Fundamentos de Redes y Medios de Transmisión: OSI, TCP/IP y Cableado Estructurado

Fundamentos de Redes de Comunicación

Una red es un conjunto de elementos interconectados por nodos, que permiten el intercambio de información y recursos.

Una red de comunicación es un sistema que posibilita el intercambio de información entre grupos de computadoras, usuarios y otras redes. Su objetivo principal es transportar datos de un punto a otro, o de un punto a múltiples destinos.

Componentes Esenciales de un Sistema de Comunicación

Para que un proceso de comunicación se lleve a cabo de manera efectiva, se necesitan varios componentes clave:

• Mensaje: La información a transmitir.
• Emisor: El dispositivo o entidad que origina el mensaje.
• Medio de Transmisión: El canal físico o inalámbrico por el cual viaja el mensaje.
• Receptor: El dispositivo o entidad que recibe el mensaje.

Evolución Histórica de las Redes

Las Redes Novell fueron pioneras en el mundo de las comunicaciones, estableciendo las bases para las redes de área local (LAN) en sus inicios.

Con el tiempo, sistemas operativos como Windows NT emergieron, impactando significativamente el dominio de Novell en el mercado de servidores y redes.

Modelos de Referencia en Redes

La arquitectura de las redes se organiza a menudo en capas para facilitar su diseño, implementación y mantenimiento. Esto se conoce como un Modelo de Referencia Orientado a Jerarquía de Protocolos, que típicamente incluye:

• Protocolos: Conjuntos de reglas que rigen la comunicación.
• Capas: Niveles funcionales que dividen las tareas de comunicación.
• Interfaz: Puntos de interacción entre capas adyacentes.

Modelo OSI vs. Suite TCP/IP

• El Modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un estándar conceptual y está formalmente normalizado por la ISO, sirviendo como un marco de referencia universal para la comunicación de red.
• La Suite de Protocolos TCP/IP es el conjunto de protocolos que sustenta Internet. Aunque no se rige por un único estándar formal como OSI, sus componentes están ampliamente estandarizados a través de múltiples RFCs (Request for Comments) del IETF, lo que ha permitido su adopción global.

Profundizando en el Modelo OSI: La Capa Física

MODELO OSI

Capa Física

La Capa Física es la primera capa del Modelo OSI y se encarga de proporcionar el medio físico para la transmisión de datos. Su función principal es la transmisión y recepción de bits a través del canal de comunicación.

Medios para Transmitir Bits

Los bits pueden transmitirse a través de diversos medios:

• Medios Guiados:
  • Cables de cobre (par trenzado, coaxial)
  • Fibra óptica
• Medios No Guiados (Inalámbricos):
  • Electromagnetismo (infrarrojo, microondas, ondas de radio, etc.)

MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS

Par Trenzado

El par trenzado es el medio de comunicación más antiguo, pero sigue siendo ampliamente utilizado. Consiste en dos alambres de cobre, generalmente de un milímetro de grosor, trenzados de forma helicoidal, similar a una molécula de ADN. El propósito de este trenzado es reducir la interferencia electromagnética (EMI) entre pares adyacentes y de fuentes externas.

Nota: Dos alambres paralelos constituyen una antena simple, lo que los hace susceptibles a interferencias. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta de PVC (Policloruro de Vinilo); en cables multipar, se encuentran trenzados en 2, 4, 8 o incluso más de 1000 pares. Aunque las propiedades de transmisión de los cables de par trenzado son inferiores en cuanto a sensibilidad a perturbaciones en comparación con el cable coaxial, su adopción masiva se debe a su bajo costo, flexibilidad y facilidad de instalación.

Clasificación de los Cables de Par Trenzado

• UTP (Unshielded Twisted Pair): Cable de par trenzado no apantallado. Es el tipo más simple, sin ningún tipo de pantalla adicional. Tiene una impedancia característica de 100 Ω. El conector más frecuentemente utilizado es el RJ-45, similar al utilizado en los teléfonos (RJ-11). También se puede utilizar el conector DB25 en ciertas aplicaciones.
• STP (Shielded Twisted Pair): Cable de par trenzado apantallado. En este caso, cada par va recubierto por una malla conductora que actúa de pantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ω. Para que la pantalla del STP sea más eficaz, requiere una configuración de interconexión a tierra adecuada. Los conectores más utilizados suelen ser versiones apantalladas del RJ-45 o conectores específicos para STP.
• FTP (Foiled Twisted Pair) / ScTP (Screened Twisted Pair): Cable de par trenzado con pantalla global. A diferencia del UTP, sus pares no están apantallados individualmente, pero sí dispone de una pantalla global (generalmente de aluminio) para mejorar su protección contra interferencias. Su impedancia es de 120 Ω.

Categorías de Cables de Par Trenzado

Las categorías de cables de par trenzado se definen en función de su rendimiento, incluyendo:

• Ancho de banda soportado.
• Tasa máxima de transferencia de datos.
• Cantidad de pares trenzados.

Algunas categorías comunes incluyen:

• Categoría 1 (Cat 1): Cable de par trenzado utilizado principalmente para servicios de voz (telefonía tradicional), no para transmisión de datos de alta velocidad. Su ancho de banda es de 100 KHz.
• Categoría 5 (Cat 5): Alcanza tasas de transferencia de hasta 100 Mbps, lo que permite soportar tecnologías como ATM (Modo de Transferencia Asíncrono) y Ethernet rápido.
• Categoría 6 (Cat 6): Ofrece tasas de transferencia de hasta 1 Gbps (Gigabit Ethernet) y un ancho de banda de 250 MHz.

Cable Coaxial

El cable coaxial posee un blindaje superior al par trenzado, lo que le permite cubrir distancias más largas y soportar velocidades mayores. Tiene una impedancia promedio de 50 Ω para transmisiones digitales y 75 Ω para transmisiones analógicas. Es comúnmente utilizado en transmisiones de banda ancha, como CATV (Televisión por Cable).

En el contexto de la tecnología de redes, el término "banda ancha" se refiere a cualquier medio con un ancho de banda superior a 4 KHz, capaz de transportar múltiples señales simultáneamente.

Estos cables pueden extenderse a distancias de hasta 100 km, especialmente en sistemas de señalización analógica, que son menos sensibles a la atenuación que las señales digitales en largas distancias, permitiendo la transmisión de múltiples canales de forma simultánea.