Ethernet Tecnologa para redes de rea local versin

Ethernet Tecnología para redes de área local (versión 2. 0. 1) http: //www. arcesio. net

Ethernet Elementos y medios físicos http: //www. arcesio. net

Componentes físicos de una red § Las redes se construyen con dos tipos de elementos de hardware: nodos y enlaces. § Los nodos: generalmente son computadores de propósito general (aunque los routers y switches utilizan hardware especial, los diferencia lo que hace el software). § Los enlaces: se implementan en diversos medios físicos: par trenzado, coaxial, fibra óptica y el espacio (enlaces inalámbricos). http: //www. arcesio. net

Un nodo (una aproximaxión) CPU Adaptador de Red Cache Todos los nodos se conectan a la red a través de un adaptador de red. Este adaptador tiene un software (device driver) que lo administra Memoria La memoria NO es infinita Es un recurso escaso En una primera aproximación un nodo funciona con la rapidez de la memoria no con la rapidez del procesador. ¡el software de red debe cuidar cuántas veces accede la información puesta en la RAM! http: //www. arcesio. net

El adaptador de red § También llamada Network Adapter Card ó Network Interface Card (NIC) § Tarjeta de expansión que se instala en un computador para que éste se pueda conectar a una red. › Proporciona una conexión dedicada a la red › Debe estar diseñada para transmitir en la tecnología que utilice la LAN (Ethernet), debe tener el adaptador correcto para el medio (conector RJ 45) y el tipo de bus del slot donde será conectada (PCI). http: //www. arcesio. net

Tarjetas 10 Base ó 100 Base. TX Fabricante de la tarjeta 02: 60: 8 c: e 8: 52: ec § Cada tarjeta 10 Base. T, o 100 Base. TX (ó 10/100) está identificada con 12 dígitos hexadecimales (conocida como MAC address) § Esta dirección es utilizada por la capa 2 (capa de enlace de datos: DLL) del modelo OSI para identificar el nodo destino y origen de los datos http: //www. arcesio. net

Componentes del adaptador de red § El adaptador de red sirve como interface entre el nodo y la red, por esto puede pensarse que tiene dos componentes: › Una interface al BUS del computador que sabe como comunicarse con el host. › Una interface al enlace (cable o antena) que habla de manera correcta el protocolo de la red. § Debe existir una forma de comunicación entre estos dos componentes para que puedan pasar los datos que entran y salen del adaptador. http: //www. arcesio. net

Componentes del adaptador de red CPU Cache Buffers para intercambio de datos BUS E/S del nodo Interface al BUS Interface al Enlace de la RED Adaptador de Red Memoria RAM Sabe cómo hablar con la CPU, recibe las interrupciones del nodo y escribe o lee en la RAM Sabe utilizar el protocolo de nivel de enlace (capa 2, modelo OSI) http: //www. arcesio. net

El “driver” de la tarjeta § La tarjeta de red requiere de un driver en software para poder comunicarse con el sistema operativo. Provee las siguientes funciones: › Rutina de inicialización de la tarjeta › Rutina de servicios de interrupción › Procedimientos para transmitir y recibir frames de datos › Procedimientos para el manejo de status, configuración y control de la tarjeta http: //www. arcesio. net

Medios utilizados en 10 Mbps CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 10 Base 5 Coaxial grueso 10 Base 2 Coaxial delgado 10 Base-T Par trenzado 10 Base-F Fibra óptica Las reglas de acceso al medio y el frame Ethernet son iguales en cualquier medio, pero cada medio tiene diferentes componentes y diferentes lineamientos de configuración El identificador IEEE: • 10: indica la velocidad de transmisión, 10 Mbps • BASE: tipo de señalización, baseband, sobre el medio sólo hay señales Ethernet • El tercer campo: indica el tipo de medio y/o longitud • 5: coaxial grueso, máximo 500 mts de longitud del segmento • 2: coaxial delgado, máximo 185 mts de longitud del segmento • T: Twisted-Pair, par trenzado (sólo especifica el cable) • F: Fibra óptica (sólo especifica el cable) http: //www. arcesio. net

Componentes físicos de una conexión a 10 Mbps Dispositivo con MAU externo Conector de 15 pines Computador (DTE) con interface Ethernet Attachment Unit Interface (AUI) Medium Attachment Unit (MAU) Medium Dependent Interface (MDI) Dispositivo con MAU interno. AUI no expuesto http: //www. arcesio. net Medio Físico

Transceiver § Es una combinación de transmisor y receptor en la misma caja (en el diagrama anterior, es el mismo MAU) § El término aplica a dispositivos de comunicaciones inalámbricos (como un teléfono celular) § Ocasionalmente el término es utilizado para refererirse a un dispositivo transmisor receptor en sistemas de cable o fibra óptica http: //www. arcesio. net

Conexión en fibra óptica con transceiver externo en 10 Mbps Hub de fibra óptica 10 Base-FL (Transceivers internos) TX Segmento de fibra 10 Base-FL (Máximo 2000 mts) RX RX TX Ethernet Interface Cable AUI Conector AUI de 15 pines http: //www. arcesio. net Transceiver 10 Base-FL (FOMAU)

