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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDADAD CULHUACAN TESIS INSTALACIÓN, ADMINISTRACIÓN DE CABLEADO ESTRUCTURADO Que como prueba escrita de su examen Profesional para obtener el Título de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica Presenta: Asesor: México D.F Octubre 2013. Salvador Cuevas Bustos Ing. Gustavo Mendoza Campeche M. en C. Diana Salomé Vázquez Estrada ÍNDICE PAG. INTRODUCCIÓN GENERAL 1 CAPITULO 1 ESTANDARIZACIÓN DE CABLEADO ESTRUCTURADO 3 1.1 ¿QUE ES UNA RED DE COMPUTADORAS? 3 1.2 ¿QUE ES UNA RED TIPO LAN? 5 1.3 CABLEADO ESTRUCTURADO 7 1. 4 BENEFICIOS DE UN SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO 11 1.5 EL MODELO OSI 14 1.6 TOPOLOGÍA 18 1.6.1 TOPOLOGÍA TIPO BUS 19 1.6.2 TOPOLOGÍA TIPO ANILLO 21 1.6.3 TOPOLOGÍA TIPO MALLA 22 1.6.4 TOPOLOGÍA TIPO ESTRELLA 24 1.6.5 TOPOLOGÍA JERÁRQUICA 25 1.6.6 TOPOLOGÍA CELULAR 27 1.7 SISTEMAS DEL CABLEADO ESTRUCTURADO 27 1.8 PRODUCTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE CABLEADO 29 1.9 SUBSISTEMAS O MÓDULOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE CABLEADO 30 CAPITULO 2 SELECCIÓN Y NORMATIVIDAD PARA CABLEADO ESTRUCTURADO 36 2.1 TIPOS DE CABLES 36 2.2 EL CABLE COAXIAL 38 2.3 EL CABLE PAR TRENZADO 45 2.3.1 TIPOS DE CABLE PAR TRENZADO 47 2.4 FIBRA ÓPTICA 50 2.4.1 TIPOS DE FIBRA ÓPTICA 53 2.5 NORMAS PARA CABLEADO ESTRUCTURADO 58 2.6 ¿QUÉ ES LA CERTIFICACIÓN? 59 2.7 ESTÁNDARES DE RED 61 2.8 ESTÁNDAR ANSI/TIA/EIA-568-A 66 2.9 ESTÁNDAR ANSI/TIA/EIA-569 67 2.10 ESTÁNDAR ANSI/TIA/EIA 570 73 2.11 ESTÁNDAR ANSI/TIA/EIA 607 74 CAPITULO 3 ESTRUCTURA DEL CABLEADO Y CANALIZACIÓN 76 3.1 CABLEADO HORIZONTAL 76 3.2 CABLEADO VERTICAL 88 3.2.1 ESTRUCTURA DEL CABLEADO VERTICAL 89 3.3 CABLEADO DE ACOMETIDA 94 3.4 CUARTO DE TELECOMUNICACIONES 97 3.5 CANALIZACIONES 101 3.6 CANALIZACIONES VERTICALES 107 3.7 CANALIZACIONES HORIZONTALES 108 3.8 PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN (CANALIZACIONES) 110 3.9 CANALIZACIONES Y ESPACIOS DEL ÁREA DE TRABAJO 112 http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml CAPITULO 4 INSTALACIÓN Y ADMINISTRACIÓN 116 4.1 ASPECTOS GENERALES 116 4.2 TIERRA FÍSICA 118 4.3 PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN (CABLEADO) 138 4.4 PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN (HARDWARE DE CONEXIÓN) 141 4.5 ÁREA DE TRABAJO 148 4.6 ADMINISTRACIÓN 156 4.7 ADMINISTRACIÓN DE CABLEADO 157 4.8 ADMINISTRACIÓN DE LAS CANALIZACIONES 163 4.9 ADMINISTRACIÓN DE ESPACIOS 166 4.10 DOCUMENTOS DE ADMINISTRACIÓN 168 CAPITULO 5 PARAMETROS DE MEDICIÓN 172 5.1 EQUIPO DE PRUEBA 172 5.2 PRUEBAS DE PAR TRENZADO BALANCEADO 174 5.3 PARÁMETROS DE CABLEADO DE PAR TRENZADO BALANCEADO 180 5.3.1 PARÁMETROS DE DIAFONÍA (CROSSTALK) 181 5.4 REQUISITOS DE PRUEBA 184 5.5 PRUEBAS DE FIBRA ÓPTICA 186 5.6 PROBADORES DE CAMPO CALIFICADOS 198 CONCLUSIONES 205 BIBLIOGRAFÍA 208 GLOSARIO 210 ACRÓNIMOS219 ANEXO DATOS TÉCNICOS 221 7 INTRODUCCIÓN GENERAL La optimización en el uso de los sistemas informáticos es uno de los elementos de interacción y desarrollo que rige los destinos de la ciencia informática en la actualidad. Es por ello que la aparición de las plataformas de interconexión de equipos de computación o redes informáticas, resultan ser uno de los elementos tecnológicos más importantes al momento de definir un sistema informático en una organización determinada. Hoy por hoy, las ventajas en el uso de las redes de área local (Local Area Network), son unos de los avances mayormente aceptados por los consumidores informáticos a nivel mundial, al punto de que hasta a nivel doméstico se están considerando. Si queremos realizar un control en red necesitamos que nuestra instalación posea un buen sistema de cableado. Este cableado se puede realizar de muchas maneras, pero la más adecuada por sus ventajas es la de las comunicaciones; realizándose las mismas de una forma rápida fiable, porque la instalación cumple en todo momento la normativa exigida. 1. Rápidas reparaciones; ya que podemos encontrar antes cualquier avería. 2. Más fácil mantenimiento, debido a que se conoce la instalación al detalle. 3. Mejor adaptación a los futuros cambios y ampliaciones de la instalación. 4. Estos se prevén a la hora de dimensionarla, lo cual nos proporciona también un costo menor de la ampliación. El concepto de cableado estructurado hace referencia a la forma cableado estructurado. Frente a un cableado convencional el estructurado nos proporciona: 8 Mejor funcionamiento de realizar el cableado de las instalaciones atendiendo una serie de pasos que no organizan la instalación y que nos permiten seguir en todo momento con la normativa vigente. Para comenzar este tipo de instalaciones debemos tener claro el tipo de elementos a utilizar, las opciones posibles y el porqué de su elección. En el apartado de certificación, que es el último a realizar en nuestra instalación, se distinguen dos bloques: Control visual. - En el control visual, como su nombre indica, se procede a realizar una revisión de la instalación cuando ésta se encuentra en la última fase de realización. Se controla, sobre todo, el tendido del cable y la realización correcta de las conexiones. Certificación del cableado. - Cuando se realiza la certificación del cableado propiamente dicha se procede a realizar una prueba mediante un aparato certificador de la instalación. Con la certificación, el instalador se cerciora de que el sistema de cableado va a funcionar a pleno rendimiento. Se certifican los enlaces y los puntos de conexión. Se debe comprobar que los cordones, rosetas, pach panel, etc. están certificados con la categoría exigida. Las certificaciones se suelen realizar por empresas diferentes a las que realizan los montajes, así que como instaladores debemos comprobar que el aparato certificador ha sido revisado y que se realizan las certificaciones con los autotest apropiados de acuerdo con la normativa. Toda la información se debe reflejar en un documento, con el procedimiento de control y las bases de datos de los cables y las redes. El presente trabajo documenta la experiencia de diseño y configuración así como los pasos a seguir para lograr la certificación del cableado estructurado de una red de área local, a fin de complementar de manera efectiva el proceso de formación profesional como Ingenieros en Electrónica y Comunicaciones. 3 CAPITULO 1 ESTANDARIZACIÓN DE CABLEADO ESTRUCTURADO Los constantes avances y cambios tecnológicos obligan a la integración de la informática y de las telecomunicaciones, es por eso que nace el concepto de redes de computadores y de telecomunicaciones que no es más que la integración de dos unidades de procesamiento de información. Por lo que es necesario implementar una disposición física de equipos de comunicaciones que permitan el uso de recursos en forma compartida empleando procedimientos en base a estándares establecidos por instituciones que nos permita crear sistemas de redes de datos eficientes. . 1.1 ¿QUE ES UNA RED DE COMPUTADORAS? Conjunto de 2 o más computadoras, que a través de un medio, se unen con el propósito de compartir recursos e intercambiar información. “Una red se puede definir como un conjunto de componentes tanto de hardware como de software que al ser conectados entre sí pueden ser compartidos.” Al hacer referencia a las redes de cómputo se tiene que esto es un concepto vago usado para describir la forma en la que las computadoras pueden conectarse entre sí para intercambiar recursos e información. Adecuadamente planeada su operación, una red aumenta la productividad de las computadoras que ya se tengan en operación. Si no se planea suficientemente, una red puede ser pérdida de tiempo o de información. La más simple de las redes está constituida por dos computadoras, permitiéndoles compartir archivos e impresoras. Una red mucho más compleja conecta todas las computadoras de una empresa o compañía en el mundo. Para compartir impresoras basta con un conmutador, pero si se desea compartir eficientemente archivos y ejecutar aplicaciones de red, hace falta tarjetas de interfaz de red (NIC, Netware Interface Cards) y cables para conectar los sistemas. Aunque se puede utilizar diversos sistemas de interconexión vía los puertos series y paralelos, estos sistemas baratos no ofrecen la velocidad e integridad que necesita un 4 sistema operativo de red seguro y con altas prestaciones que permita manejar muchos usuarios y recursos. Debido a la gran variedad de elementos que intervienen en un proyecto como éste, conviene tener ayuda de expertos y reunir suficiente información técnica para facilitar el proceso de selección e instalación. Al inicio de operaciones, es aconsejable planear sesiones de capacitación para las personas que operarán el sistema y para aquel individuo designado como administrador de la red. El administrador de la red mantiene los archivos, los recursos y los respaldos, así como previene eventualidades de consecuencia fatales siguiendo ciertos procedimientos de seguridad. Cada día es más sencillo para un administrador de red lograr sus metas, debido a la aparición de numerosos programas de utilerías, diagnósticos, respaldos, etc., que pueden ser programados para ejecución automática. Una vez instalada la conexión se ha de instalar el sistema operativo de red (NOS, Network Operating System). Hay dos tipos básicos de sistemas operativos de red: Punto a punto y con servidor dedicado. En general, existen cuatro tipos de redes clasificadas principalmente por su cobertura geográfica. A continuación se mencionan estos tipos de redes: LAN.