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 un 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.
Cable coaxial
Hubo un tiempo donde el cable coaxial fue el más utilizado.
Existían dos importantes razones para la utilización de este cable: era
relativamente barato, y era ligero, flexible y sencillo de manejar.
Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado
por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta
externa.
El término
apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material)
que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos
transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espúreas, llamadas ruido, de
forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Al cable que
contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se
le denomina cable apantallado doble. Para entornos que están sometidos a grandes
interferencias, se encuentra disponible un apantallamiento cuádruple. Este
apantallamiento consta de dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento
de metal trenzado,
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.
Tipos de cable coaxial
Hay dos tipos de cable coaxial:
-
Cable fino (Thinnet).
-
Cable grueso (Thicknet).
El tipo de cable coaxial más apropiado depende de 1as
necesidades de la red en particular.
Cable Thinnet (Ethernet fino). El cable 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.
El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una
distancia aproximada de 185 metros (unos 607 pies) antes de que la señal
comience a sufrir atenuación.
Los fabricantes de cables han acordado denominaciones
específicas para los diferentes tipos de cables. El cable Thinnet está incluido
en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm.
(La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que
circula en un hilo.)
La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo
central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:
-
RG-58/U: Núcleo de cobre sólido.
-
RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados.
-
RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U.
-
RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión.
-
RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha.
-
RG-62: Redes ARCnet.
Cable Thicknet (Ethernet grueso). El cable 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. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros.
Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia
de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central o backbone
para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet.
Un transceiver conecta el cable coaxial Thinnet a un cable
coaxial Thicknet mayor. Un transceiver diseñado para Ethernet Thicknet incluye
un conector conocido como «vampiro» o «perforador» para establecer la conexión
física real con el núcleo Thicknet. Este conector se abre paso por la capa
aislante y se pone en contacto directo con el núcleo de conducción. La conexión
desde el transceiver a la tarjeta de red se realiza utilizando un cable de
transceiver para conectar el conector del puerto de la interfaz de conexión de
unidad (AUI) a la tarjeta. Un conector de puerto AUI para Thicknet también
recibe el nombre de conector Digital Intel Xerox (DIX) (nombre dado por las tres
compañías que lo desarrollaron y sus estándares relacionados) o como conector
dB-15.
Cable Thinnet frente a Thicknet. Como regla general, los
cables más gruesos son más difíciles de manejar. El cable fino es flexible,
fácil de instalar y relativamente barato. El cable grueso no se dobla fácilmente
y, por tanto, es más complicado de instalar. Éste es un factor importante cuando
una instalación necesita llevar el cable a través de espacios estrechos, como
conductos y canales. El cable grueso es más caro que el cable fino, pero
transporta la señal más lejos.
Hardware de conexión del cable coaxial
Tanto el cable Thinnet como el Thicknet utilizan un componente
de conexión llamado conector BNC, para realizar las conexiones entre el cable y
los equipos. Existen varios componentes importantes en la familia BNC,
incluyendo los siguientes:
-
El conector de cable BNC. El conector de cable BNC está soldado, o incrustado, en el extremo de un cable.
-
El conector BNC T. Este conector conecta la tarjeta de red (NIC) del equipo con el cable de la red.
-
Conector acoplador (barrel) BNC. Este conector se utiliza para unir dos cables Thinnet para obtener uno de mayor longitud.
-
Terminador BNC. El terminador BNC cierra el extremo del cable del bus para absorber las señales perdidas.
El origen de las siglas BNC no está claro, y se le han atribuido muchos nombres, desde «British Naval Connector» a «Bayonet Neill-Councelman». Haremos referencia a esta familia hardware simplemente como BNC, debido a que no hay consenso en el nombre apropiado y a que en la industria de la tecnología las referencias se hacen simplemente como conectores del tipo BNC.
Tipos de cable coaxial y normas de incendios
El tipo de cable que se debe utilizar depende del lugar donde
se vayan a colocar los cables en la oficina. Los cables coaxiales pueden ser de
dos tipos:
-
Cloruro de polivinilo (PVC).
-
Plenum.
El cloruro de polivinilo (PVC) es un tipo de plástico
utilizado para construir el aíslante y la clavija del cable en la mayoría de los
tipos de cable coaxial. El cable coaxial de PVC es flexible y se puede instalar
fácilmente a través de la superficie de una oficina. Sin embargo, cuando se
quema, desprende gases tóxicos.