Componentes físicos de una conexión a 10 Mbps § Medio físico › › Lleva las señales Ethernet entre computadores Puede ser coaxial delgado, coaxial grueso, par trenzado o fibra óptica § Medium Dependent Interface (MDI) › › Conector utilizado para hacer la conexión física y eléctrica entre la interface y el cable de la red. Por ejemplo, para par trenzado, el MDI es un conector de 8 pines (conocido como conector RJ-45). Cada pin permite conectarse a uno de los 8 hilos que conforman el cable. § Medium Attachment Unit (MAU) › Transmite y recibe señales al medio (transceiver). El MDI es realmente parte del MAU, y le permite a este último conectarse al medio § El computador (DTE -Data Terminal Equipment) › Cada DTE conectado a Ethernet debe tener una interface Ethernet (electrónica y software que tiene las funciones de control de acceso al medio requeridas para enviar frames sobre el canal Ethernet) http: //www. arcesio. net

Sistema de coaxial grueso (10 Base 5) Segmento de coaxial grueso (500 metros máx) MAU MDI para cable coaxial grueso Conector AUI de 15 pines (Macho) (Hembra) DTE Ethernet Interface Cable AUI (50 metros máx) Conector “N” macho Terminador de 50 Ohm DTE DTE http: //www. arcesio. net § Máxima longitud de coaxial grueso: 500 metros § Máxima longitud del cable AUI: 50 metros § Máximo número de MAUs por segmento: 100 § Distancia mínima entre MAUs: 2. 5 metros

Sistema de coaxial grueso (10 Base 2) Coaxial Ethernet Delgado (Máx 185 mts) DTE 4 R DTE 1 Conector Macho BNC DTE 2 Ethernet Interface con MAU Interno Tee BNC Conector BNC hembra (MDI) Terminador macho BNC de 50 Ohm DTE 3 R • Máxima longitud de coaxial delgado: 185 metros • Máximo número de MAUs por segmento: 30 • Distancia mínima entre estaciones: 0. 5 metros http: //www. arcesio. net Incorrecto

Sistema de par trenzado 10 Mbps (10 Base. T) 12345678 Conexión hub-hub Hub 1 x Plugs de 8 pines (RJ-45 Hub (concentrador) 8 puertos RJ-45 (con MAU) 1 puerto BNC (con MAU) 1 Puerto conector AUI Conector BNC (MDI) DTE Ethernet Interface con MAU Interno Cable de par trenzado (100 mts máximo) Conector AUI de 15 pines Sólo a un hub debe habilitársele el MDI-X Hub 2 Cable Cruzado T+ TR+ R- X X R+ RT+ T- (1 con 3) (2 con 6) (3 con 1) (6 con 2) Jack de 8 pines (MDI) • Máxima longitud de par trenzado: 100 metros • Máximo número de MAUs por segmento: 2 • Los MAUs verifican la integridad del enlace DTE 1 Hub DTE 2 http: //www. arcesio. net DTE 3

Sistema de fibra óptica 10 Mbps (10 Base-FL) Hub de fibra óptica 10 Base-FL (con MAU’s internos) FOIRL (1980) segmento de fibra de 1000 metros entre repetidores 10 Base-FL › Transceiver 10 Base-FL (FOMAU) § TX Segmento de fibra 10 Base-FL (Máximo 2000 mts) § RX RX TX § › 10 Base-FB › DTE Ethernet Interface § Cable AUI Segmentos de hasta 2000 mts. Para interconectar hubs. Poca disponibilidad en el mercado 10 Base-FP › Conector AUI de 15 pines • Máxima longitud de par trenzado: 100 metros • Máximo número de MAUs por segmento: 2 • Los MAUs verifican la integridad del enlace Interopera con FOIRL, segmentos de hasta 2000 mts. Es el más usado. permite conectar computador-computador, hubhub, hub- computador, etc. Hub Segmentos de hasta 500 metros. para conectar hasta 33 computadores sin repetidor. No fue adoptado DTE 1 DTE 2 http: //www. arcesio. net DTE 3

Cableado estructurado: Estándar EIA/TIA-568 § Especifica un sistema de cableado multipropósito independiente del fabricante › › Definido en julio de 1991, la última versión es la 568 -B (1 de abril de 2001) Ayuda a reducir los costos de administración Simplifica el mantenimiento de la red y los movimientos, adiciones y cambios que se necesiten Permite ampliar la red § Estándar para cableados de edificios comerciales (reemplazó a la 568 -A de 1995). Incorpora muchas otras normas de cableado. La norma consta de tres partes: › › › 568 -B. 1, General Requirements (Requerimientos del sistema) 568 -B. 2, 100 Ohm Balanced Twisted-Pair Cabling Standard (cobre) 568 -B. 3, Optical Fiber Cabling Component Standard (fibra óptica) http: //www. arcesio. net

Subsistemas del cableado § Estándar EIA/TIA-568 especifica seis subsistemas: 1. Conexión del edificio al cableado externo (acometida del sistema de telecomunicaciones) 2. Cuarto de equipos 3. Cableado vertical (Backbone) 4. Armario de Telecomunicaciones 5. Cableado Horizontal 6. Área de trabajo http: //www. arcesio. net