- Red de Área Local (Local Area Network) MAN.- Red de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network) WAN.- Red de Área Amplia (Wide Area Network) GAN.- Red de Área Global (Global Area Network) 5 Redes LAN. Las redes de área local (Local Area Network) son redes de computadoras cuya extensión es del orden de entre 10 metros a 1 kilómetro. Son redes pequeñas, habituales en oficinas, colegios y empresas pequeñas, que generalmente usan la tecnología de broadcast, es decir, aquella en que a un sólo cable se conectan todas las máquinas. Como su tamaño es restringido, el peor tiempo de transmisión de datos es conocido, siendo velocidades de transmisión típicas de LAN las que van de 10 a 100 Mbps (Mega bits por segundo). Redes MAN. Las redes de área metropolitana (Metropolitan Area Network) son redes de computadoras de tamaño superior a una LAN, soliendo abarcar el tamaño de una ciudad. Son típicas de empresas y organizaciones que poseen distintasoficinas repartidas en un mismo área metropolitana, por lo que, en su tamaño máximo, comprenden un área de 1 a 10 kilómetros. Redes WAN. Las redes de área amplia (Wide Area Network) tienen un tamaño superior a una MAN, y consisten en una colección de host o de redes LAN conectadas por una subred. Esta subred está formada por una serie de líneas de transmisión interconectadas por medio de routers, aparatos de red encargados de rutear o dirigir los paquetes hacia la LAN o host adecuado, enviándose éstos de un router a otro. Su tamaño puede oscilar entre 100 y 1000 kilómetros. 1.2 ¿QUE ES UNA RED TIPO LAN? Una red local es un sistema de comunicación de datos que permite que un número de dispositivos de tratamiento de la información independientes se comuniquen entre ellos con las siguientes características: Área moderada (una oficina, un almacén, una universidad). Canal de comunicación de capacidad media-alta. Probabilidad de error baja en los mensajes internodo. 6 Las áreas de aplicación caen en una o más de las siguientes categorías: datos, voz y gráficos. Los objetivos primordiales de la red local son: Debe asegurar la compatibilidad de productos diseñados y fabricados por empresas distintas. Debe permitir la comunicación de nodos de bajo costo y ser ella misma un elemento de bajo costo. Debe estar estructurada en niveles de forma que un cambio en un nivel sólo afecte al nivel cambiado. Las prestaciones funcionales de tipo general son las siguientes: La red local debe dar el servicio de enviar a una o más direcciones de destino unidades de datos al nivel de enlace. En una red local las comunicaciones se realizan entre procesos que tienen el mismo nivel (comunicación entre entes que están en los mismos niveles estructurales). En cuanto a las características físicas de las redes locales, deberán satisfacer los siguientes objetivos funcionales: Transparencia de datos. Los niveles superiores deberán poder utilizar libremente cualquier combinación de bits o caracteres. Posibilidad de comunicación directa entre dos nodos de la red local sin necesidad de almacenado y reenvío a través de un tercer nodo de la red, excepto en los casos en los que es necesario el uso de un dispositivo intermedio por razones de conversión de codificación o cambio de clase de servicio entre los dos dispositivos que intercambian información. Las redes locales deben permitir la adición y supresión de nodos de la red de forma fácil, de manera que la conexión o desconexión de un nodo pueda realizarse en línea con posible fallo transitorio de corta duración. 7 Siempre que los nodos compartan recursos físicos de la red, tales como ancho de banda del medio físico, accesos al medio, accesos multiplexados, etc. La red local dispondrá de mecanismos adecuados para garantizar que los recursos sean compartidos de forma justa por los distintos nodos. 1.3 CABLEADO ESTRUCTURADO El cableado es el medio físico a través del cual se interconectan dispositivos de tecnologías de información para formar una red se refiere a los alambres que conectan las computadoras de manera individual o grupos de computadores y terminales a una red. El cableado es utilizado en redes como un medio de transmisión bruto, el cual cumple la función de trasladar bits (datos) de un lugar a otro, existen varios tipos de cables con los cuales se puede efectuar la transmisión de datos o información, dependiendo del cable utilizado se maneja la topología de la red y sus componentes. El cable se instala normalmente en edificios por intermedio de canaletas o tubos subterráneos, los cables metálicos y coaxiales utilizan el cobre como principal material de transmisión para las redes, los cables metálicos están formados por hilos de par trenzado. El cable de fibra óptica se encuentra disponible con filamentos sencillos o múltiples, de plástico o de fibra de cristal. Aunque el cableado pueda ser el elemento más simple de la red puede ser el más costoso, comprometiendo el 50% del presupuesto total. El cableado también puede ser la mayor fuente de problemas que se presentan en la misma, tanto en su instalación como en su mantenimiento, por lo tanto al hacer la operación el cableado debe ser tomado en serio, ya que una mala elección o mala instalación puede ocasionar pérdidas en el futuro o probablemente usted no tenga la oportunidad de volver hacer esta inversión nuevamente. El cableado seleccionado para una red debe ser capaz de transmitir cantidades masivas de información a grandes velocidades y a través de grandes distancias. http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBRE http://www.monografias.com/trabajos14/opticatp/opticatp.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtml http://www.monografias.com/trabajos13/clapre/clapre.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml http://www.monografias.com/trabajos12/cntbtres/cntbtres.shtml 8 Esta capacidad es llamada "alto ancho de banda", que es importante para la transmisión de multimedia a través de la red. Un sistema de cableado estructurado es la infraestructura destinada a transportar las señales de un emisor hasta el correspondiente receptor. Es un sistema pasivo y está diseñado para soportar, sin degradación, transmisiones de voz, datos, imágenes, dispositivos de control, de seguridad, detección de incendios, etc. Toda esta gama de elementos viajan a través de un mismo tipo de cable. En algunos casos especiales se puede transportar voltajes de hasta 24 volts (cámaras de video o circuito cerrado de TV). Para que se comporte como un verdadero sistema, una instalación de cableado estructurado debe contar con toda la línea de productos (desde el tipo de cable a utilizar hasta los adaptadores terminales) que aseguren la conectividad y operación de cualquier tipo de aplicación. Se entiende por aplicación, al diseño de ingeniería que define que tipo de cable es el más adecuado para conectar al cableado un equipo o sistema (de cómputo, seguridad, control, telefónico, etc.), qué adaptadores o “baluns” se deben colocar para asegurar que las señales mantengan sus características técnicas, determinar las distancias máximas a las cuales se pueden conectar los equipos terminales, etc. Existen diferentes tipo de aplicaciones algunas de las cuales se mencionan a continuación: Para sistemas de cómputo como son multiusuarios y sus respectivas terminales “brutas”, redes Token Ring o Ethernet, Sistemas AS-400, IBM 3270, IBM 36/38, Wang, Unisys, transmisión de señales de video como son sistemas de televisión VHF/UHF, televisión por cable o circuito cerrado de Televisión CCTV, sistemas de telefonía PBX/PABX con extensiones análogas o digitales, sistemas de alarma contra incendios, controles de accesos, supervisión de equipos electromecánicos (motobombas, ascensores, etc.), control de iluminación, detectores de movimiento, etc. Otro punto importante que se debe tener en cuenta es que el proveedor de un sistema de