Protocolos de Acceso al Medio, Cableado Estructurado y Capa Física: Fundamentos de Redes de Comunicaciones
CAPA DE ENLACE
- Contienda (puro y ranurado): Tt: tamaño de trama (bits) / velocidad de transmisión (bits/seg).
* ALOHA PURO (óptimo para tráficos bajos, rendimiento = 18,4%): tiempo de espera = 0; tiempo de vulnerabilidad = 2Tt.
S (nº de tramas generadas por tiempo de trama [0 <= S <= 1]) = G (nº de tramas por tiempo de transmisión más retransmisiones) * Po (probabilidad de transmisión exitosa).
* ALOHA RANURADO (rendimiento = 36,8%): Se limita el comienzo de la trama. Se particiona el eje temporal en divisiones iguales al tiempo de carga. Tiempo de carga fijo; tiempo de vulnerabilidad = 1Tt; S = G * e^(-G).
* CSMA (tamaño de trama variable; si hay transmisión, se retrasa el intento; si hay colisión, tiempo aleatorio):
- 1-persistente: La estación espera a que el medio quede libre. Óptimo para tráfico bajo.
- 0-persistente: Espera un tiempo aleatorio. Menos colisiones. Óptimo para tráfico elevado, pero con mayor tiempo de espera.
- P-persistente: Mezcla de los anteriores. P = nº de veces que actúa el 1-persistente; 1-P = nº de veces que actúa el 0-persistente.
- CD (Collision Detection): Si se produce una colisión, se interrumpe la transmisión.
- Libre contienda:
* MAPA DE BITS (óptimo para tráfico alto, redes de difusión): Rendimiento = bits de datos transmitidos / bits totales [bits de datos + mapa de bits]; tiempo máximo = tiempo del mapa de bits + nº de estaciones * tiempo máximo de estación; cuanto más atrás se encuentre, mayor tiempo máximo.
* BRAP: Al ponerse una estación a 1 se le asigna un tiempo para transmitir; al terminar se continúa con el mapa de bits.
* MLMA (óptimo para tráficos elevados): Se reduce el número de bits necesarios para efectuar la reserva (rangos).
- Contienda Limitada: Mezcla de las anteriores. Se forman grupos y en ellos se aplica PLC. Óptimo para tráficos medios.
* RECORRIDO DE ÁRBOL: Tráfico elevado, menos estaciones por grupo; tráfico bajo, más estaciones por grupo.
Nodo de inicio = lg(base 2) i.
CABLEADO ESTRUCTURADO
(Ventaja de flexibilidad; usa cable trenzado UTP/FTP)
Cat3 = 16 MHz, Cat4 = 20 MHz, Cat5 = 100 MHz, Cat5e = 100 MHz (Gigabit, 1000BaseT), Cat6 = 200 MHz (recomendado para horizontal), Cat7 = 600 MHz (cable STP).
Cableado horizontal
Conector RJ45 (8 contactos, 8+1 en FTP), distancia máxima de 90 m + 10 m de latiguillo. Se instala una toma doble por usuario, más una doble cada dos.
Cableado vertical
Cable que soporte distancias largas: F.O. 50/125 multimodo y 8 fibras por armario, de menor coste. A mayor longitud de onda, mejor señal. Conectores ST y SC.
CAPA FÍSICA
- Fibra óptica (transmisión por impulsos de luz):
- Multimodo (distancias pequeñas, diámetro de núcleo de 62,5 y 50 micras, recubrimiento de 125 micras): Usa núcleo y recubrimiento (plástico). Propagación por reflexión. Varias señales a la vez. Presenta problemas de reflexión y dispersión.
- Monomodo (longitud de onda y ancho de banda grandes, estructura similar a la multimodo, diámetro de 5 micras o menos): Se propaga a lo largo de la fibra. Sin dispersión ni pérdidas; mayor rendimiento.
- Transmisión por aire:
- Láser: Velocidades altas (1 Gb/seg máx.).
- Infrarrojos: Distancias cortas.
- Radio: A mayor frecuencia, mayor transmisión.
Codificación: TTL: Problema: se genera corriente continua.
- NRZ-L (simétrico): 1 → +V, 0 → -V.
- NRZ-I (codificación diferencial): Si Si = Si-1 → 0; si Si ≠ Si-1 → 1.
- Manchester (Ethernet 10 Mbps): Aumenta el número de transiciones en los bits, consume el doble de ancho de banda. S → 1, Z → 0.
- Manchester diferencial: Si Si = Si-1 → 0; si Si ≠ Si-1 → 1.
- MLT-3 (Internet a 100 Gb): Codificación de 3 niveles. Si Si = Si-1 → 0; si Si ≠ Si-1 → 1. Problema con secuencias de 0s. Buen aprovechamiento del ancho de banda.
Estándares Ethernet
| Nombre | Cable | Topología | Codificación | Longitud máx. | Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|
| 10Base5 | Coaxial grueso; RG8; Z=50 Ω | BUS | Manchester | 500 m | 5 segmentos con repetidores, 100 estaciones/segmento |
| 10Base2 | Coaxial fino; RG58; Z=50 Ω | BUS | Manchester | 185 m | 30 dispositivos/segmento, 90 máx. |
| 10BaseT | Par trenzado; Cat3 o superior | Estrella | Manchester | 100 m | — |
| 10BaseFL | Fibra óptica; Cat3 o superior | Estrella | Manchester | 2 km | — |
| 10Broad36 | Coaxial; Z=75 Ω | — | — | 3,6 km | — |
| 100BaseTX | Cat5 o superior | Estrella | MLT-3 | 100 m | Ethernet 100 Mb |
| 100BaseT4 | Cat3 | Estrella | MLT-3 | 100 m | — |
| 100BaseFX | Fibra óptica multimodo 50/125 | Estrella | MLT-3 | — | Un cable transmite, otro recibe |
Formato 802.11 PPDU
Preámbulo largo
* Sync (16 bits): Transmisión asíncrona. SFD (2 bits): Comienzo de la zona de información.
* Cabecera PLCP: Información del sistema de transmisión [SIG (2 bits): indica la velocidad de transmisión en incrementos de 0,1 Mb; SRV (2 bits): campo de servicio; LONG (2 bits): tamaño de la información; CRC (2 bits): comprobación de errores].
Hasta aquí, 1 Mbyte/s.
* PSDU (2346 bytes): Información.
Preámbulo corto
* Sync; DFS (2 bits): Delimitador de comienzo, SFD invertido.
Hasta aquí, 1 Mbyte/s; PLCP a 2 Mbyte/s.
* PSDU: Tres tipos de tramas:
- Gestión (asociación de dispositivos, baja de dispositivos, temporización y sincronización, autenticación).
- Control (gestión del acceso al medio y confirmación; tramas de control de acceso al medio [RTS/CTS]; ACK).
- Datos (envío de datos).
Estructura de trama: Frame Control (2), Duración (2), Addr1 (6), Addr2 (6), SecControl (2) [fragmentar información], Addr4 (6), Información (0-2312), CRC (4).