TRABAJO COLABORATIVO 4
REDES DE COMUNICACIÓN
VICTOR ALFONSO CARDONA COD 14570994
SISTEMAS DE COMUNICACION GRUPO 2150504_9
TRABAJO PRESENTADO A: TUTORA: ING. MARÍA VICTORIA HERRERA.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CEAD - DOSQUEBRADAS NOVIENBRE DE 2017
Redes de comunicación Relacionar en un gráfico los niveles del modelo OSI y del Modelo TCP/IP, de una breve reseña de los niveles en ambos modelos. Realice la comparación entre los dos modelos.
Modelo OSI Modelo TCP/IP 7 aplicación Es el nivel más alto donde 4 aplicación Esta capa se encarga los usuarios interactúan de todos los servicios con los servicios de red que se ofrecen a través de la red 6 presentación Se encarga de formatear aplicaciones y los datos para que sean representaciones de entendibles y legibles a la los datos capa de aplicación 5 sesión Se encarga de tener varias 3 transporte Transporte de sesiones independientes paquetes de extremo para cada aplicación a extremo trabaja los dos protocolos 4 transporte Transporte de paquetes de 2 Internet Direccionamiento extremo a extremo trabaja lógico a través del los dos protocolos protocolo de internet IP y enrutar 3 red Direccionamiento lógico a paquetes través del protocolo de internet IP y enrutar paquetes 2 Enlaces de Se encarga del 1 Acceso a la red Controla los datos direccionamiento físico a dispositivos del través de las direcciones hardware y los únicas de hosts ( Mac medios que crean la ,addres red trasmisión binaria de ceros y 1 físico Se encarga de la unos a través de trasmisión binaria de ceros distintos medios de y unos a través de distintos trasmisión tanto medios de transmisión físicos como tanto físicos como inalámbricos inalámbricos
diferencias
Modelo OSI Modelo TCP/IP Su modelo fundamenta las Su modelo fundamenta sus capas de manera teórica capas de manera practica Las capas físicas y enlace de Las capas físicas y enlace de datos son niveles datos son combinadas en la independientes con el ánimo capa de su red de interpretar mejor sus conceptos y funciones Las redes típicas no se Contiene protocolos que se desarrollan bajo el modelo desarrollan en la mayoría de OSI pero sirven como guía sus redes como internet para distinguir cada paso en dando practicidad en la la conmutación y entrega de implementación información a través de la red Ambos modelos se dividen en capas, el modelo OSI se compone de 7 capas y el modelo TCP/IP se compone de 4 capas Ambos modelos ayudan a comprender el proceso de conmutación y el funcionamiento de una red de conmutación de paquetes y entrega de información
Realice un cuadro de las diferentes tecnologías disponibles para redes LAN, MAN y WAN; indique la normatividad y el ente regulador en cada una de ellas. Determine los medios de transmisión usados.
MEDIOS DE TRANSMISION USADOS, VENTAJAS Y USOS Los medios de transmisión son el elemento por el que viajan los datos en las redes telemáticas. La función proporcionada por los medios de transmisión esta englobada en el nivel 1 del modelo OSI. Existen 2 tipos de medios de transmisión GUIADOS: este medio transporta los datos a través de un material que canaliza la señal, habitualmente se conoce como medios cableados o cables. NO GUIADOS: Los datos viajan en forma de ondas electromagnéticas utilizando el aire como medio de transmisión y reciben el nombre de medios inalámbricos. CABLE UTP: es un tipo de conexión que tiene dos conductores eléctricos aislados y entrelazados para anular las interferencias de fuentes externas y diafonía de los cables adyacentes. Consiste en ocho hilos de cobre aislados entre sí, trenzados de dos en dos que se entrelazan de forma helicoidal. Esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas se cancelan, por lo que la
interferencia producida por los mismos es reducida lo que permite una mejor transmisión de datos. Actualmente se han convertido en un estándar en las redes LAN. A pesar que las propiedades de transmisión de cables de par trenzado son inferiores y en especial la sensibilidad ante perturbaciones extremas a las del cable coaxial, su gran adopción se debe al costo, su flexibilidad y facilidad de instalación, así como las mejoras tecnológicas constantes introducidas en enlaces de mayor velocidad, longitud, etc
CABLE STP: En este caso, 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).
CABLE COAXIAL: es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable.
Aplicaciones tecnológicas: 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.
FIBRA OPTICA: La fibra óptica se compone de filamentos de vidrio, aunque algunas veces se pueden encontrar de plástico. La forma de enviar información a través de la fibra óptica es a través de haces de luz, los cuales viajan dentro de ella. En telecomunicaciones, es el medio de transmisión más utilizado gracias a la gran capacidad que tiene de enviar información, ya que a través de un hilo de fibra óptica se pueden enviar millones de bits por segundo (bps) y acceder a servicios de manera simultánea con gran velocidad y calidad.
