Fundamentos de Redes: Topologías Físicas, Wi-Fi, Medios de Transmisión y Conectividad

Por Topología Física

La topología física describe cómo se conectan físicamente los dispositivos en una red. A continuación se describen las topologías más comunes:

Red en bus lineal

Se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (bus) al cual se conectan los diferentes dispositivos. La información viaja a lo largo del bus y es recibida por todos los dispositivos, aunque solo el destinatario la procesa.

Red en anillo o circular

Cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera, formando un anillo cerrado. Los datos viajan en una dirección alrededor del anillo.

Red en estrella

Las estaciones están conectadas directamente a un punto central (como un concentrador o conmutador). Todas las comunicaciones deben pasar necesariamente a través de este punto central.

Red en malla

Cada nodo está conectado a todos o a varios otros nodos. Ofrece alta redundancia, ya que existen múltiples caminos para que la información viaje entre dos puntos.

Red en árbol o jerárquica

Los nodos están dispuestos en forma de árbol, con un nodo raíz y niveles subsiguientes. Desde una visión topológica, es similar a una serie de redes en estrella interconectadas, pero sin un único nodo central que lo controle todo.

Red híbrida o mixta

Resulta de la combinación de dos o más topologías de red diferentes (por ejemplo, una red troncal en bus con segmentos en estrella).

Consideraciones para la Instalación de Puntos de Acceso Wi-Fi

Para optimizar la cobertura y el rendimiento de una red inalámbrica Wi-Fi, ten en cuenta las siguientes recomendaciones al instalar los puntos de acceso (AP) o routers:

• Ubicación central: Es preferible situar los routers y/o puntos de acceso lo más centrados posible respecto a la zona de cobertura deseada para una distribución de señal más uniforme.
• Altura: Generalmente, se obtienen mejores resultados si el punto de acceso se instala lo más alto posible (ej. en una pared alta o techo), ya que la señal tiende a propagarse hacia abajo y hacia los lados.
• Evitar interferencias: Los routers y puntos de acceso operan en las bandas de frecuencia de 2.4 GHz o 5 GHz. La banda de 2.4 GHz suele estar más saturada. Es conveniente no colocar el router cerca de otros dispositivos que puedan generar interferencias en estas frecuencias (microondas, teléfonos inalámbricos, dispositivos Bluetooth, etc.) y alejarlo de grandes superficies metálicas u obstáculos densos (muros gruesos). La humedad también puede afectar la señal, por lo que las conducciones de agua cercanas pueden atenuarla.
• Orientación de las antenas: Los routers con estándares 802.11n y 802.11ac (Wi-Fi 4, 5, 6) pueden tener múltiples antenas externas para mejorar el rendimiento (ej. tecnología MIMO - Multiple Input Multiple Output).
  • Si tiene una o dos antenas, es conveniente que estén orientadas completamente verticales.
  • Si tiene tres o más antenas, se recomienda colocar la antena central vertical y las laterales inclinadas a 45º respecto a la central para diversificar la polarización de la señal. Consulta el manual del fabricante para recomendaciones específicas.
• Selección de canales: Es recomendable elegir el canal Wi-Fi menos saturado para minimizar interferencias con redes vecinas. En la banda de 2.4 GHz, aunque puede haber 11 o más canales, solo los canales 1, 6 y 11 no se solapan entre sí y son los preferidos para evitar interferencias. Utiliza herramientas de análisis Wi-Fi para identificar los canales menos congestionados en tu entorno. Es importante recordar que las redes Wi-Fi transmiten en modo Half Duplex (no pueden enviar y recibir simultáneamente en la misma frecuencia).

Modulación de Señales

La modulación es el proceso fundamental en las comunicaciones que consiste en modificar un parámetro (amplitud, frecuencia o fase) de una señal de alta frecuencia, llamada onda portadora, de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información (datos, voz, etc.) que queremos transmitir. Esto permite adaptar la señal de información para su transmisión eficiente a través de un canal específico.

Tipos Comunes de Modulación

Dependiendo del parámetro de la onda portadora que se modifique, existen distintos tipos de modulación:

• Modulación en Doble Banda Lateral (DSB - Double Sideband): Variante de AM donde se transmiten ambas bandas laterales.
• Modulación de Amplitud (AM - Amplitude Modulation): La amplitud de la portadora varía en función de la señal moduladora.
• Modulación de Fase (PM - Phase Modulation): La fase de la portadora varía en función de la señal moduladora.
• Modulación de Frecuencia (FM - Frequency Modulation): La frecuencia de la portadora varía en función de la señal moduladora.
• Modulación en Banda Lateral Única (SSB - Single Sideband, o BLU en español): Variante de AM donde se suprime la portadora y una de las bandas laterales para ahorrar ancho de banda y potencia.

