de 100 Mbps no permiten el uso de reloj para la codificación, los ratios violarían el límite puesto para el uso sobre cableados UTP. La solución será descrita mas adelante con mas detalle (100BaseT4 instalación eléctrica), es usar un bit en un esquema de codificación en lugar del esquema de codificación con reloj.
La Capa Física
La capa física es la responsable del transporte de
los datos hacia y fuera del dispositivo conectado. Su trabajo
incluye el codificado y descodificado de los datos, la
detección de portadora, detección de colisiones, y
la interface eléctrica y mecánica con el medio conectado.
Fast Ethernet puede funcionar en la misma variedad de
medios que
10BaseT (los pares trenzados sin apantallar (UTP), el par
trenzado apantallado (STP), y fibra con una notable
excepción Fast Ethernet no funciona con cable coaxial
porque la industria ha
dejado de usarlo para las nuevas instalaciones.
La especificación de Fast Ethernet define 3 tipos de
medios con una subcapa física separada para cada tipo de
medio:
Capa física 100BaseT4
Esta capa
física define la especificación para Ethernet
100BaseT sobre cuatro pares de cables UTP de categorías 3,
4, o 5. Esto permite a 100BaseT funcionar con el cableado de
mayor uso hoy en día que es el de Categoría 3.
100BaseT4 es una señal half-duplex que usa tres pares de
cables para la transmisión a 100 Mbps y el cuarto par para
la detección de colisiones. Este método
reduce las señales100BaseT4 a 33.33 Mbps por par lo que se
traduce en una frecuencia del reloj de 33 Mhz Desgraciadamente,
estos 33 Mhz de frecuencia del reloj violan el límite de
30 Mhz puesto para el cableado de UTP. Por consiguiente, 100BaseT
usa una codificación ternaria de tres niveles conocido
como 8B6T (8 binario - 6 ternario) en lugar de la
codificación binaria directa (2 niveles). Esta
codificación 8B6T reduce la frecuencia del reloj a 25 Mhz
que están dentro del límite de UTP.
Con 8B6T, antes de la transmisión de cada conjunto de 8 dígitos binarios se convierten primero a uno de 6 dígitos ternarios (3-niveles). Las tres señales de nivel usadas son +V, 0, -V. Los 6 símbolos ternarios significan que hay 729 (3^6) de posibles codewords. Subsecuentemente sólo 256 (2^8) son necesarios para representar las combinaciones del paquete completo de 8-bits, las codewords usadas se seleccionan para lograr el equilibrio de DC y para asegurar todas las codewords son necesarias al menos dos transiciones de la señal. Esto se hace para permitir al receptor mantener la sincronización de reloj con el transmisor.
Capa física 100BaseTX
Esta capa física define la especificación para
Ethernet 100BaseT sobre dos pares de cables UTP de
Categoría 5, o dos pares de STP Tipo 1. 100BaseTX adopta
las señales Full-Duplex de FDDI (ANSI X3T9.5) para
trabajar. Un par de cables se usa para la transmisión, a
una frecuencia de 125-MHz y operando a un 80% de su capacidad
para permitir codificación 4B/5B y el otro par para la
detección de colisiones y para la
recepción.
4B/5B, o codificación cuatro binaria, cinco binaria, es un esquema que usa cinco bits de señal para llevar cuatro bits de datos. Este esquema tiene 16 valores de datos, cuatro códigos de control y el código de retorno. Otras combinaciones no son válidas.
Capa física 100BaseFX
Esta capa física define la especificación para
Ethernet 100BaseT sobre dos segmentos de fibra 62.5/125. Una de
las fibras se usa para la transmisión y la otra fibra para
la detección de colisiones y para la recepción.
100BaseFX está basada en FDDI. 100BaseFX pueden tener
segmentos de mas de 2 km. en Full-Duplex entre equipos DTE como,
bridges, routers o switches. Normalmente se usa 100BaseFX
principalmente para cablear concentradores, y entre edificios de
una misma LAN. La tabla
1 resume los cableados y distancias para los tres medios de
comunicación físicos.
6. Fast ethernet: características
Full-Duplex
La
comunicación Full-Duplex para 100BaseTX y 100BaseFX es
llevada a cabo desactivando la detección de las colisiones
y las funciones de
loopback, esto es necesario para asegurar una comunicación
fiable en la red. Sólo los switches pueden ofrecer
Full-Duplex cuando están directamente conectados a
estaciones o a servidores. Los
hubs compartidos en 100BaseT deben operar a Half-Duplex para
detectar colisiones entre las estaciones de los
extremos.
Auto-negociación
La especificación 100BaseT describe un proceso de
negociación que permite a los dispositivos
a cada extremo de la red intercambiar información y
automáticamente configurarse para operar juntos a la
máxima velocidad. Por
ejemplo, la auto-negociación puede determinar si un nodo
de100 Mbps se conecta a uno de 10 Mbps o a un adaptador de 100
Mbps y entonces ajusta su modo de funcionamiento.
Esta actividad de la auto-negociación se realiza por medio de lo que se llama Pulso de Enlace Rápido (FLP), identifica la tecnología de la capa física más alta y puede ser usada a través de ambos dispositivos, como 10BaseT, 100BaseTX, o 100BaseT4. La definición de la auto-negociación también proporciona una función de descubrimiento paralela que permite 10BaseT Half y Full-Duplex, 100BaseTX Half y Full-Duplex, y 100BaseT4, las capas físicas pueden ser reconocidas, aun cuando uno de los dispositivos conectados no tenga implementada la auto-negociación.
El control del flujo puede implementarse en base a un enlace-enlace o en base a un extremo-extremo y permite a todos los dispositivos reducir la cantidad de datos que reciben. Como el control del flujo tiene implicaciones más allá de Full-Duplex y de la subcapa MAC, los métodos y normas todavía están bajo consideración por el comité IEEE 802.3x.
Fast Ethernet: Ventajas
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