Conexiones del cableado 2. Cuarto de equipos Patch panel 4. Closet de Telecomunicaciones 6. Area de trabajo 3. Cableado vertical 5. Cableado Horizontal Coversor de Medio Tarjeta de Red Teléfono Cable 10 Base. T Red del Campus Hub Cable 10 Base. T Canaleta Centro de cableado 1. Conexión del edificio al cableado externo http: //www. arcesio. net Toma RJ 45 Estación de trabajo

Consejos para instalar un cableado § De la tarjeta de red hasta la toma: patch cord máx. de 3 m § De la toma hasta el patch panel (centro de cableado): 90 m § Cableado vertical (entre centros de cableado) › con fibra óptica multimodo : 2 Km (500 mts) › con UTP: 100 m § Mínimo dos conectores por puesto de trabajo (voz y datos) § Conector estándar: 4 pares (8 hilos), 100 ohmios, UTP § Utilice el cable y los componentes de interconexión adecuados (entre más rapidez de transmisión necesite, mejores elementos debe comprar) § Evite forzar el cable doblándolo en ángulos rectos o tensionandolo demasiado. No utilice empalmes en el cableado horizontal: está prohibido. § Asegúrese que la puesta a tierra sea correcta http: //www. arcesio. net

Especificaciones generales del cable UTP (Unshielded Twisted-Pair) § El cable de par entorchado tiene uno o más pares “abrazados” uno a otro (esto ayuda a cancelar polaridades e intensidades opuestas). § Shielded Twisted-Pair (STP) es blindado § Unshielded Twisted-Pair (UTP) es no blindado § Los hilos son referenciados con respecto a su grosor utilizando los números de American Wire Gauge § Los alambres delgados tienen más resistencia que los gruesos http: //www. arcesio. net

Categorías del sistema de cableado para UTP § Categoría 1: alambre sólido 22 ó 24 AWG (American Wire Gauge Standard): no se puede utilizar para transmisión de datos: 56 Kbps § Categoría 2: alambre sólido 22 ó 24 AWG para teléfonos y sistemas de alarmas: 1 MHz § Categoría 3: alambre sólido 24 AWG, 100 Ohmios, 16 MHz. § Categoría 4: igual que la tres pero hasta 20 MHz § Categoría 5: par trenzado de 22 ó 24 AWG, impedancia de 100 Ohmios, ancho de banda de 100 MHz (usa conector RJ 45 -8 P 8 C-). Atenuación inferior a 24 d. B y Next superior 27. 1 d. B para 100 MHz. § Categoría 5 e (enhanced) el mismo ISO Clase D: Par trenzado 22 ó 24 AWG, ancho de banda 100 MHz. Atenuación 24 d. B. Next 30. 1 d. B § Categoria 6 (TIA/EIA-568 -B. 2 -1, junio 1, 2002) ISO Clase E: Hasta 250 MHz. Atenuación inferior a 21. 7 d. B y Next superior a 39. 9 d. B. § Categoria 6 a (ANSI/TIA-568 -B. 2 -10, 2008) ISO Clase EA : Hasta 500 MHz. Atenuación inferior a 20. 9 d. B y Next superior a 39. 9 d. B. § Categoría 7 (ISO/IEC 11801. 2002) ISO Clase F : hasta 600 MHz. Atenuación inferior 20. 8. Next superior a 62. 9 d. B. § Categoría 7 a (Adenda al ISO/IEC 11801. 2008) ISO Clase FA : hasta 1000 MHz. Atenuación inferior 20. 3. Next superior a 65. 0 … Se espera que esté disponible en 2013 http: //www. arcesio. net

Cables cat 5 E y cat 7 Cable categoría 5 E Cable categoría 7 http: //www. arcesio. net

Atenuación § La atenuación representa la perdida de potencia de señal a medida que esta se propaga desde el transmisor hacia el receptor. Se mide en decibeles. Atenuación = 20 Log 10(V. Trans. /V. Rec. ) § Se puede medir en una vía o en doble vía (round trip) § Una atenuación pequeña es buena § Para reducir la atenuación se usa el cable y los conectores adecuados con la longitud correcta y ponchados de manera correcta http: //www. arcesio. net

Near End Cross. Talk (NEXT) § Interferencia electromagnética causada por una señal generada por un par sobre otro par resultando en ruido. NEXT = 20 Log 10(V. Trans. /V. Acoplado. ) (V. Acoplado es el “ruido” en el segundo par. ) § Se mide en el extremo del transmisor (donde la señal es más fuerte) § Un NEXT grande es bueno § Cuando un sistema de cableado tiene problemas con el NEXT pueden ocurrir errores en la red. § Para evitar el NEXT se usa el cable y los conectores adecuados ponchados de manera correcta. http: //www. arcesio. net

ACR (Attenuation-to-crosstalk ratio) § También conocido como headroom. Es la diferencia, expresada en d. B, entre la atenuación de la señal producida por un cable y el NEXT(nearend crosstalk). § Para que una señal sea recibida con una tasa de errores de bit aceptable, la atenuación y el NEXT deben optimizarse. En la práctica la atenuación depende de la longitud y el diámetro del cable y es una cantidad fija. Sin embargo, el NEXT puede reducirse asegurando que el cable esté bien entorchado y no aplastado, y asegurando que los conectores estén instalados correctamente. El NEXT también puede ser reducido cambiando el cable UTP por STP. § El ACR debe ser de varios decibeles para que el cable funcione adecuadamente. Si el ACR no es lo suficientemente grande, los errores se presentarán con frecuencia. Una pequeña mejora en el ACR reduce dramáticamente la tasa de errores a nivel de bit. http: //www. arcesio. net