cableado cuente con la línea completa de productos, por cuanto esto asegura que todos los elementos que lleguen a instalarse en una aplicación, estén debidamente probados en http://www.monografias.com/trabajos10/mmedia/mmedia.shtml 9 laboratorio y verificado su comportamiento de forma conjunta. En muchos casos, se hacen instalaciones en las cuales los componentes de una aplicación son suministrados por diferentes proveedores y, a pesar de que cada uno de estos componentes individualmente cumplen con las normas, presentan fallas al funcionar como una aplicación completa. Otra característica importante de un sistema de cableado es que sea un sistema abierto.Esto es que a él, se puedan conectar y poner en operación, cualquier sistema telefónico, de datos, etc. sin importar quién es su fabricante. Esto asegura que la base instalada con que cuenta la entidad o empresa que adopte esta tecnología se pueda utilizar y resguarde de esta manera la inversión que tenga en tecnología. Un sistema de cableado debe cumplir con las normas y estándares definidos por la ANSI/EIA/TIA indicadas en sus boletines 568, 568A, 569, 570. Así mismo debe soportar los diferentes estándares de la industria como son IEEE 802.5, IEEE 802.3, ANSI X3T9, TP-PMD, EIA-232-D, EIA-422-A, EIA-423-A, EIA 478, EIA-464-1, NTSC, PAL, SECAM, RGB video, etc. El diseño de un sistema de cableado se debe realizar como un sistema completo, integrando la totalidad de aplicaciones definidas, de manera modular, considerando el cumplimiento de normas y estándares, con la flexibilidad tal que ofrezca ahorros en tiempo y dinero, con proyecciones de crecimiento y con la capacidad de soportar aplicaciones y tecnologías futuras. Un sistema de cableado estructurado es físicamente, una red de cable única y completa. Con combinaciones de alambre de cobre (de pares trenzados sin blindar - UTP), cables de fibra óptica, bloques de conexión, cables terminados en diferentes tipos de conectores, adaptadores o “baluns”, etc., se cubre la totalidad del edificio o lugar al cual se le habilitarán los servicios que correrán a través del sistema. Una instalación de cableado estructurado debe estar totalmente identificada de acuerdo con las normas. Es así como, dependiendo del sistema que se conecte al cableado o del lugar de procedencia de la señal, se deberá identificar con un color específico: azul para el puesto de trabajo (salidas de información de cada piso), amarillo para módems o equipos auxiliares, blanco para conexiones verticales, etc. 10 Por otra parte, cada punto de información instalado en el edificio debe identificarse con un número único, tanto en los tableros de conexión como en la salida final. De esta manera se sabe con certeza, en cualquier momento, la ubicación física de cada una de ellas. Este punto es muy importante para los sistemas de seguridad y control, pues cuando un sensor de movimiento o un detector de humo se activa, gracias a la identificación única de la salida de información a la cual está conectado, se sabe con exactitud en qué lugar del edificio se está presentando la emergencia. Dentro de la documentación que se debe elaborar para un sistema de cableado están los diagramas de conexión de cada armario, los planos de cada piso con la ubicación final de cada salida de información, plano de distribución vertical dentro del edificio, plano de conexión entre edificios. Por otra parte están las cartillas en las cuales se indican los números con los cuales se ha identificado cada salida de información por piso y por armario. Toda esta información será la herramienta de trabajo con la cual el administrador del sistema podrá realizar las modificaciones o ajustes al sistema así como su actualización. Uno de los componentes principales de un sistema de cableado, es el tipo de cable a utilizar. Dentro del proceso de análisis de necesidades requerido para un diseño adecuado, se determinan los diferentes sistemas que se integrarán al sistema de cableado y determinar los volúmenes de información producidos. Se deben considerar los posibles crecimientos así como la probable migración a otras tecnologías. Se pueden tener cables de cobre multipares para distribución telefónica en las conexiones verticales, cables de fibra óptica 11 o de par trenzado en las conexiones verticales para datos, cables de fibra óptica para distribución horizontal en aplicaciones de multimedia, FDDI o ATM, etc. Variables como la distancia, el tipo de aplicación o el volumen de información nos ayudan a determinar el tipo de cable a utilizar. Fibra Óptica para grandes distancias o volúmenes de información (conexiones a kilómetros de distancia y volúmenes del orden de 650 MB/seg.) o cable de par trenzado sin blindar para volúmenes de información que van desde 10 MB/seg. Hasta 155 MB/seg. Y distancias de hasta 1800 metros (según el tipo de aplicación: 100 metros para Ethernet, 1800 metros para una terminal twin axial). 1.4 BENEFICIOS DE UN SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO Plan de distribución integrado: Desde la concepción misma del proyecto se analizan y diseñan las opciones que permiten un manejo integrado de todas las diferentes señales y servicios que se tendrán disponibles. Al integrar aplicaciones, se pueden utilizar un solo medio de distribución para llevar todos los cables que habilitarán las señales en cada salida de información. Arquitectura Abierta: Sin Importar quién es el proveedor de los computadores, hubs, conmutadores, etc. el cableado ofrece la misma conectividad y capacidad de transmisión. Solución integrada y modular: Las interconexiones entre armarios de piso y en el piso mismo, permiten muy fácilmente llevar una señal hasta el sitio deseado sin que esto implique una remodelación del área en la cual se pondrá a funcionar dicho servicio. Total funcionalidad y flexibilidad: El cableado estructurado conecta cada salida de información desde los armarios de piso hasta el puesto mismo de trabajo. Esto implica que cada recurso que se asigna a una salida está perfectamente definido y configurado para prestar el servicio adecuadamente. Con sistemas de cableado, se realiza una verdadera labor de planeación pues los servicios que se asignan están estudiados y analizados desde mucho tiempo antes de instalarse en la realidad, facilitando así su crecimiento posterior. El proceso de asignación de un servicio a una salida de información está basado en la reconexión de cables (puenteo) en los tableros de piso. Esto facilita la asignación de los mismos recursos a la persona que por cualquier razón debe cambiar de ubicación física 12 dentro del edificio. Siempre tendrá la misma extensión telefónica, la misma dirección de red, la misma salida de video, etc. sin importar que se encuentre hoy en el 1er. piso y que mañana sea trasladado a otro piso. Topología de red tipo estrella: Por su concepción, el cableado estructurado está diseñado de manera tal que permite instalar, conectar y poner en servicio inmediatamente, una red de computadores en una topología de estrella. Esta topología es la más segura y flexible de todas las topologías existentes, además de tener un alto grado de confiabilidad y seguridad en su funcionamiento. Sin embargo, el cableado estructurado permite sin ningún inconveniente, conectar cualquier tipo de red o de sistema de cómputo que tenga el usuario. Fácil administración del sistema por parte del Administrador del Sistema: Una vez que se ha instalado el sistema y ha sido capacitado el administrador, él directamente y sin dependencia alguna con el proveedor del cableado, puede reasignar los servicios que se encuentran disponibles en cada una de las salidas de información. Una vez terminada la instalación, se deja totalmente identificada y documentada con planos y manuales. El administrador no requiere de conocimientos técnicos especializados en el tema. Crecimiento manejable y administrable: Todo el crecimiento que la organización va a tener ha sido planeada con anticipación de manera que cuando realmente se vaya a crecer ya existen los ductos con capacidad de recibir nuevas ampliaciones cuando ya se haya agotado la capacidad adicional instalada en el momento inicial. Así mismo evita que se hagan instalaciones adicionales no controladas que descompensen los sistemas o que generen interferencias o errores. El crecimiento en los tableros es modular. Esto significa que adicionando bloques o paneles de conexión, se va ampliando el sistema sin interferircon lo ya instalado. Fácil control y acceso a la administración de la red del sistema por parte del administrador: Las redes de datos se pueden administrar muy fácilmente, especialmente si la topología adoptada es de estrella. Cuando un usuario se mueve de su ubicación física a