Comparación con otros Medios de Comunicación
Fibra óptica vs cable coaxial En los medios guiados, la fibra óptica presenta grandes diferencias frente al cable coaxial, como son: • La fibra óptica, como medio físico, permite llevar señales a distancias 10 veces superiores
a las que puede llevar el cable coaxial. • La fibra óptica, en redes de transmisión, requiere el uso de repetidores 30 veces menos
que con el cable coaxial. • La fibra óptica posee una atenuación hasta 100 veces menor que el cable coaxial.
Fibra óptica vs comunicaciones por satélite En comparación con sistemas inalámbricos, la fibra óptica logra diferencias importantes, como son: • La calidad de la señal es mayor, ya que los retardos están por debajo de los 100 mseg
frente a los 500 msg del satélite. • La capacidad de transmisión de la fibra óptica es más de 1.000 veces mayor que la del
satélite. • Los equipos de fibra óptica son mucho más pequeños y económicos.
TIPOS DE FIBRA OPTICA: multi-modo
Son aquellas fibras que pueden guiar y transmitir varios rayos de luz por el efecto de reflexión (varios modos de propagación), a través del núcleo de la fibra óptica. Estas fibras ópticas son fabricadas a base de vidrio y son utilizadas para aplicaciones de cortas distancias en soluciones donde no existen trayectos mayores de 2 kilómetros, y se adaptan muy bien a soluciones de tipo empresarial y campus universitarios, entre otras. mono-modo Son aquellas fibras ópticas que, por su diseño, pueden guiar y transmitir un solo rayo de luz a través del eje de la fibra óptica, siendo la longitud de onda del mismo tamaño del núcleo, por lo que se denomina 'mono-modo' (único modo de propagación). Esta fibra óptica permite lograr grandes distancias, para alcanzar un alto cubrimiento y una alta capacidad de transmisión de información.
Estas fibras ópticas son normalmente utilizadas por los operadores de comunicaciones en el mundo para el despliegue de las redes ópticas de cubrimiento metropolitano, regional y nacional. Según la tecnología que se implemente para la transmisión de información, se pueden alcanzar distancias de miles de kilómetros y permitir enviar terabits de información. MEDIOS INALAMBRICOS Transportan señales electromagnéticas mediante frecuencias de microondas y radiofrecuencias que representan los dígitos binarios de las comunicaciones de datos. Como medio de networking, el sistema inalámbrico no se limita a conductores o canaletas, como en el caso de los medios de fibra o de cobre. Las tecnologías inalámbricas de comunicación de datos funcionan bien en entornos abiertos. Sin embargo, existen determinados materiales de construcción utilizados en edificios y estructuras, además del terreno local, que limitan la cobertura efectiva. Tipos de redes inalámbricas: IEEE estándar 802.11: comúnmente denominada Wi-Fi, se trata de una tecnología LAN inalámbrica (Red de área local inalámbrica, WLAN) que utiliza una contención o sistema no determinista con un proceso de acceso a los medios de Acceso múltiple con detección de portadora/Prevención de colisiones (CSMA/CA).
IEEE estándar 802.15: estándar de red de área personal inalámbrica (WPAN), comúnmente denominada "Bluetooth", utiliza un proceso de emparejamiento de dispositivos para comunicarse a través de una distancia de 1 a 100 metros.
Medios de transmisión De los siguientes medios de transmisión cable UTP, cable coaxial y fibra óptica, medio inalámbrico. Determine la composición, ventajas y usos .
Cable coaxial composición, ventajas.
El cable coaxial es un medio de transmisión relativamente reciente y muy conocido ya que es el más usado en los sistemas de televisión por cable. Físicamente es un cable cilíndrico constituido por un conducto cilíndrico externo que rodea a un cable conductor, usualmente de cobre. Es un medio más versátil ya que tiene más ancho de banda (500Mhz) y es más inmune al ruido. Es un poco más caro que el par trenzado aunque bastante accesible al usuario común. Encuentra múltiples aplicaciones dentro de la televisión (TV por cable, cientos de canales), telefonía a larga distancia (puede llevar 10.000 llamadas de voz simultáneamente), redes de área local (tiende a desaparecer ya que un problema en un punto compromete a toda la red). Tiene como características de transmisión que cuando es analógica, necesita amplificadores cada pocos kilómetros y los amplificadores más cerca de mayores frecuencias de trabajos, y hasta 500 MHz; cuando la transmisión es digital necesita repetidores cada 1 Km y los repetidores más cerca de mayores velocidades transmisión. La transmisión del cable coaxial entonces cubre varios cientos de metros y transporta decenas de Mbps. Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable. Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación. Para señales analógicas se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro. El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre. Rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente).