Especificaciones conector 8 P 8 C Especificación EIA/TIA-568 A Especificación EIA/TIA-568 B 12345678 Conector macho para los cables http: //www. arcesio. net Conector hembra para tomas, hubs, switches y tarjetas de red

Código de colores http: //www. arcesio. net

Ponchado del cable 1. Cortar la chaqueta a una distancia adecuada. 2. Separar y enderezar los hilos. 3. Colocar los hilos en orden (568 A ó B) 4. Cortar los hilos para queden “parejos”. 5. Aquí se ven los hilos “parejos”. 6. Introducir los hilos dentro del conector. Nota: se debe garantizar que los hilos mantengan el orden y que la chaqueta quede bajo la pestaña inferior del conector. ¡No olvide certificar el cable! 7. Con la ponchadora apretar el conector. 8. Hacer lo mismo con la otra punta del cable. http: //www. arcesio. net

Uso de los hilos § De acuerdo con la aplicación, cada hilo realiza una función diferente: TX: Trasmite; RX: Recibe; Bi: Bidireccional http: //www. arcesio. net

Especificaciones de la fibra óptica § Transmite energía en forma de luz. Permite tener anchos de banda muy altos (billones de bits por segundo). § En los sistemas de cableado, la fibra óptica puede utilizarse tanto en el subsistema vertical como en el horizontal. Transmisor (Fuente de luz) Receptor (Detector de luz) Fibra óptica Señal eléctrica (Input) http: //www. arcesio. net Señal eléctrica (Output)

¿Por qué no se sale la luz de la fibra óptica? Cubierta (Cladding) Núcleo (Core) La luz no se escapa del núcleo porque la cubierta y el núcleo están hechos de diferentes tipos de vidrio (y por tanto tienen diferentes índices de refracción). Esta diferencia en los índices obliga a que la luz sean reflejada cuando toca la frontera entre el núcleo y la cubierta. Revestimiento (Coating ó Buffer) http: //www. arcesio. net

Tipos de fibra óptica Fuente de luz Propaga varios modos ó caminos Fuente de luz Propaga un sólo modo ó camino Núcleo: 62. 5 mm ó 50 mm Cubierta: 125 mm Núcleo: 8 a 10 mm Cubierta: 125 mm Un cabello humano: 100 mm Multimodo Usada generalmente para comunicación de datos. Tiene un núcleo grande (más fácil de acoplar). En este tipo de fibra muchos rayos de luz (ó modos) se pueden propagar simultáneamente. Cada modo sigue su propio camino. La máxima longitud recomendada del cable es de 2 Km. l = 850 nm. Monomodo Tiene un núcleo más pequeño que la fibra multimodo. En este tipo de fibra sólo un rayo de luz (ó modo) puede propagarse a la vez. Es utilizada especialmente para telefonía y televisión por cable. Permite transmitir a altas velocidades y a grandes distancias (40 km). l = 1300 nm. http: //www. arcesio. net

Ancho de banda de la F. O. § Los fabricantes de fibra multimodo especifican cuánto afecta la dispersión modal a la señal estableciendo un producto ancho de banda-longitud (o ancho de banda). › Una fibra de 200 MHz-km puede llevar una señal a 200 MHz hasta un Km de distancia ó 100 MHz en 2 km. § La dispersión modal varía de acuerdo con la frecuencia de la luz utilizada. Se deben revisar las especificaciones del fabricante › Un rango de ancho de banda muy utilizado en fibra multimodo para datos es 62. 5/125 con 160 MHz-km en una longitud de onda de 850 nm § La fibra monomodo no tiene dispersión modal, por eso no se especifica el producto ancho de banda-longitud. http: //www. arcesio. net

Atenuación en la F. O. § La perdida de potencia óptica, o atenuación, se expresa en d. B/km (aunque la parte de “km” se asume y es dada sólo en d. B) › Cuantos más conectores se tengan, o más largo sea el cable de fibra, mayor perdida de potencia habrá. › Si los conectores están mál empatados, o si están sucios, habrá más perdida de potencia. (por eso se deben usar protectores en las puntas de fibra no utilizadas). › Un certificador con una fuente de luz incoherente (un LED) muestra un valor de atenuación mayor que uno con luz de LASER (¡Gigabit utiliza LASER! Por eso la F. O. para gigabit debe certificarse con ese tipo de fuente de luz, no con el otro) http: //www. arcesio. net

El cable de fibra óptica Revestimiento Capa de protección puesta sobre la cubierta. Se hace con un material termoplástico si se requiere rígido o con un material tipo gel si se requiere suelto. Material de refuerzo (strength members) Sirve para proteger la fibra de esfuerzos a Núcleo (Core) Cubierta (Cladding) Envoltura (Jacket) Revestimiento (Coating ó Buffer) que sea sometida durante la instalación, de contracciones y expanciones debidos a cambios de temperatura, etc. Se hacen de varios materiales, desde acero (en algunos cables con varios hilos de fibra) hasta Kevlar Envoltura Es el elemento externo del cable. Es el que protege al cable del ambiente donde esté instalado. De acuerdo a la envoltura el cable es para interiores (indoor), para exteriores (outdoor), aéreo o para ser enterrado. http: //www. arcesio. net