otra, no se requiere reconfigurar su estación de red por cuando, al redireccionar su conexión se conservan vigentes todos los parámetros de configuración del equipo. Por otra parte, la topología en estrella evita que la red se caiga cuando una de las estaciones presenta problemas. Soporta: Voz, datos, imágenes, sonido, video, sensores y detectores, etc., en un mismo sistema: El mismo tipo de cable tiene la capacidad de transportar señales 13 de cualquier tipo. Esto implica que solamente tenemos que manejar un único tipo de inventario de material, las compras se simplifican al manejar una única referencia y es posible negociar precios preferenciales por compra en volumen. La capacidad del cable utilizado permitirá conectar y poner en servicio las nuevas tecnologías de comunicación que actualmente se encuentran en proceso de desarrollo y que se encontrarán en el mercado en los próximos 10 años. 1.5 EL MODELO OSI Una de las necesidades más acuciantes de un sistema de comunicaciones es el establecimiento de estándares, sin ellos sólo podrían comunicarse entre sí equipos del mismo fabricante y que usaran la misma tecnología. La conexión entre equipos electrónicos se ha ido estandarizando paulatinamente siendo las redes telefónicas las pioneras en este campo. Por ejemplo la histórica CCITT definió los estándares de telefonía: PSTN, PSDN e ISDN. Otros organismos internacionales que generan normas relativas a las telecomunicaciones son: ITU-TSS (antes CCITT), ANSI, IEEE e ISO. La ISO (International Organisation for Standarisation) ha generado una gran variedad de estándares, siendo uno de ellos la norma ISO- 7494 que define el modelo OSI, este modelo nos ayudará a comprender mejor el funcionamiento de las redes de ordenadores. El modelo OSI no garantiza la comunicación entre equipos pero pone las bases para una mejor estructuración de los protocolos de comunicación. Tampoco existe ningún sistema de comunicaciones que los siga estrictamente, siendo la familia de protocolos TCP/IP la que más se acerca. El modelo OSI describe siete niveles para facilitar los interfaces de conexión entre sistemas abiertos. 1.-Nivel físico 14 Define las normas y protocolos usados en la conexión. También define los cables y los conectores. Es decir es el encargado de formular las especificaciones de orden mecánico, eléctrico, funcional y de procedimientos que deben satisfacer los elementos físicos del enlace de datos. Mecánicas.- Se especifican detalles como conexiones físicas entre equipos, indicando la configuración de los conectores, tanto desde el punto de vista físico como lógico. Eléctricas.- Se especifican los niveles de señales para el envío de los bits. Además se indican características eléctricas de protección contra interferencias. Funcionales.- Se especifica los métodos para la activación, mantenimiento y desactivación de los circuitos físicos. De procedimientos.- Está integrado por el secuenciamiento de las operaciones que realizará todo el conjunto de elementos que intervienen en la transmisión física de datos. 2.- Nivel de enlace Gestiona las entradas/salidas como interfaz de la red. Este nivel lo integra la parte lógica de la comunicación que está compuesta por el conjunto de procedimientos para el establecimiento, mantenimiento y desconexión de circuitos para el envío de bloques de información. Controla la correcta transferencia de datos y gestiona los métodos necesarios para la detección y corrección de errores. Entre los distintos tipos de enlace tenemos: punto a punto, multipunto y enlace en bucle. Algunos protocolos de enlace son: protocolos orientados a carácter, protocolos orientados a bit, protocolos HDLC, entre otros. 3.-Nivel de red 15 Enruta los paquetes dentro de la red. Es el encargado de transportar los paquetes de datos y se compone de la información del usuario que proviene de los niveles superiores, para el establecimiento y control de la información. Este nivel controla la transmisión a través de los nodos de la red de comunicación, indicando el camino correcto que dichos paquetes deben tomar desde el punto de partida hasta su llegada a su respectivo destino. Para conseguir las transmisión de paquetes a través de los sucesivos nodos de una red se utilizan dos modelos de protocolos (datagrama y de circuito virtual). 4.-Nivel de transporte Comprueba la integridad de datos, ordena los paquetes, construye cabeceras de los paquetes, entre otras cosas. Realiza la transmisión de datos de forma segura y económica, desde el equipo emisor al equipo receptor. Las unidades de datos del protocolo de transporte (TPDU) son los elementos de información intercambiados cuando se mantiene una conexión. El TPDU está compuesto de una cabecera y datos. La cabecera contiene información dividida en los siguientes campos: La longitud, parte fija que indica el tipo de TPDU, información del destino y parte variable que contiene parámetros (No siempre existe). 5.- Nivel de sesión Gestiona la conexión entre los niveles más bajos y el usuario, es el interfaz de usuario de la red. Este nivel presenta un modo para el establecimiento de conexiones denominado sesiones, para la transferencia de datos de forma ordenada y para la liberación de la conexión. Permite la fijación de puntos de sincronización en el diálogo para poder repetir éste desde algún punto, la interrupción del diálogo con posibilidades de volverlo a iniciar y el uso de testigos (tokens) para dar turno a la transferencia de datos. 16 6.-Nivel de presentación Ofrece al usuario las posibilidades tales como transmisión de archivos y ejecución de programas. Controla los problemas relacionados con la representación de los datos que se pretendan transmitir. Esta capa se encarga de la preservación del significado de la información transportada. Cada ordenador puede tener su propia forma de representación interna de datos, por esto es necesario tener acuerdos y conversiones para poder asegurar el entendimiento entre ordenadores diferentes. 7.-Nivel de aplicación Las aplicaciones de software de red se ejecutan en este nivel. La capa de aplicación contiene los programas del usuario que hacen el trabajo real para el que fueron adquiridos los ordenadores. Controla y coordina las funciones a realizar por los programas de usuario, conocidos con el nombre de aplicaciones. Cada aplicación puede tener sus propias y particulares necesidades de comunicación, existiendo algunas cuyo objetivo es el de la comunicación a distancia. Estas últimas aplicaciones especializadas en comunicaciones son las de transferencia de archivos, correo electrónico y los terminales virtuales, entre otros. En resumen los objetivos básicos de este nivel son: Permitir el funcionamiento de aplicaciones por parte de los usuarios, dando las facilidades necesarias para efectuar operaciones de comunicación entre procesos, ofrecer ciertas aplicaciones especializadas en procesos típicos de comunicación. La comunicación según el modelo OSI siempre se realizará entre dos sistemas. Supongamos que la información se genera en el nivel 7 de uno de ellos, y desciende por el resto de los niveles hasta llegar al nivel 1, que es el correspondiente al medio de transmisión (por ejemplo el cable de red) y llega 17 hasta el nivel 1 del otro sistema, donde va ascendiendo hasta alcanzar el nivel 7. En este proceso, cada uno de los niveles va añadiendo a los datos a transmitir la información de control relativa a su nivel, deforma que los datos originales van siendo recubiertos por capas datos de control. Los niveles OSI se entienden entre ellos, es decir, el nivel 5 enviará información al nivel 5 del otro sistema (lógicamente, para alcanzar el nivel 5 del otro sistema debe recorrer los niveles 4 al 1 de su propio sistema y el 1 al 4 del otro), de manera que la comunicación siempre se establece entre niveles iguales, a las normas de comunicación entre niveles iguales es a lo que llamaremos protocolos. Este mecanismo asegura la modularidad del conjunto, ya que cada nivel es independiente de las funciones del resto, lo cual garantiza que a la hora de modificar las funciones de un determinado nivel no sea necesario reescribir todo el conjunto. En las familias de protocolos más utilizadas en redes de ordenadores (TCP/IP, IPX/SPX, etc.) nos encontraremos a menudo funciones de diferentes niveles en un solo nivel, debido a que la mayoría de ellos fueron desarrollados antes que el modelo OSI. 1.6 TOPOLOGÍA La manera de interconectar los distintos elementos de una red proporciona una primera visión de la estructura y comportamiento de ésta. A la configuración geométrica resultante se le denomina topología de esa red. La topología se refiere a la forma física de cómo se cablea (vías de comunicación) y se conectan las estaciones de trabajo (elementos de tratamiento de información) y además nodos de una red. Podemos considerar como elementos de tratamiento de información a las minicomputadoras, terminales, microcomputadoras, etc. y por otro lado a las vías de comunicación como los medios capaces de permitir la transmisión de la información, un ejemplo son las líneas telefónicas, cables, radioenlaces, etc. Los cuales también reciben el nombre de caminos físicos. Las redes se pueden 18 organizar en una gran variedad de formas. El cableado de red se caracteriza generalmente como un bus lineal, estrella o anillo; sin embargo, las redes reales, a medida que van cambiando y creciendo tienden a una combinación de éstas topologías. Las redes podrían clasificarse también como centralizadas (con una computadora central que recibe y transmite todo el tráfico) o distribuidas (donde todas las computadoras de la red reciben y transmiten datos). Las redes son construidas usando conexiones punto a punto y multipunto; estos dos tipos de conexiones describen cuántos dispositivos se conectan a un simple cable o a un medio de transmisión de un segmento. 