Métodos para Conectar Subredes

Las subredes son divisiones lógicas de una red IP más grande. Existen diversas técnicas y dispositivos para interconectarlas, operando en distintas capas del modelo de referencia OSI:

• Nivel Físico (Capa 1 OSI): Mediante repetidores o concentradores (hubs). Estos dispositivos simplemente regeneran la señal eléctrica u óptica para extender el alcance de la red, sin interpretar la información ni segmentar dominios de colisión.
• Nivel de Enlace de Datos (Capa 2 OSI): Mediante puentes (bridges) o conmutadores (switches). Estos dispositivos toman decisiones de reenvío basadas en direcciones físicas (MAC). Segmentan dominios de colisión, mejorando el rendimiento.
• Nivel de Red (Capa 3 OSI): Mediante enrutadores (routers). Conectan redes lógicamente diferentes (subredes o redes con distinto direccionamiento IP) y toman decisiones de enrutamiento basadas en direcciones lógicas (IP). Segmentan dominios de difusión.
• Niveles Superiores (Transporte - Capa 4, hasta Aplicación - Capa 7 OSI): Mediante pasarelas (gateways). Son dispositivos más complejos que pueden traducir protocolos entre arquitecturas de red distintas o realizar funciones específicas a nivel de aplicación (ej. proxy, firewall de aplicación).

Además de estos dispositivos, se pueden emplear técnicas de encapsulación como el tunneling para transportar el tráfico de una red de forma segura o transparente sobre otra red (ej. VPNs).

Medios de Transmisión: Cable de Par Trenzado

Los medios de transmisión constituyen el canal físico que permite la transmisión de la información entre dos terminales en un sistema de comunicación. Uno de los medios guiados más utilizados en redes locales (LAN) es el cable de par trenzado.

Tipos de Cable de Par Trenzado

Existen varias categorías y tipos, diferenciados principalmente por su blindaje y rendimiento:

• UTP (Unshielded Twisted Pair) o Par Trenzado sin Blindaje: Es el tipo más común y económico. Los pares de hilos de cobre están trenzados entre sí para reducir la interferencia electromagnética, pero no posee ningún blindaje adicional.
• STP (Shielded Twisted Pair) o Par Trenzado Blindado: Cada par trenzado individual está envuelto en una malla o lámina conductora para protegerlo contra interferencias externas. Es más robusto y menos susceptible al ruido que el UTP.
• FTP (Foiled Twisted Pair) o Par Trenzado con Blindaje Global: Todos los pares trenzados dentro del cable están envueltos conjuntamente por una lámina metálica global, pero los pares individuales no tienen blindaje propio.
• S/FTP (Shielded Foiled Twisted Pair) o Par Trenzado Totalmente Blindado (a veces también referido como FSTP - Foiled Shielded Twisted Pair): Ofrece el máximo nivel de protección, combinando un blindaje global (malla trenzada - Shielded) con un blindaje individual para cada par (lámina - Foiled).

Características del Cable de Par Trenzado

Ventajas

• Bajo costo en su contratación e instalación comparado con otras opciones como la fibra óptica.
• Permite un número relativamente alto de estaciones de trabajo por segmento (limitado por los estándares Ethernet y la electrónica de red).
• Facilidad para la instalación, el mantenimiento y la solución de problemas.
• Puede aprovechar infraestructura de cableado previamente existente en muchos edificios.
• Amplia compatibilidad con equipos de red.

Desventajas

• Susceptible a altas tasas de error a muy altas velocidades si la instalación no es adecuada o el tipo/categoría de cable no es el correcto.
• Ancho de banda limitado en comparación con la fibra óptica, especialmente para largas distancias.
• Baja inmunidad al ruido electromagnético y a las interferencias externas, especialmente en el caso del UTP.
• Susceptible al efecto de diafonía (crosstalk) entre los pares del mismo cable o cables adyacentes.
• Distancia de transmisión limitada por segmento (generalmente 100 metros para Ethernet sobre par trenzado).
• Aunque el cable es económico, el costo de los equipos activos de red (switches, routers) puede ser considerable.