Cables de fibra óptica Cable aéreo (de 12 a 96 hilos): Cable para exteriores (outdoor), ideal para aplicaciones de CATV. 1. Alambre mensajero, 2. Envoltura de polietileno. 3. Refuerzo, 4. Tubo de protección, 5. Refuerzo central, 6. Gel resistente al agua, 7. Fibras ópticas 8. Cinta de Mylar, 9. Cordón para romper la envoltura en el proceso de instalación. Cable con alta densidad de hilos (de 96 a 256 hilos): Cable outdoor, para troncales de redes de telecomunicaciones 1. Polietileno, 2. Acero corrugado. 3. Cinta Impermeable 4. Polietileno, 5. Refuerzo, 6. Refuerzo central 7. Tubo de protección, 8. Fibras ópticas, 9. Gel resistente al agua 10. Cinta de Mylar, 11. Cordón para romper la envoltura. http: //www. arcesio. net

Conectores de fibra óptica (FOC) § Conector ST (Straight Through) BFOC/2. 5 › Presentado a comienzos del 85 por AT&T › Utiliza un resorte y un seguro de acoplamiento. § Conector SC (Single-fiber Coupling) › Es más nuevo, desarrollado por Nippon Telegraph and Telephone Corporation › Tiene menos perdida que otros conectores § Conector MT-RJ › Ocupa la mitad de espacio de un conector SC (es un conector SFF: “Small Form Factor”) http: //www. arcesio. net

Otras características de la F. O. § En el subsistema de cableado horizontal el hilo transmisor en un extremo se conecta al extremo receptor del otra y viceversa. En el subsistema de cableado vertical se conecta uno. › Los equipos tienen un LED que indica si hay conexión, si este LED no se activa, se pueden intercanbiar las puntas del cable. § Cuando se conecta una fuente LASER a fibra multimodo puede aparecer un fenómeno llamado Differential Mode Delay (DMD). . . Es una pequeña variación en el indice de refracción de la F. O. que dificulta recibir bien la señal. http: //www. arcesio. net

Otras normas § ANSI/TIA/EIA-569 -A (febrero 1998): Estándar para trayetos (pathways) y espacios para edificios comerciales. § ANSI/TIA/EIA-570 -A (septiembre 1999): Estándar para cableados de edificios residenciales § ANSI/TIA/EIA-606 -A (mayo 2002): Estándar para administración de cableados § ANSI/TIA/EIA-607 (agosto 1994): Puestas a tierra y uniones http: //www. arcesio. net

ANSI/TIA/EIA-569 -A § Describe los elementos de diseño para trayectos (ducterías) y cuartos dedicados a equipos de telecomunicaciones. › La ductería debe ser de 4” de diámetro, con una pendiente de drenaje de 12” por cada 100 pies (56 cm en 100 metros). Curvaturas de hasta 90 o. No debe superar el 40% del diámetro usando 2 cables. › Cuarto de equipos: altura de 2, 50 metros. De acuerdo con el número de estaciones que albergará: hasta 100: 14 m 2, entre 101 y 400: 37 m 2, entre 401 y 800: 74 m 2 y entre 801 y 1200: 111 m 2. Ubicado lejos de fuentes electromagnéticas y fuentes de inundación. La norma especifica tamaño de las puertas (sencilla 0, 91 m, doble 2 m), temperatura (64°-75°F), humedad relativa (30%-55%), iluminación (50 -foot candles @ 1 m sobre el piso) y polvo en el medio ambiente (100 microgramos/m 3 en un periódo de 24 horas). http: //www. arcesio. net

ANSI/TIA/EIA-606 § Esta norma establece las especificaciones para la administración de un cableado § La administración de los cableados requiere una excelente documentación › Debe permitir diferenciar por dónde viaja voz, datos, video, señales de seguridad, audio, alarmas, etcétera. § La documentación puede llevarse en papel, pero en redes complejas es mejor asistirse con una solución computarizada § Además, en ciertos ambientes se realizan cambios a menudo en los cableados, por esto la documentación debe ser fácilmente actualizable. http: //www. arcesio. net

Conceptos de administración § Un sistema de administración de cableado normal debe incluir: registros, reportes, planos y órdenes de trabajo › Identificadores: cada espacio, trayecto, punto de terminación de cableado y puesta a tierra debe recibir un identificador único (un número) › Registros: se requiere como mínimo registro de cada cable, espacio, trayecto, puesta a tierra, terminación y ubicación del hardware. Estos registros deben tener referencia cruzada con los registros relacionados. › Referencias opcionales: referencias a otro tipo de registros, como planos, registros del PBX, inventarios de equipos (teléfonos, PCs, software, LAN, muebles) e información de los usuarios (extensión, e-mail, passwords) permitirán generar otros reportes http: //www. arcesio. net

Conceptos de administración § Un sistema de administración de cableado normal debe incluir: registros, reportes, planos y órdenes de trabajo › Planos y diagramas: tanto conceptuales como a escala, incluyendo planos de planta y distribución de los racks. › Ordenes de trabajo: las órdenes de trabajo están relacionadas con modificación/instalación de espacios físicos, trayectos, cables, empalmes, terminaciones o puestas a tierra (o una combinación). La orden de trabajo debe decir quién es el responsable de los cambios físicos al igual de quién es la persona responsable de actualizar la documentación. http: //www. arcesio. net