1.6.1 TOPOLOGÍA TIPO BUS Relativamente la configuración en este tipo de topología es la más sencilla, debido a que todos los elementos están unidos por solo cable (incluyendo al servidor), y la información viaja en forma bidireccional. Por lo que es muy recomendable prevenir las colisiones. La topología en bus es fácil de instalar y requiere de menos cable que cualquiera de la demás. En este tipo de topología, las estaciones de trabajo se van conectando al bus con conectores tipo “T”, los cuales permiten derivar la señal hacia las tarjetas de red manteniendo la continuidad del cable. También se requiere que es cada uno de los extremos del bus se conecte un terminador, los cuales deben tener la misma impedancia del cable. Un ejemplo práctico de estos terminadores en cuanto se utiliza una tarjeta de red Ethernet, utilizando cable coaxial, por lo que en este caso el terminador deberá ser de 50 Ω. La principal limitación de la topología en bus, es que solo existe un solo canal de comunicaciones para todos los dispositivos de la red, esto trae con consecuencia que si este canal llega a fallar, ya sea que se fracture o tenga una mala conexión, toda la red, deja de funcionar. Actualmente existen conmutadores que permiten rodear un nodo en caso de que este llegara a fallar. Es relativamente fácil, controlar el flujo de tráfico entre 19 los distintos ETD, ya que la forma de interconexión del bus permite que todas las estaciones reciban todas las transmisiones, es decir, una estación puede difundir la información a todas las demás. Una topología de red física de bus, típicamente usa un cable a lo largo, llamado “backbone”. Los cables pequeños (llamados drop cables) se pueden conectar al backbone usando conectores tipo “T”. El backbone se terminará de ambos lados por medio de terminadores (dispositivos mecánicos que cierran la señal eléctrica). La mayoría de la topologías de bus permiten a las señales eléctricas o electromagnéticas viajen en ambas direcciones. Sin embargo cuando un bus es usado unidireccionalmente la señal pasa sólo por un lado de los dispositivos. Para completar la ruta existen terminadores especiales usados para enviar la señal en la dirección opuesta. Figura 1.1 Red LAN Topología tipo bus Ventajas: Usa estándares establecidos, relativamente sencillos de instalar. Requiere menos medios que otras topologías. Es barata y fácil de instrumentar. Simplicidad de instalación. 20 Desventajas: Difícil de reconfigurar, especialmente cuando la distancia o el número de conectores son el nivel máximo permitido. Todas las unidades son afectadas por la falla de algún medio. Es la topología más sensible a fallas. No soporta un gran número de usuarios. 1.6.2 TOPOLOGÍA TIPO ANILLO Como su nombre lo indica, la topología en anillo tiene la forma o topología circular física de un anillo. Cada dispositivo se conecta directamente al anillo. Las estaciones se conectan físicamente en un anillo, terminando el cable en la misma estación de donde se originó. Esto hace que sea más difícil de instalar, ya que cada estación repite activamente todos los mensajes, la falla de una estación rompe el anillo, causando que toda la red se apague. En la actualidad la topología de anillo ha dejado de ser popular; cediendo su paso a la topología de anillo modificado o anillo estrella; en la cual la falla de una estación no significa la caída de la red. Las señales eléctricas o electromagnéticas son transmitidas típicamente de dispositivo a dispositivo en una sola dirección. Cada dispositivo incorpora un recibidor de señales de entrada y un transmisor para el cable de salida. Las señales son repetidas o regeneradas a cada dispositivo por lo que la degradación es mínima. 21 Figura 1.2 Red LAN Topología tipo anillo Ventajas: Las fallas de cable son fácilmente identificadas. Los anillos modificados pueden ser muy tolerantes a fallas especialmente si los cables no son colocados en sitios de falla. Soporta altas velocidades de transmisión. Ahorro de cable. Gran flexibilidad para incrementar el número de estaciones. Desventajas: Mayor dificultad para instalar y reconfigurar que la topología de bus. Fallas en el medio en sentidos unidireccionales (anillos sencillos) causan falla completa en la red. Las fallas son corregidas por personal especializado. El flujo se ve limitado por el ancho de banda del medio de transmisión. Si el número de estaciones se incrementa demasiado, el retardo total puede ser excesivo para algunos casos, “cada estación introduce un retardo”. 1.6.3 TOPOLOGÍA TIPO MALLA Una red de malla tiene conexiones punto a punto entre cada dispositivo de la red. Las redes con topología en malla son más grandes e importantes que cualquiera de los otros tipos de topologías existentes, esto se debe a la disponibilidad ya que con estas redes, se puede lograr el máximo aprovechamiento de las líneas de transmisión. Esta topología puede soportar tráfico elevado de datos con retardos mínimos de tiempo, debido a que se tienen varias rutas para el flujo de la información. Esta topología no se puede aplicar a estaciones de trabajo localizadas a grandes distancias entre sí. Para esta topología en particular presenta una relativa inmunidad a los problemas de embotellamiento y averías, gracias a lamultiplicidad de caminos que ofrece a través de los distintos ETD y ECD, es posible orientar el tráfico por trayectorias alternativas en caso de que algún nodo se encuentre averiado u ocupado. Cada dispositivo requiere una interfase para conectarse a cada uno de los dispositivos de la red, la topología de red en malla no es usada comúnmente en la práctica. A menos que cada estación mande señales frecuentemente a 22 cada una de las demás estaciones, se desperdicia en exceso una gran cantidad de ancho de banda. Sin embargo las redes en malla son extremamente tolerantes a las fallas, y cada unión provee capacidad garantizada. Típicamente, usamos topologías en malla en una red híbrida con sólo los más largos o más importantes sitios a interconectar. Figura 1.3 Red LAN Topología tipo malla Ventajas: Fácil para aislar problemas y corregirlos. Transmite grandes flujos de información con retardos bajos. Gran fiabilidad frente a las fallas con posibilidad de reconfiguración. Enlaces bidireccionales, lo que asegura la comunicación de cada ETD con los demás. Desventajas: Difícil de instalar y reconfigurar, especialmente cuando se incrementa el número de dispositivos. Requiere personal técnico especializado. Poca flexibilidad para el incremento de nuevas estaciones. 23 Costo de comunicación e instalación elevados. No es opción en grandes dispersiones geográficas por los costos de los medios de comunicación. 1.6.4 TOPOLOGÍA TIPO ESTRELLA Cada estación se conecta con su propio cable a un dispositivo de conexión central, ya sea un servidor de archivos o un concentrador o repetidor. Si una estación funciona mal en la red, solamente se apaga la estación individual afectada; el resto de la red continúa operando sin interferencia. Esta topología es ideal para muchas estaciones que se localizan a una gran distancia, permite hacer una fácil instalación y agregar, localizar o remover estaciones de la red. Dado que la inteligencia de la red está centralizada, las computadoras no necesitan acopladores (tarjetas de red) complejos para conectarse. Sin embargo, está topología presenta la desventaja de depender completamente de un nodo en particular. Este tipo de red se conecta con un tipo de conexión punto a punto, ligado a un dispositivo central, llamado hub, concentrador, o repetidor multipuerto. El nodo central (por lo general un ordenador), posee e control central total de las estaciones de trabajo (ETD) conectándose a él. Adicionalmente, las topologías en estrella pueden ser anidadas con otras estrellas para formar árboles o topologías de red jerárquicas. 