Un plenum. Es el espacio muerto que hay en muchas
construcciones entre el falso techo y el piso de arriba; se utiliza para que
circule aire frío y caliente a través del edificio. Las normas de incendios
indican instrucciones muy específicas sobre el tipo de cableado que se puede
mandar a través de esta zona, debido a que cualquier humo o gas en el plenum
puede mezclarse con el aire que se respira en el edificio.
El cableado de tipo plenum contiene materiales especiales en su
aislamiento y en 1a clavija del cable. Estos materiales están certificados como
resistentes al fuego y producen una mínima cantidad de humo; esto reduce los
humos químicos tóxicos. El cable plenum se puede utilizar en espacios plenum y
en sitios verticales (en una pared, por ejemplo) sin conductos. Sin embargo, el
cableado plenum es más caro y menos flexible que el PVC.
Para instalar el cable de red en la oficina sería necesario consultar las normas de la zona sobre electricidad y fuego para la regulación y requerimientos específicos.
Consideraciones sobre el cable coaxial
En la actualidad es difícil que tenga que tomar una decisión
sobre cable coaxial, no obstante, considere las siguientes características del
cable coaxial.
Utilice el cable coaxial si necesita un medio que pueda:
-
Transmitir voz, vídeo y datos.
-
Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro
-
Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable.
Cable de par trenzado
En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos
hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado:
cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP).
A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se
encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de
pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico
de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y
transformadores.
Cable de par trenzado sin apantallar (UTP)
El UTP, con la especificación 10BaseT, es el tipo más conocido
de cable de par trenzado y ha sido el cableado LAN más utilizado en los últimos
años. El segmento máximo de longitud de cable es de 100 metros.
El cable UTP tradicional consta de dos hilos de cobre aislados.
Las especificaciones UTP dictan el número de entrelazados permitidos por pie de
cable; el número de entrelazados depende del objetivo con el que se instale el
cable.
La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de
la Asociación de Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación
(EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se va a utilizar en una gran
variedad de situaciones y construcciones. El objetivo es asegurar la coherencia
de los productos para los clientes. Estos estándares definen cinco categorías de
UTP:
-
Categoría 1. Hace referencia al cable telefónico UTP tradicional que resulta adecuado para transmitir voz, pero no datos. La mayoría de los cables telefónicos instalados antes de 1983 eran cables de Categoría 1.
-
Categoría 2. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 4 megabits por segundo (mbps), Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
-
Categoría 3. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 16 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.
-
Categoría 4. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 20 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
-
Categoría 5. Esta categoría certifica el cable UTP para transmisión de datos de hasta 100 mbps. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.
-
Categoría 5a. También conocida como Categoría 5+ ó Cat5e. Ofrece mejores prestaciones que el estándar de Categoría 5. Para ello se deben cumplir especificaciones tales como una atenuación al ratio crosstalk (ARC) de 10 dB a 155 Mhz y 4 pares para la comprobación del Power Sum NEXT. Este estándar todavía no está aprobado
-
Nivel 7. Proporciona al menos el doble de ancho de banda que la Categoría 5 y la capacidad de soportar Gigabit Ethernet a 100 m. El ARC mínimo de 10 dB debe alcanzarse a 200 Mhz y el cableado debe soportar pruebas de Power Sum NEXT, más estrictas que las de los cables de Categoría 5 Avanzada.
La mayoría de los sistemas telefónicos utilizan uno de los
tipos de UTP. De hecho, una razón por la que UTP es tan conocido es debido a que
muchas construcciones están preparadas para sistemas telefónicos de par
trenzado. Como parte del proceso previo al cableado, se instala UTP extra para
cumplir las necesidades de cableado futuro. Si el cable de par trenzado
preinstalado es de un nivel suficiente para soportar la transmisión de datos, se
puede utilizar para una red de equipos. Sin embargo, hay que tener mucho
cuidado, porque el hilo telefónico común podría no tener entrelazados y otras
características eléctricas necesarias para garantizar la seguridad y nítida
transmisión de los datos del equipo.
La intermodulación es un problema posible que puede darse con
todos los tipos de cableado (la intermodulación se define como aquellas señales
de una línea que interfieren con las señales de otra línea.)
UTP es particularmente susceptible a la intermodulación, pero
cuanto mayor sea el número de entrelazados por pie de cable, mayor será la
protección contra las interferencias.