Documentación del cableado § Para cableados pequeños, mínimo un plano del piso con la ubicación del cableado y una hoja electrónica con una explicación de la marcación de los componentes › Los cables deben ser identificados cuando estos sean instalados (una etiqueta en cada punta del cable) y de registrarse en la hoja electrónica. § Para grandes cableados puede considerar adquirir un software de administración de cableados (toma más tiempo lograr que entre en funcionamiento) § Marcar los cables y elaborar la documentación puede parecer trabajo extra, pero son una herramienta poderosa para la administración de la red. http: //www. arcesio. net

ANSI/TIA/EIA-607 § Esta norma especifican como se debe hacer la conexión del sistema de tierras (los sistemas de telecomunicaciones requieren puestas a tierra confiables). › Los gabinetes y los protectores de voltaje son conectados a una barra de cobre (busbar) con “agujeros” (de 2” x 1/4”) › Estas barras se conectan al sistema de tierras (grounding backbone) mediante un cable de cobre cubierto con material aislante (mínimo número 6 AWG, de color verde o etiquetado de manera adecuada) › Este backbone estará conectado a la barra principal del sistema de telecomunicaciones (TMGB, de 4” x 1/4”) en la acometida del sistema de telecomunicaciones. El TMGB se conectará al sistema de tierras de la acometida eléctrica y a la estructura de acero de cada piso. http: //www. arcesio. net

ANSI/TIA/EIA-607 § Términos utilizados › Telecommunications Main Grounding Busbar (TMGB) › Telecom Bonding Backbone (TBB) › Telecom Grounding Busbar (TGB) › Telecom Bonding Backbone Interconnecting Bonding Conductor (TBBIBC) http: //www. arcesio. net

Equipos de interconexión de red § Equipos de transmisión y concentración para redes WAN › Modems, MUXs (multiplexers), PADs (Packet Assembler/Disassembler), FRADs (Frame Relay Access Device), Front-ed processors, unidades de control, conversores de protocolo § Dispositivos de interneworking (LAN) › Hubs, bridges, switches, Routers, gateways, access servers. § Dispositivos especializados › Compresores de datos, sistemas de transmisión de fibra óptica, dispositivos de seguridad (firewalls). http: //www. arcesio. net

Equipos de interconexión LAN › › Repetidores Switches (bridges) Routers Gateways § Se pueden diferenciar por la capa del modelo OSI donde realizan la interconexión entre redes de área local http: //www. arcesio. net

Codificación de la señal § La codificación de la señal en Ethernet busca combinar el reloj y la información como una secuencia de autosincronización de las señales que se envían sobre el medio § Cada medio ofrece características diferentes. § Entre más alta sea el ancho de banda, más complejo es el esquema de codificación utilizado. § Los objetivos de un esquema de señalización son: › Incluir la suficiente información de reloj para asegurar que los circuitos de decodificación funcionen correctamente › Mantener la tasa de errores muy baja › Garantizar que la señal Ethernet “sobreviva” ó “resista” el viaje sobre el medio físico. http: //www. arcesio. net

Métodos de señalización § El método de señalización hace referencia a dos cosas: › La forma en que se codifican los datos para transmitirse › El espectro de frecuencia del medio § En buena medida, el método de señalización está relacionado con el uso del espectro de frecuencia del medio § Dos métodos de señalización utilizados en LAN son broadband y baseband. § Señalización broadband: el ancho de banda del medio es subdividido por frecuencia para formar dos o más subcanales. Cada subcanal transferiere datos de forma independiente de los otros subcanales (necesita modems) § Señalización baseband: sólo una señal es transmitida sobre el medio. http: //www. arcesio. net

Métodos de señalización (cont. ) Canal único Baseband Frecuencia Broadband A Múltiples canales B. . . N Frecuencia § Baseband utiliza todo el ancho de banda para un canal. Broadband lo divide en subcanales. http: //www. arcesio. net

Señalización Broadband § Broadband utiliza tecnología análoga, donde modems de alta frecuencia operan a 4 KHz ó superior, colocan la señal portadora sobre el medio de transmisión. § Los métodos de modulación más utilizados son: › Frecuency Shift Keying (FSK) › Amplitude Modulation Phase Shift Keying (AM PSK) § Broadband es unidireccional. Se usan dos canales para hacerla bidireccional http: //www. arcesio. net

Señalización Baseband § Baseband utiliza señalización digital. 0 0 1 1 Non-Return +V to Zero (unipolar) (Terminales) Manchester (Ethernet) Manchester -V +V Diferencial (Tokeng Ring) -V http: //www. arcesio. net 0 1

Codificación de la señal en el AUI § 10 Mbps utiliza el sistema de codificación Manchester. En este sistema se combinan los datos y el reloj en símbolos de bit. En estos símbolos se indica una transición del reloj en la mitad de cada bit. § Cada símbolo de bit se divide en dos partes: la polaridad de la segunda parte siempre es la contraria de la promera mitad. § Un cero se define como una señal cuya primera mitad es alta y la segunda mitad es baja. Un uno es una señal cuya primera mitad es baja y la segunda mitad es alta. § En cada bit se envía una transición del reloj que es utilizada por la estación receptora para sincronizarse con los datos recibidos. http: //www. arcesio. net