24 Figura 1.4 Red LAN Topología tipo estrella Ventajas: Relativamente fácil de reconfigurar. Facilidad para identificar problemas. Cuando hay una falla en el medio el problema se aísla automáticamente sin causar falla a la red. Fácilmente se pueden agregar estaciones de trabajo. Es más rápida en la entrada y salida de tráfico de datos. El nodo central aísla a las estaciones de trabajo entre sí por lo que la red se vuelve fiable. Desventajas: El costo en longitud de líneas e instalación es alto. Moderadamente difícil de instalar. 25 Requiere de un computador central poderoso ya que si este llega a fallar la red deja de funcionar. El número de ETD está limitado al número de tarjetas de interfaz que contenga instaladas el computador central. No es adecuado en redes de dispersión geográfica grande. 1.6.5 TOPOLOGÍA JERÁRQUICA La topología jerárquica (o árbol) también conocida como “estrella distribuida” es una extensión de la arquitectura en estrella, ya que se forma, por la interconexión de varias topologías de ese tipo de red. Esto permite establecer una jerarquía, clasificando las estaciones de trabajo en grupos ó niveles según al nodo que están conectados respecto a la distancia jerárquica con el nodo central o principal. La falla de una estación de trabajo no afecta el funcionamiento de la otras; Además usando concentradores ó hubs, se reduce el número de líneas conectadas y la longitud del cableado de las estaciones hacia el servidor principal. Las topologías jerárquicas se han venido usando ampliamente desde hace algunos años y se seguirán usando, debido a que permiten la evolución gradual hacia una red más compleja, puesto que la adición de ETD subordinados es relativamente sencilla. También las redes jerárquicas son conocidas como redes en árbol. Debido a que la estructura como está formada se asemeja a un árbol, cuyas ramas van abriéndose desde el nivel superior hasta el más bajo. Ventajas: Facilidad para expandirse de manera modular. La detección de daños en el cable es fácil cuando las estaciones tienen un cable dedicado y los nodos comparten un nodo lineal. El daño de una estación no afecta el funcionamiento de la red. Desventajas: 26 El costo de la instalación es elevado por el uso de repetidores activos. No permite cursar grandes flujos de información, debido al congestionamiento de los nodos. Los computadores centrales deben de ser muy poderosos, si estos fallan una parte o el total de la red queda fuera de servicio. Figura 1.5 Red LAN Topología tipo jerárquica 1.6.6 TOPOLOGÍA CELULAR Una topología celular combina estrategias inalámbricas, punto a punto y multipunto, para dividir un área geográfica en células. Cada célula representa la porción de un área de la red total en la cual una conexión específica opera. Los dispositivos en la célula se comunican con una estación central o hub. Los hubs se interconectan para rutear datos por la red y proveer la infraestructura completa de red. Como una estructura inalámbrica, la topología es dependiente de un cable de interconexión. La topología celular retransmite de un lugar a otro por medios inalámbricos a un hub. La diferencia entre la topología 27 celular y las otras topologías es que la calidad de transmisión es muy diferente a las topologías de cable. Ventajas: Relativamente fácil de instalar. No requiere reconfiguración de medios cuando se agrega o se mueve usuarios. Cuando existe un problema se aísla fácilmente la falla. Desventajas: Todos los dispositivos usando un hub en particular son afectadas cuando existe una falla en el mismo. 1.7 SISTEMAS DEL CABLEADO ESTRUCTURADO Es una forma ordenada y planeada de realizar cableados que permiten conectar teléfonos, equipo de procesamiento de datos, computadoras personales, conmutadores, redes de área local (LAN) y equipo de oficina entre sí. Al mismo tiempo permite conducir señales de control como son: Sistemas de seguridad y acceso, control de iluminación, control ambiental, etc. El objetivo primordial es proveer de un sistema total de transporte de información a través de un medio común. Los sistemas de cableado estructurado deben emplear una arquitectura de sistemas abiertos (OSI por sus siglas en inglés) y soportar aplicaciones basadas en estándares como el EIA/TIA-568A, EIA/TIA-569, EIA/TIA-606, EIA/TIA-607 (Electronic Industries Association / Telecommunications Industry Association). Este diseño provee un sólo punto para efectuar movimientos y adiciones de tal forma que la administración y mantenimiento se convierten en una labor simplificada. 28 La gran ventaja de los sistemas de cableado estructurado es que cuenta con la capacidad de aceptar nuevas tecnologías sólo con cambiar los adaptadores electrónicos en cada uno de los extremos del sistema; luego, los cables, rosetas, patch panels, blocks, etc., permanecen en el mismo lugar. Entre las características generales de un sistema de cableado estructurado destacan. Soporta múltiples ambientes de cómputo: 1. LAN’s (Ethernet, Fast Ethernet, Token-ring,Arcnet, FDDI/TP-PMD). 2. Datos discretos (Mainframes, mini computadoras). 3. Voz/Datos integrados (PBX, Centrex, ISDN). 4. Video (señales en banda base, ejemplos.: seguridad de edificios; señales en banda amplia, ejemplos.: TV en escritorio). 5. Evoluciona para soportar aplicaciones futuras, garantizando así su vigencia en el tiempo. 6. Simplifica las tareas de administración, minimizando las posibilidades de alteración del cableado. 7. Efectivo en costo. Gracias a que no existe la necesidad de efectuar cableados complementarios, se evita la pérdida de tiempo y el deterioro de la productividad. 8. Responde a los estándares. Por esta causa garantiza la compatibilidad y calidad conforme a lo establecido por las siguientes organizaciones: EIA/TIA- Electronics Industries Association. / Telecommunications Industry Association. CSA- Canadian Standards Association. IEEE- Institute of Electrical & Electronics Engineers. ANSI- American National Standards Institute. ISO - International Organization for Standardization. 1.8 PRODUCTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE CABLEADO 29 Medios de transmisión: Cables UTP e 4 o 25 pares en diferentes categorías, cables multipar y cables de fibra óptica de diferentes tipos. Elementos de administración: Bloques de conexión (tipo 110) o paneles tipo RJ45 con sus elementos de fijación del cable y de organización del mismo. Cables preconectados para asignación de señales: Cables terminados en conectores tipo 110 de 1 a 4 pares, terminados en conector RJ45 en ambos extremos, terminado en tipo 100 en un extremo y RJ45 en el otro y finalmente con conector tipo 110 o RJ45 en un extremo y cables sin conectorizar en el otro. En cuanto a fibra óptica, se encuentran cables preconectorizados con conectores ST, SC, bicónicos, etc. ya sea en ambos extremos o en combinaciones de manera similar con los cables de cobre. Se encuentran en fibra monomodo o multimodo. Con estos diferentes tipos de terminado, se realiza la administración del sistema. Adaptadores o baluns: Son los diferentes tipos de elementos que permiten integrar en un sistema de cableado, cualquier tipo de aplicación. Este es uno de los elementos importantes, pues aseguran que un sistema de cableado se comporte como un sistema abierto. Estos adaptadores o baluns aseguran que la señal transmitida entre los equipos a través del sistema de cableado se conserve balanceada y limpia. Protecciones para dispositivos y equipos: Dentro de los componentes que, por desconocimiento, muchas veces no se tienen en cuenta en los diseños, están las protecciones contra sobrevoltaje. Estas protecciones se requieren especialmente en soluciones que integren varias edificaciones. Los sistemas de protección controlan cada par de cable instalado. Existen diferentes tipos de fusible como son los de gas o los de estado sólido. Paralelo al sistema de protecciones se debe contar con los polos a tierra adecuados y suficientes, que aseguren el funcionamiento y operación de las protecciones que se instales. Sistemas de distribución del cableado: Otro punto importante a considerar son los elementos y materiales que aseguran una distribución técnica y adecuada del cableado a instalar. Dentro de este capítulo se encuentran las canaletas o bandejas (en lámina o de aluminio), escalerillas, tuberías, etc. 30 1.9 SUBSISTEMAS O MÓDULOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE CABLEADO Para mayor comprensión de un sistema de cableado estructurado lo podemos dividir en seis subsistemas: A Subsistema de estaciones de trabajo B Subsistema horizontal C Subsistema vertical D Subsistema de administración E Subsistema de equipamiento F Subsistema de campus (conexión entre edificios) Cada uno de ellos consiste en lo siguiente: A.