El núcleo de conducción y la malla de hilos deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando dos hilos de conducción o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido de un fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el resultado no es tan dramático, y a menudo casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un fallo en el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos. Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, Teflón o plástico) rodea todo el cable. El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado. La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento poco sofisticado. Ventajas
La protección de las señales contra interferencias eléctricas debida a otros equipos, fotocopiadoras, motores, luces fluorescentes, etc. Puede cubrir distancias relativamente grandes, entre 185 y 1500 metros dependiendo del tipo de cable usado. Menos susceptible a interferencias y ruidos que el cable de par trenzado y puede ser usado a mayores distancias que éste Puede soportar más estaciones en una línea compartida. Es un medio de transmisión muy versátil con un amplio uso
Fibra óptica: composición, ventajas y usos.
La fibra óptica está basada en la utilización de ondas de luz para transmitir información binaria. La fibra óptica es un sistema de traslado de información que se utiliza normalmente en las telecomunicaciones; es un alambre bastante delgado compuesto por materiales transparentes, plásticos o vidrio. Mediante la fibra óptica se trasladan pulsos de luz que son los que simbolizan los datos que se van a transmitir. El haz luminoso que se utiliza permanece encerrado por completo y se difunde mediante el núcleo de la fibra teniendo un ángulo de reflexión mayor al ángulo límite de reflexión total. El haz luminoso se puede producir mediante un láser o un LED. Los circuitos de fibra óptica son hilos cristalinos con un grosor semejante al de un cabello humano, esta medida puede variar entre 10 y 300 micrones. Estos circuitos trasladan mensajes mediante haces de luz que van de un extremo del circuito al otro. Aunque el circuito tenga curvaturas, el mensaje se podrá enviar sin ninguna interrupción.
Al agregar una fuente de luz en un extremo de la fibra óptica y un detector en el otro extremo disponemos de un sistema de transmisión de datos unidireccional. El medio de transmisión consiste básicamente en dos cilindros coaxiales de vidrios transparentes y de diámetros muy pequeños. El cilindro interior se denomina núcleo y el exterior se denomina envoltura, siendo el índice de refracción del núcleo algo mayor que el de la envoltura. En la superficie de separación entre el núcleo y la envoltura se produce un fenómeno de reflexión total de la luz. La envoltura, al poseer un menor índice de refracción mantiene toda la luz en el interior. Finalmente una cubierta plástica delgada impide que cualquier rayo de luz del exterior penetre en la fibra. Varias fibras suelen agruparse en haces protegidos por una funda exterior. Dentro de sus características generales se encuentran las coberturas más resistentes. El recubrimiento especial es alargado a presiones altas directamente por encima del núcleo del cable, de esta forma se van a obtener aristas helicoidales en la parte interna del recubrimiento especial del cable. El recubrimiento incluye un 25% más de material que los recubrimientos de un cable convencional. Normalmente en la parte interna del recubrimiento se coloca un gel, una vez que este gel se asienta, va a formar canales que hacen que el agua se escurra y no se quede estancada dentro del cable, es así como se tendrá una mayor vida útil de la fibra sobre todo en entornos húmedos. Otra de las características generales es el empaquetado de alta densidad. Este consiste en introducir una mayor cantidad de fibras dentro de un cable que tenga el menor diámetro posible. Todo esto con el fin de obtener una instalación más fácil y rápida, además de que el cable pueda soportar grandes dobleces. Existen tres formas diferentes de transmisión de la luz:
Monomodo: En este caso la fibra es tan delgada que la luz se transmite en
línea recta. El núcleo tiene un radio de 10 µm y la cubierta de 125 µm. Multimodo: La luz se propaga por el interior del núcleo incidiendo sobre su superficie interna, como si se tratara de un espejo. El núcleo tiene un radio de 100 µm y la cubierta de 140 µm. Multimodo de índice gradual : La luz se transmite por el interior del núcleo mediante una refracción gradual. Esto es debido a que el núcleo se construye con un índice de refracción que va en aumento desde el centro a los extremos. Suele tener el mismo diámetro que las fibras Multimodo.
La velocidad de transmisión es muy alta, pudiendo llegar hasta 1 Gbit/seg. Además permite que la atenuación sea mínima, con lo que la señal puede transmitirse a longitudes mayores que con cable de par trenzado o coaxial, y no es interferida por ondas electromagnéticas. Sin embargo, su instalación y mantenimiento tiene un coste elevado. Habitualmente se emplea cuando es necesario cubrir largas distancias o la cantidad de información es alta.
Ventajas
Baja atenuación Gran ancho de banda Peso y tamaño reducido Mucha flexibilidad Aislamiento eléctrico entre terminales Ausencia de emisión de radiación Buena relación costo mantenimiento
Antenas Relacione tres tipos de antenas e indique importancia uso y patrones de radiación.