Codificación de la señal en el AUI § Manchester permite sincronizarse al receptor y extraer los datos, pero implica que se duplique el ancho de banda. Es decir, para 10 Mbps Manchester codifica señales a una rata de 20 MHz. § Cada medio en 10 Mbps utiliza codificación Manchester pero utiliza un sistema de señalización de línea física diferente › › › Port ejemplo, en 10 Base 5 se envía dos señales: una señal DC a -1 voltio y una señal que varia su amplitud para representar ceros y unos (nivel alto: 0 voltios, nivel bajo: -2 voltios) En 10 Base-T la señalización de línea física utiliza corrientes balanceadas sobre par trenzado. Un hilo lleva una señal entre 0 y 2. 5 voltios y el otro entre 0 y -2. 5 voltios. 10 Base-FL utiliza NRZ (Non-Return-to-Zero) como esquema de señalización de línea. Un pulso de luz indica el nivel alto y la ausencia del pulso de luz es el nivel bajo. http: //www. arcesio. net

Rechazo de modo común (CMR) 01101110 TX+ +2. 5 v TX- +2. 5 v RX+ 0 Voltios -2. 5 v RX- +2. 5 v TX+ 01101110 RX+ +2. 5 v RX- 0 Voltios -2. 5 v TX- • Para que el CMR funcione adecuadamente se necesita que el par de hilos estén entorchados mutuamente. • Utiliza la diferencia de voltajes entre cada señal (TX+) y su reflejo (TX-) para determinar el estado lógico de cada bit. • Los picos de voltaje inducen de la misma manera los dos hilos, pero la diferencia sigue siendo la misma. http: //www. arcesio. net • Ruido eléctrico excesivo puede destruir transceivers, hubs o tarjetas de red

Velocidad de propagación de una señal Ethernet § Para determinar la máxima topología y el tamaño mínimo del frame § Los datos viajan más despacio que la luz en el vacio. › C (velocidad de la luz en el vacio): 300. 000 Km/s › Coaxial grueso: 77% C (231. 000 Km/s) › Coaxial delgado: 65% C (195. 000 Km/s) › Par trenzado: 59% C (177. 000 Km/s) › Fibra óptica: 66% C (198. 000 Km/s) › Cable AUI: 65% C (195. 000 Km/s) § 10 Base-T es la más lenta. http: //www. arcesio. net

¿Qué tan largo es un bit en 10 Mbps? › Coaxial grueso: 231. 000 Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 23. 1 metros. › Coaxial delgado: 195. 000 Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19. 5 metros. › Par trenzado: 177. 000 Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 17. 7 metros. › Fibra óptica: 198. 000 Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19. 8 metros. › Cable AUI: 195. 000 Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19. 5 metros. http: //www. arcesio. net

Bases del funcionamiento de Ethernet § Si un nodo ha participado en una colisión, este DEBE detectar la colisión antes que se termine la transmisión del frame: Si esto falla se traduce en degradación del desempeño de la red. § Las especificaciones garantizan esta operación: › En 1980 DEC, Intel y Xerox publicaron el “Blue Book” (Ethernet versión 1. 0, ACM Computer Communications Review, Vol 11, No. 2, julio 1981, paginas 17 -65) › La versión 1. 0 fue reemplazada por la versión 2. 0 en 1982 › IEEE (febrero de 1980, de ahí el “ 80” y el “ 2” de “ 802”) utilizó la versión 2. 0 como base del estádar 802. 3. http: //www. arcesio. net

La señal jam y colisiones legales El nodo 1 envía datos al nodo 2. El nodo 3 también envía datos al medio (no “escucha” al nodo 1) y hay una colisión. El nodo 3 envía un jam de 4 bytes avisando a todos que hubo una colisión. El JAM crea colisiones con otros frames que se estén transmitiendo y obliga a todas las estaciones a reiniciar sus intentos de acceder el medio. R 1 R 2 R 3 R 4 JAM (4 bytes) Colisión Nodo 1 Nodo 2 Segmento 1 Nodo 3 Segmento 2 Segmento 3 Segmento 4 Segmento 5 § Las colisiones ocurren dentro de los primeros 512 bits de datos (64 bytes): › Las colisiones típicas ocurren dentro de los primeros 48 bytes › Las redes que tienen hasta un 37% de utilización sostenida son bastante “limpias” (pocas colisiones). http: //www. arcesio. net

Topología máxima y frame mínimo La máx. trayectoria de transmisión entre dos nodos: 5 segmentos y cuatro repetidores. De los cinco segmentos 3 son no poblados, dos pueden terner estaciones conectadas. La longitud mínima del frame Ethernet es 64 bytes (512 bits). Esta longitud está basada en el peor caso de viaje de ida y vuelta. R 1 Nodo 1 § R 3 R 4 Nodo 2 Segmento 1 § R 2 Nodo 3 Segmento 2 Segmento 3 Segmento 4 Segmento 5 Los conectores de los equipos de interconexión también agregan retardos adicionales pero la red completa (topología máxima) no puede introducir más de 51. 2 m. S de retardo. La longitud mínima del frame se define como: › › El mensaje del nodo 1 debe ser lo suficientemente largo para que aun esté transmitiendo cuando la colisión sea detectada. El mensaje interrumpido del nodo 1 debe ser lo bastante corto como para que el nodo 2 (receptor) pueda descartarlo por ser “muy corto”. http: //www. arcesio. net