- SUBSISTEMA DE ESTACIONES DE TRABAJO (WORK LOCATION SUBSYSTEM). Este subsistema comprende las salidas de información para usuario final y los cables y adaptadores requeridos para integrar los equipos finales al sistema y dejarlos operando. Este subsistema incluye los siguientes elementos: Salida de información propiamente dicha (el estándar es tipo RJ45), base sobre la cual se monta la salida de información, adaptadores o “baluns” para la aplicación específica que se va a poner en funcionamiento (servidores para datos, terminales no inteligentes o de POS, servidores de 31 comunicaciones, módems, teléfonos análogos o digitales, microcomputadores, impresoras, televisores, monitores para CCTV, sensores o detectores, parlantes o equipos para sonido, videograbadoras, etc.) y finalmente el cable que conecta la salida de información con el “balun” o el equipo terminal. Existen varios factores a tener en cuenta para este subsistema: Dependiendo de la interfaz del equipo a conectar (RJ-45, RS-232, coaxial, etc.) existe un adaptador para cada caso. En general (especialmente cuando tenemos un ambiente de red) se utilizan cables terminados en ambos extremos en conectores tipo RJ45 de 3 metros, calibre 24AWG de 4 pares. La conexión de los aparatos telefónicos se puede hacer al conectar el cable que viene en el aparato telefónico (tipo RJ11) a la toma RJ45 directamente. Dependiendo del tipo de aplicación que se vaya a habilitar en cada toma o salida de información, se selecciona la especificación de la misma para que cumpla adecuadamente con el volumen de transmisión requerido. Esto es, se deben instalar salidas de información categoría 3, 4 o 5 dependiendo del requerimiento del diseño. Cada salida de información se debe identificar con un rótulo y numerado de manera tal que sea único en todo el sistema. B.- SUBSISTEMA HORIZONTAL (HORIZONTAL SUBSYSTEM) Este subsistema conecta el subsistema de estaciones de trabajo con el cuarto donde se hará la administración del piso. Este subsistema es el genera más análisis y detalle en el diseño por cuanto incide directamente en la conformación arquitectónica del edificio o espacio físico a cablear. En este subsistema se estudian y definen las rutas más adecuadas para distribuir la totalidad del cableado a lo largo de un piso. Estas rutas deben ceñirse estrictamente a las distancias definidas por las normas con respecto a las distancias máximas de cable aceptadas para cada aplicación. Igualmente se determina el tipo de elemento a utilizar para transportar el cable, de manera segura y confiable, con la capacidad suficiente y con el espacio requerido para crecimientos futuros. 32 Entre los diferentes tipos de medios de transporte tenemos las bandejas de aluminio o de lámina, tuberías metálicas, ductos metálicos o en mampostería, zócalos de divisiones o de ventanas y muebles, canaletas perimetrales o por cielo raso, escalerillas, etc. En la instalación de estos elementos, se deben cumplir diferentes aspectos descritos en las normas respectivas, especialmente en lo relacionado con la capacidad de los mismos, materiales, curvaturas máximas, cantidad de cajas de paso, etc. Generalmente, el proceso de instalación de este subsistema es el que más traumatismos, especialmente en edificios ya habitados, pues genera inconvenientes para las personas que usen dicho piso. El subsistema horizontal comprende los medios de distribución descritos anteriormente así como la totalidad del cable (es posible que se distribuyan diferentes tipos como son cable UTP, multipar, fibra óptica, etc.). La distancia máxima entre el punto de conexión en el armario y la salida de información en la pared, no debe exceder la distancia especificada en las normas para cada aplicación. En el cuarto de administración del piso se debe dejar una longitud de cable suficiente para realizar cómodamente la conexión dentro de él. Los cables se identifican por paquetes o por colores a lo largode toda su distribución. C.- SUBSISTEMA DE ADMINISTRACIÓN (ADMINISTRATION SUBSYSTEM) Este subsistema incluye todos los componentes que se colocan dentro del cuarto de administración del piso y que permiten la conectorización y administración de las señales que se habilitarán en el piso en el cual está ubicado. Aquí encontramos los bloques de conexión de diferentes tipos y capacidades (tipo 110 de 100 pares, 300 pares, paneles de conexión tipo RJ45 de 12, 24, 48, ... salidas, las cajas terminales de llegada de las fibras ópticas con conectores adecuados tipo ST, SC, etc.), los armarios o racks que sirven para la fijación de estos elementos, los elementos que se utilizan para organizar los cables y conservar su aspecto estético y facilitar su ubicación, los paneles o bloques que recibirán las señales de los sensores o detectores de seguridad y control, etc. Incluye también los cables que permitirán las asignaciones de señales para ser habilitados en las salidas de información del piso y los adaptadores que se requieran de acuerdo a las aplicaciones integradas al sistema. Generalmente se destina en cada piso de la edificación, un cuarto 33 con un área específica, debidamente protegido. En algunos casos, en este cuarto se colocan algunos equipos de comunicación (módems, hubs, routers, etc.) que habilitarán ciertos servicios en ese piso. Cada una de las llegadas de la salida de información a su respectiva posición en los bloques o paneles de conexión, se debe rotular e identificar con un número único. Las normas definen una convención de colores para identificar el tipo de señal o servicio que se encuentra conectado en un bloque o panel. D. - SUBSISTEMA VERTICAL (RISER- BACKBONE SUBSYSTEM) Este subsistema está encargado de interconectar todos los subsistemas de cada piso a lo largo del edificio. Esta interconexión consiste en conectar los armarios de cada piso, con cables definidos para cada aplicación diseñada. Este subsistema puede estar compuesto por diferentes tipos de cable de acuerdo con el número de salidas de información que se tengan en cada piso. Generalmente se conectan siguiendo una topología en estrella estando el centro de la estrella en el cuarto principal de administración del sistema. En resumen, a través de estos cables (UTP, fibra o multipar) se llevan las señales de las aplicaciones definidas para el sistema (voz, datos, seguridad, video, etc.) desde el cuarto p/pal hasta dejarlas disponibles en cada piso. El subsistema vertical conecta los diferentes centros de administración existentes en un edificio y los pone en comunicación. Aquí encontramos también todo lo relacionado con los ductos o espacios físicos con que la edificación cuenta para realizar esta distribución. Tenemos ductos o perforaciones en las placas, escalerillas metálicas, tuberías, etc. Al igual que en los casos anteriores, existen normas que definen los tamaños de los ductos y maneras de instalar los cables en los ductos verticales. E. - SUBSISTEMA DE EQUIPOS (EQUIPMENT ROOM SUBSYSTEM) Es el subsistema que se ubica físicamente en el cuarto principal de administración del edificio. En este centro de control se concentran el mayor número de dispositivos o equipos de donde parten las señales que se distribuirán a lo largo y ancho de todo el sistema de cableado del edificio. Utiliza los mismos elementos y dispositivos del 34 subsistema de administración, con la diferencia de que este es de mayor tamaño y complejidad. Generalmente allí se instala y conecta el PABX, los servidores de las redes, los equipos principales de procesamiento, equipos de comunicación, videograbadoras, paneles de seguridad y control, etc. De este subsistema parte el backbone o raiser, para adelantar la distribución del sistema de cableado a cada subsistema de administración (closet) de cada piso. Como elemento adicional a los encontrados en los armarios de cada piso, encontramos los sistemas de protección individual de cada línea del PABX mediante fusibles de estado sólido o de gas. También allí se encuentra la llegada del polo a tierra. F.- SUBSISTEMA DE CAMPUS (CAMPUS SUBSYSTEM) Este subsistema es el que se encarga de conectar dos o más edificios que tengan cableado estructurado y los pone en comunicación. Comprende el conjunto de dispositivos (cable, protecciones, interfaces, adaptadores) que permiten la conexión y la comunicación entre los sistemas de cableado estructurado que tienen instalado los edificios. Se puede usar cable UTP, multipares o fibras ópticas para exteriores con características especiales según el terreno y método utilizado para su distribución. Dentro de los sistemas de distribución más utilizados encontramos el tendido aéreo mediante postes metálicos o de concreto, tuberías o ductos enterrados y finalmente cable enterrado directamente. 