Características de las antenas: Una antena es un dispositivo hecho para transmitir (radiar) y recibir ondas de radio (electromagnéticas). Existen varias características importantes de una antena que deben de ser consideradas al momento de elegir una específica para su aplicación: Patrón de radiación Ganancia Directividad Polarización Patrones de Radiación: El patrón de radiación de una antena se puede representar como una gráfica tridimensional de la energía radiada vista desde fuera de esta. Los patrones de radiación usualmente se representan de dos formas, el patrón de elevación y el patrón de azimuth. El patrón de elevación es una gráfica de la energía radiada por la antena vista de perfil. El patrón de azimuth es una gráfica de la energía radiada vista directamente desde arriba. Al combinar ambas gráficas se tiene una representación tridimensional de cómo es realmente radiada la energía desde la antena. Tipos de antenas Hay varios tipos de antenas. Los más relevantes para aplicaciones en bandas libres son:
Antenas Dipolo Antenas Dipolo multi-elemento Antenas Panel Plano (Flat Panel) Antenas parabólicas (plato parabólico) Antenas Dipolo:
Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover alrededor de 45 grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la mitad. Otras antenas de dipolo pueden tener diferentes cantidades de variación vertical antes que sea notable la degradación. A partir del patrón de azimuth se ve que las antenas operan igualmente bien en 360 grados alrededor de la antena. Físicamente las antenas dipolo son cilíndricas por naturaleza, y pueden ser ahusadas o con formas especificas en el exterior para cumplir con especificaciones de medidas. Estas antenas son usualmente alimentadas a través de una entrada en la parte inferior, pero también pueden tener el conector en el centro de la misma.
Antenas Dipolo Multi-Elemento:
Las antenas multi-elemento tipo dipolo cuentan con algunas de las características generales del dipolo simple. Cuentan con un patrón de elevación y azimuth similar al de la antena dipolo simple. La diferencia más clara entre ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos en la construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias, lo cual permite diseños con características físicas similares, múltiples antenas de dipolo son muy direccionales en el plano vertical. Debido a que la antena de dipolo radia igualmente bien en todas las direcciones del plano horizontal, es capaz de operar igualmente bien en configuración horizontal. Antenas Panel Plano (Flat Panel): Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma cuadrada o rectangular. y están configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo Flat Panel son muy direccionales ya que la mayoría de su potencia radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical, se puede ver la Directividad de la antena Flat Panel. Las antenas Flat Panel pueden ser fabricadas en diferentes valores de ganancia de acuerdo a su construcción. Esto puede proveer excelente Directividad y considerable ganancia.
Antenas Parabólicas:
Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de elementos múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato reflector con la forma de una parábola para enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parábola también funciona para capturar la energía radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir, la antena parabólica es muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y enfocarla en una sola dirección, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta ganancia. Ejercicios prácticos Ejercicio 1
Un cable coaxial tiene una capacitancia de 80 nF/m y una impedancia característica de 50 Ω. Calcule la inductancia de una longitud de 1 m.
= √ = = = 50 ∗ 80 ∗ 10−/ = 200/ Ejercicio 2
Se requiere que un transmisor entregue 100 W a una antena a través de un cable coaxial de 50m con una pérdida de 4 dB/100 m. ¿Cuál debe ser la potencia de salida del transmisor, suponiendo que la línea está adaptada? Perdida en desiveles es
4 () = 50 ∗ 100
= 2
Entonces
La relación entre la potencia de entrada y de salida es
2 = 10 = 1.22 = 1.22 ∗ 100 = 122
La potencia del transmisor debe ser
Ejercicio 3
Calcule la longitud de un dipolo de media onda para una frecuencia de operación de 30 MHz. Donde
=
longitud de un dipolo de media onda en metros
= 142. 5
=
Frecuencia de operación en mega Hertz
Entonces
= 142. 5 = 142.30 5 = 4.75
Ejercicio simulado
Desarrolle la simulación con el uso de packet tracert: en cada caso indique el tipo de medio de transmisión utilizado, sus características generales. Conecte dos computadores, un PC con un switch, un PC con router, switch y router indique en el informe el tipo de cable utilizado. Conecte dos switches con fibra óptica, un equipo inalámbrico con un portátil. Un pc con switch Medio de transmisión LAN Cable cobre directo
Dos switch Cable fibra óptica Medio de transmisión LAN
Simulación medio de trasmisión LAN
Medio de transmisión LAM Los medios de transmisión son las vías por las cuales se comunican los datos. Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio o soporte físico, se pueden clasificar en
dos grandes grupos: medios de transmisión guiados o alámbricos. Medios de transmisión no guiados o inalámbricos.
BIBLIOGRAFÍA
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