Cable de par trenzado apantallado (STP)
El cable STP utiliza una envoltura con cobre trenzado, más
protectora y de mayor calidad que la usada en el cable UTP. STP también utiliza
una lámina rodeando cada uno de los pares de hilos. Esto ofrece un excelente
apantallamiento en los STP para proteger los datos transmitidos de
intermodulaciones exteriores, lo que permite soportar mayores tasas de
transmisión que los UTP a distancias mayores.
Componentes del cable de par trenzado
Aunque hayamos definido el cable de par trenzado por el número
de hilos y su posibilidad de transmitir datos, son necesarios una serie de
componentes adicionales para completar su instalación. Al igual que sucede con
el cable telefónico, el cable de red de par trenzado necesita unos conectores y
otro hardware para asegurar una correcta instalación.
Elementos de conexión
El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45
para conectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicas
RJ11. Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, hay
diferencias importantes entre ellos.
El conector RJ-45 contiene ocho conexiones de cable, mientras
que el RJ-11 sólo contiene cuatro.
Existe una serie de componentes que ayudan a organizar las
grandes instalaciones UTP y a facilitar su manejo.
Armarios y racks de distribución. Los armarios y los
racks de distribución pueden crear más sitio para los cables en aquellos lugares
donde no hay mucho espacio libre en el suelo. Su uso ayuda a organizar una red
que tiene muchas conexiones.
Paneles de conexiones ampliables. Existen diferentes
versiones que admiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de
hasta 100 Mbps.
Clavijas. Estas clavijas RJ-45 dobles o simples se
conectan en paneles de conexiones y placas de pared y alcanzan velocidades de
datos de hasta 100 Mbps.
Placas de pared. Éstas permiten dos o más enganches.
Consideraciones sobre el cableado de par trenzado
El cable de par trenzado se utiliza si:
-
La LAN tiene una limitación de presupuesto.
-
Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones de los equipos sean simples.
No se utiliza el cable de par trenzado si:
-
La LAN necesita un gran nivel de seguridad y se debe estar absolutamente seguro de la integridad de los datos.
-
Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.
Diferencia entre las Categorías de cable UTP.
El estándar TIA/EIA 568 especifica el cable le Categoría 5 como
un medio para la transmisión de datos a frecuencias de hasta 100 MHz. El Modo de
Transmisión Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode ATM), trabaja a 155 MHz. La
Gigabit Ethernet a 1 GHz.
La necesidad de incrementar el ancho de banda nunca cesa,
cuanto más se tenga, más se necesita. Las aplicaciones cada vez se vuelven más
complejas, y los ficheros cada vez son más grandes. A medida que su red se vaya
congestionando con más datos, la velocidad se va relentizando y no volverá a ser
rápida nunca más. Las buenas noticias son que la próxima generación de cableado
está en marcha. Sin embargo, tendrá que tener cuidado con el cableado que esté
instalado hoy, y asegurarse que cumplirá con sus necesidades futuras.
Categoría 5. La TIA/EIA 568A especifica solamente las
Categorías para los cables de pares trenzados sin apantallar (UTP). Cada una se
basa en la capacidad del cable para soportar prestaciones máximas y mínimas.
Hasta hace poco, la Categoría 5 era el grado superior especificado por el
estándar TIA/EIA. Se definió para ser capaz de soportar velocidades de red de
hasta 100 Mbps en transmisiones de voz/datos a frecuencias de hasta100 MHz. Las
designaciones de Categoría están determinadas por las prestaciones UTP. El cable
de Categoría 5 a100 MHz, debe tener el NEXT de 32 dB/304,8 mts. y una gama de
atenuación de 67dB/304,8 mts, Para cumplir con el estándar, los cables deben
cumplir solamente las mínimos estipulados, Con cable de Categoría 5 debidamente
instalado, podrá esperar alcanzar las máximas prestaciones, las cuales, de
acuerdo con los estándares, alcanzarán la máxima velocidad de traspaso de
Mbps,
Categoría 5a. La principal diferencia entre la Categoría
5 (568A) y Categoría 5a (568A-5) es que algunas de las especificaciones han sido
realizadas de forma más estricta en la versión más avanzada. Ambas trabajan a
frecuencias de 100 MHz. Pero la Categoría 5e cumple las siguientes
especificaciones: NEXT: 35 dB; PS-NEXT: 32 dB, ELFEXT: 23.8 dB; PS-ELFEXT: 20.8
dB, Pérdida por Retorno: 20.1 dB, y Retardo: 45 ns, Con estas mejoras, podrá
tener transmisiones Ethernet con 4 pares, sin problemas, full-duplex, sobre
cable UTP. En el futuro, la mayoría de las instalaciones requerirán cableado de
Categoría 5e así como sus componentes.