36 CAPITULO 2 SELECCIÓN Y NORMATIVIDAD PARA CABLEADO ESTRUCTURADO 2.1 TIPOS DE CABLES Actualmente, la gran mayoría de las redes están conectadas por algún tipo de cableado, que actúa como medio de transmisión por donde pasan las señales entre los equipos. Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes, desde las más pequeñas a las más grandes. Existe una gran cantidad de tipos de cables. Algunos fabricantes de cables publican catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes: Cable coaxial. Cable de par trenzado (apantallado y no apantallado). Cable de fibra óptica. Tanto los cables de cobre como de fibra se encuentran con diferentes tipos de recubrimiento de manera que permiten su instalación en interiores como en exteriores, resistente a agentes atmosféricos, etc. De acuerdo con la instalación requerida, se debe seleccionar el tipo de cable adecuado. El cable de par trenzado sin blindaje (UTP) se clasifica según su categoría (algunos fabricantes lo llaman nivel). Este cable UTP (Unshield Twisted Pair) permite la transmisión de grandes volúmenes de información. Estas propiedades están dadas por varios factores, el cobre con que está fabricado el conductor, el material de recubrimiento, tanto de cada conductor como del cable total y finalmente en trenzado de cada par (número de vueltas por pie). Estas características hacen que el cable no requiera de blindajes, que mantenga la señal limpia y transporte grandes volúmenes de información. http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml http://www.monografias.com/trabajos13/fibropt/fibropt.shtml 37 Se fabrican en Categorías 3, 4, 5, 6 y 7. El cable UTP se fabrica en cable de 4 pares y de 25 pares. En cobre se encuentran también cables multipares que cumplen con la norma en categoría 3. Estos cables van de 25 a 1900 pares. Se utilizan comúnmente en las distribuciones verticales de aplicaciones de voz y seguridad y control. Se encuentran también, para instalaciones interiores y exteriores. En fibras ópticas tenemos fibras monomodo y multimodo. Cada una de estas clases de fibras se seleccionan de acuerdo con algunas variables como son la electrónica (equipos) que se va a conectar en los extremos, distancia entre puntos, volúmenes de información, ubicación física de los equipos y tipo de información. La fibra óptica tiene la gran ventaja de ser inmune a las interferencias electromagnéticas por cuanto la señal que viaja a través de ella son impulsos de luz. Otro de los factores importantes que inciden en su selección es la distancia entre puntos. Con fibra óptica podemos enlazar puntos de información distantes a muchos kilómetros sin que se requiera regeneración de señal. Al igual que los cables multipares, se encuentran con diferentes tipos de recubrimientos para instalaciones interiores o exteriores. En un sistema de cableadose encuentran combinaciones de estos diferentes tipos de cable, dependiendo de las aplicaciones que se integren al sistema. Es por esto que se debe adelantar un diseño muy cuidadoso. Tan importante como los cables, son los conectores y terminaciones de los mismos. Cada componente que se coloca en un sistema de cableado estructurado, debe estar probado y certificado en cuanto a las normas y estándares que cumple, especialmente en lo relacionado con su categoría. Si en una aplicación se mezclan componentes de diferentes categorías, la aplicación operará en la categoría del componente de menor especificación. En cable UTP existen también dos clases de cables denominados plenum y no-plenum. El cable plenum es un cable en el que sus recubrimientos están fabricados con componentes resistentes al fuego y con un bajo nivel de toxicidad en los gases que emite al someterse a fuego. Estos cables se utilizan en instalaciones que no van dentro de tuberías o bandejas. En instalaciones en las cuales se distribuirá en cable a través de ductos o tuberías se utiliza el cable no-plenum. Las especificaciones del material de recubrimiento de este último, es menor en lo relacionado con este aspecto. 38 2.2 EL CABLE COAXIAL El cable coaxial tenía una gran utilidad en sus inicios por su propiedad idónea de transmisión de voz, audio y video, además de textos e imágenes. Se usa normalmente en la conexión de redes con topología de bus como Ethernet y ArcNet, se llama así porque su construcción es de forma coaxial. La construcción del cable debe de ser firme y uniforme, porque si no es así, no se tiene un funcionamiento adecuado. Presenta propiedades mucho más favorables frente a interferencias y a la longitud de la línea de datos, de modo que el ancho de banda puede ser mayor. Esto permite una mayor concentración de las transmisiones analógicas o más capacidad de las transmisiones digitales. El cable coaxial está estructurado por los siguientes componentes de adentro hacia fuera de la siguiente manera: Un núcleo de cobre sólido, o de acero con capa de cobre, o bien de una serie de fibras de alambre de cobre entrelazadas dependiendo del fabricante. Una capa de aislante que recubre el núcleo o conductor, generalmente de material de polivinilo, este aislante tiene la función de guardar una distancia uniforme del conductor con el exterior. Una capa de blindaje metálico, generalmente cobre o aleación de aluminio entretejido (a veces solo consta de un papel metálico) cuya función es la de mantenerse lo más apretado posible para eliminar las interferencias, además de que evita de que el eje común se rompa o se tuerza demasiado, ya que si el eje común no se mantiene en buenas condiciones, trae como consecuencia que la señal se va perdiendo, y esto afectaría la calidad de la señal. Por último, tiene una capa final de recubrimiento, de color negro en el caso del cable coaxial delgado o amarillo en el caso del cable coaxial grueso, este recubrimiento http://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/topologias-neural/topologias-neural.shtml http://www.monografias.com/trabajos/bus/bus.shtml http://www.monografias.com/trabajos12/giga/giga.shtml http://www.monografias.com/trabajos16/kaizen-construccion/kaizen-construccion.shtml#CARATER http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/recicla/recicla.shtml#papel http://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtml 39 normalmente suele ser de vinilo, xelón ó polietileno uniforme para mantener la calidad de las señales. Presenta condiciones eléctricas más favorables. En redes de área local se utilizan dos tipos de cable coaxial: fino y grueso. Tiene una capacidad de llegar a anchos de banda comprendidos entre los 80 Mhz y los 400 Mhz (dependiendo de si es fino o grueso). Esto quiere decir que en transmisión de señal analógica se puede tener del orden de 10.000 circuitos de voz. http://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuito 40 Figura 2.1 Estructura de un cable coaxial Tipos de cable coaxial Hay dos tipos de cable coaxial: Cable fino (Thinnet): Es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0.25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar. Cable grueso (Thicknet): Es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1.27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a que fue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet. Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. Tipos de cable coaxial de acuerdo al tipo de dieléctrico 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: 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. Cable dieléctrico de polietileno celular o esponjoso: Presenta más consistencia que el anterior pero también tiene unas pérdidas más elevadas. http://www.monografias.com/trabajos6/arma/arma.shtml http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBRE 41 Cable coaxial con dieléctricos de polietileno macizo: De mayores atenuaciones que el anterior y se aconseja solamente para conexiones cortas (10-15 m aproximadamente). Cable con dieléctrico de teflón: Tiene pocas pérdidas y se utiliza en microondas. En redes de área local bajo la norma 10Base2, prácticamente 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 Ohms) y el RG-59 (impedancia de 75 Ohms). 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. 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). Entre el lector de CD y el amplificador. 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 http://es.wikipedia.org/wiki/Yagi http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet 42 ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de
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