Fundamentos y Clasificación de Redes de Datos: Ethernet, WLAN y Certificación de Cableado Estructurado

Introducción a las Redes de Datos

Una red de datos es un conjunto de equipos conectados entre sí para comunicarse y compartir información y recursos, como archivos, impresoras o conexión a Internet.

Las redes surgen por la necesidad de comunicar equipos, centralizar la información y optimizar recursos, manteniendo las ventajas del ordenador personal. Permiten mejorar la eficiencia, facilitar el trabajo colaborativo y reducir costes.

Clasificación de Redes de Datos

Las redes de datos se clasifican atendiendo a dos criterios principales: la extensión geográfica y el tamaño de la red.

Redes según la Extensión Geográfica

• LAN (Local Area Network): Red local limitada a un edificio o edificios cercanos.

• WLAN (Wireless LAN): Red local inalámbrica basada en WiFi, que ofrece movilidad.

• MAN (Metropolitan Area Network): Red que cubre una ciudad o área metropolitana.

• WAN (Wide Area Network): Red de gran extensión que conecta varias LAN, como Internet.

Conceptos de Direccionamiento IP

A continuación, se presentan conceptos básicos relacionados con el direccionamiento y la segmentación de redes:

• Clase (Primer octeto):

  • A: 1–126
  • B: 128–191
  • C: 192–223

• Máscara por defecto:

  • A → 255.0.0.0
  • B → 255.255.0.0
  • C → 255.255.255.0

Fórmulas de cálculo:

• Equipos: 2^(bits host) − 2

• Subredes: 2^(bits robados)

Tipos de Redes según el Tamaño (Redes Industriales)

Cada tipo de red se utiliza en función del nivel de control y del alcance requerido.

• Bus de campo: Conecta sensores y actuadores con equipos de mando y control. [CLAVE: Determinismo (Tiempo Real garantizado)]

• Red de celda o red intermediaria: Conecta dispositivos de campo con PLC, HMI y sistemas informáticos.

• Red de sala de comando: Permite supervisar el proceso y enviar órdenes y consignas.

• Red de fábrica: Interconecta los sistemas informáticos de todos los sectores de una fábrica.

• Red de larga distancia: Conecta puntos de producción con sistemas de supervisión y control; base de los sistemas SCADA.

Medios de Transmisión de Datos

La transmisión de datos puede realizarse mediante medios guiados o no guiados.

Medios Guiados

Par Trenzado

Ofrece mayor estabilidad, velocidad y fiabilidad. Está estandarizado por la EIA/TIA [Normas de colores: T568A y T568B. Cable Cruzado = A+B] y se clasifica en categorías:

• Cat 5e: 1 Gbps / 100 MHz
• Cat 6A: 10 Gbps / 500 MHz

Fibra Óptica

Inmune a interferencias electromagnéticas (EMI). Mayor ancho de banda y distancia.

Medios No Guiados

WLAN (Radiofrecuencia)

Utiliza radiofrecuencia, proporciona movilidad, pero es más sensible a interferencias [y solapamiento de canales].

Las redes cableadas se emplean cuando se requiere estabilidad, y las inalámbricas cuando se necesita movilidad.

Redes WLAN, Canales y Protocolos

Redes WLAN y Puntos de Acceso

Las redes WLAN utilizan puntos de acceso para conectar la red inalámbrica con la red cableada. Cuantos más usuarios estén conectados, menor será el ancho de banda disponible. En general, ofrecen menor calidad que las redes cableadas debido a las interferencias.

Gestión de Canales en 2,4 GHz

En la banda de 2,4 GHz los canales se solapan. En Europa se recomienda utilizar los canales 1, 7 y 13 para evitar interferencias.

Protocolos y Estándares de Comunicación

Los protocolos de comunicación son las reglas que permiten el intercambio de datos entre dispositivos. Los estándares garantizan la compatibilidad entre equipos de distintos fabricantes.

Ethernet (IEEE 802.3) y Trama

Estándar Ethernet

Ethernet (IEEE 802.3) es el estándar de redes cableadas más utilizado debido a su fiabilidad y compatibilidad. Utiliza el protocolo CSMA/CD, que detecta si el medio está libre y gestiona las colisiones durante la transmisión. Las velocidades han evolucionado desde 10 Mbps hasta 10 Gbps.

Estructura de la Trama Ethernet

La trama Ethernet es la estructura utilizada para transmitir datos en redes cableadas. Está formada por los siguientes campos:

Preámbulo

Secuencia de bits que permite la sincronización entre el emisor y el receptor antes de la transmisión.

SOF (Start of Frame)

Indica el comienzo de la trama Ethernet.

Dirección MAC de destino

Identifica de forma única al dispositivo receptor dentro de la red.

Dirección MAC de origen

Identifica al dispositivo emisor.

Campo tipo/longitud

Indica el tipo de protocolo utilizado o la longitud de los datos.

Campo de datos

Contiene la información transmitida, con un tamaño mínimo de 46 bytes.

FCS (Frame Check Sequence)

Campo de control que detecta errores mediante un código de redundancia cíclica (CRC).

Verificación y Certificación de Redes

La verificación comprueba que la red funciona correctamente. La certificación comprueba que el cableado cumple la normativa y garantiza la calidad de la instalación mediante equipos homologados.

Parámetros Analizados durante la Certificación

Durante la certificación se analizan los siguientes parámetros clave:

Mapa de cableado

Verifica la correcta conexión y continuidad de los pares, detectando errores como pares cruzados, abiertos o cortocircuitos.

Resistencia de cada par

Mide la resistencia eléctrica de los pares y permite detectar cables defectuosos o malas conexiones.

Longitud

Indica la longitud real del cable, que no debe superar los 90 metros en el enlace permanente para garantizar la calidad.

Retardo y tiempo de propagación

Mide el tiempo que tarda la señal en recorrer el cable y detecta posibles problemas de sincronización.

Pérdida de inserción (atenuación)

Mide la pérdida de señal en dB durante la transmisión; una pérdida de −3 dB equivale al 50 % de la señal.

Pérdida de retorno

Mide la señal reflejada por variaciones de impedancia; valores altos indican mejor calidad del cableado.

NEXT (Near-End Crosstalk)

Mide la diafonía en el extremo cercano del cable; valores altos indican menor interferencia.

PS NEXT (Power Sum NEXT)

Mide la diafonía acumulada de todos los pares y evalúa la calidad global de la instalación.

Documentación de Certificación

La documentación de certificación recoge los resultados de las pruebas, certifica que la instalación cumple la normativa y facilita el mantenimiento y futuras ampliaciones.