Categoría 6 y posteriores. Ahora ya puede obtener
un cableado de Categoría 6, aunque el estándar no ha sido todavía creado. Pero
los equipos de trabajo que realizan los estándares están trabajando en ello. La
Categoría 6 espera soportar frecuencias de 250 MHz, dos veces y media más que la
Categoría 5. En un futuro cercano, la TIA/EIA está estudiando el estándar para
la Categoría 7, para un ancho de banda de hasta 600 MHz. La Categoría 7, usará
un nuevo y aún no determinado tipo de conector.
Cable de fibra óptica
En el cable de fibra
óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de
pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos
debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma
de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no
eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y
sus datos no se pueden robar.
El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a
velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de
atenuación de la señal y a su pureza.
Composición del cable de fibra óptica
Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente
delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica,
conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es
más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan
grandes como el vidrio.
Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola
dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo
transmite y el otro recibe. Una capa de
plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar
ofrecen solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan
entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los
cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su
protección.
Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a
intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten
a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo
(Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.
Consideraciones sobre el cable de fibra óptica
El cable de fibra óptica se utiliza si:
-
Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.
El cable de fibra óptica no se utiliza si:
-
Tiene un presupuesto limitado.
-
No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.
El precio del cable de fibra óptica es competitivo con el precio del cable de cobre alto de gama. Cada vez se hace más sencilla la utilización del cable de fibra óptica, y las técnicas de pulido y terminación requieren menos conocimientos que hace unos años.
Transmisión de la señal
Se pueden utilizar dos técnicas para transmitir las señales
codificadas a través de un cable: la transmisión en banda base y la transmisión
en banda ancha.
Transmisión en banda base
Los sistemas en banda base utilizan señalización digital en un
único canal. Las señales fluyen en forma de pulsos discretos de electricidad o
luz. Con la transmisión en banda base, se utiliza la capacidad completa del
canal de comunicación para transmitir una única señal de datos. La señal digital
utiliza todo el ancho de banda del cable, constituyendo un solo canal. El
término ancho de banda hace referencia a la capacidad de transferir datos, o a
la velocidad de transmisión, de un sistema de comunicaciones digital, medido en
bits por segundo (bps).
La señal viaja a lo largo del cable de red y, por tanto,
gradualmente va disminuyendo su intensidad, y puede llegar a distorsionarse. Si
la longitud del cable es demasiado larga, la señal recibida puede no ser
reconocida o puede ser tergiversada.
Como medida de protección, los sistemas en banda base a veces
utilizan repetidores para recibir las señales y retransmitirlas a su intensidad
y definición original. Esto incrementa la longitud útil de un cable.
Transmisión en banda ancha
Los sistemas de banda ancha utilizan señalización analógica y
un rango de frecuencias. Con la transmisión analógica, las señales son continuas
y no discretas. Las señales circulan a través del medio físico en forma de ondas
ópticas o electromagnéticas. Con la transmisión en banda ancha, el flujo de la
señal es unidireccional.
Si el ancho de banda disponible es suficiente, varios sistemas
de transmisión analógica, como la televisión por cable y transmisiones de redes,
se pueden mantener simultáneamente en el mismo cable.
A cada sistema de transmisión se le asigna una parte del ancho
de banda total. Todos los dispositivos asociados con un sistema de transmisión
dado, por ejemplo, todas los equipos que utilicen un cable LAN, deben ser
configuradas, de forma que sólo utilicen las frecuencias que están dentro del
rango asignado.
Mientras que los sistemas de banda base utilizan repetidores,
los sistemas de banda ancha utilizan amplificadores para regenerar las señales
analógicas y su intensidad original.
En la transmisión en banda ancha, las señales circulan en una
sola dirección, de forma que debe existir dos caminos para el flujo de datos
para que una señal alcance todos los dispositivos. Hay dos formas comunes de
realizar esto:
-
A través de una configuración de banda ancha con división del medio, el ancho de banda se divide en dos canales, cada uno usando una frecuencia o rango de frecuencias diferentes. Un canal transmite señales y el otro las recibe.
-
Configuración en banda ancha con doble cable, a cada dispositivo se unen dos cables. Un cable se utiliza para enviar y el otro para recibir.
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