Niveles de degradación § La retransmisión a nivel Ethernet ocurre, normalmente, dentro de tiempos del orden de cientos de microsegundos § Las restransmisiones en la subcapa LLC puede ocurrir en milisegundos § En la capa de transporte (capa 4) las restramisiones puesen tomar segundos § Las aplicaciones pueden esperar minutos. Entre más alta está la capa responsable de la retransmisión, más debe esperar el usuario. http: //www. arcesio. net

Medios utilizados en Fast Ethernet CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 100 Base-T 4 Par trenzado No ANSI 100 Base-TX Par trenzado ANSI 100 Base-FX Fibra óptica ANSI El identificador IEEE: • 100: indica la velocidad de transmisión, 100 Mbps • BASE: tipo de señalización, baseband, sobre el medio sólo hay señales Ethernet • El tercer campo: indica el tipo de segmento • T 4: usa cuatro pares de cable par trenzado para teléfonía • TX: usa dos pares de cable par trenzado para datos (ANSI X 3 T 9. 5) • FX: usa fibra óptica (ANSI X 3 T 9. 5) y usa dos hilos de fibra • TX y FX se conocen también como 100 Base-X El estándar T 4 fue desarrollado para que cableados de menor calidad pudiesen utilizar Fast Ethernethttp: //www. arcesio. net

Componentes físicos de una conexión a 100 Mbps Dispositivo con PHY externo Computador (DTE) Conector de 40 pines Physical Layer Device (PHY) Medium Dependent Interface (MDI) Media Independent Interface (MII) -opcional. Dispositivo con PHY interno. http: //www. arcesio. net Medio Físico

Componentes físicos de una conexión a 100 Mbps § Medio físico › Lleva las señales Ethernet entre computadores. Puede ser fibra óptica, par trenzado nivel 5 o par trenzado nivel 3 § Medium Dependent Interface (MDI) › Conector utilizado para hacer la conexión física y eléctrica entre la interface y el cable de la red: por ejemplo, un conector RJ-45 para par trenzado ó un conector para fibra óptica. § Physical Layer Device (PHY) › Transmite y recibe señales al medio (transceiver). Puede estar dentro de la tarjeta de red o estar por fuera y estar equipado con un cable MII. El tipo de PHY depende del tipo de medio con el cual está construido el segmento de red http: //www. arcesio. net

Componentes físicos de una conexión a 100 Mbps § Medium Independent Interface (MII) › Es un conjunto de elementos electrónicos opcionales que permite enlazar las funciones de control de acceso al medio en la tarjeta de red con el PHY, que es quien envía las señales al medio. Puede, opcionalmente, soportar la operación a 10 Mbps y a 100 Mbps. Es el que hace que los diferentes sistemas de codificación de la señal de los diversos medios sea transparente a la intefaz de red. § El computador (DTE -Data Terminal Equipment) › Cada DTE conectado a Fast Ethernet debe tener una interfaz Ethernet (electrónica y software que tiene las funciones de control de acceso al medio requeridas para enviar frames sobre el canal Ethernet) http: //www. arcesio. net

Fast Ethernet: 100 Base. TX II Plugs de 8 pines (RJ-45) Existe un chequeo de integridad del enlace basado en ANSI FDDI. También existe el Fast Link Pulse, que se utiliza para la autonegociación. PHY PHY Hub (concentrador) 100 Base. TX 4 puertos RJ-45 (con PHY) Clase II DTE Interface 100 Base. TX con PHY Interno Cable de par trenzado Categoría 5 (100 mts máximo) Jack de 8 pines (MDI) http: //www. arcesio. net Basado en el estándar de medio físico ANSI TP-PMD. (Para UTP y STP)

Concentradores para 100 Base. TX § Se definen dos tipos: Clase I y Clase II § Clase I: › Grandes retardos en tiempo › Puede convertir de un medio a otro: de 100 Base. TX a 100 Base. FX (permite mezclar tipos de segmentos) › Cómo la conversión consume “bit times”, sólo se permite un concentrador clase I por dominio de colisión cuando se tienen longitudes máximas de los cables. § Clase II › Pequeños retardos de tiempo › Repite inmediatamente a los otros puertos sin hacer conversiones › Conecta el mismo tipo de segmentos (NO se pueden mezclar tipos de segmentos con hubs clase II) › Máximo 2 concentradores clase II por dominio de colisión. http: //www. arcesio. net

Fast Ethernet: 100 Base. TX II DTE 1 Hub 100 Mbps DTE 2 Máxima longitud de par trenzado: 100 metros Máximo número de PHY’s por segmento: 2 DTE 3 Dos segmentos 100 Base. TX pueden interconectarse con hubs Clase I ó II Los PHY’s verifican la integridad de enlace (Link) http: //www. arcesio. net

Fast Ethernet: 100 Base. FX Hub de fibra óptica 100 Base-FX Clase II TX 100 Base. FX Interface RX DTE TX Segmento de fibra 10 Base-FX (Máximo 412 mts) RX TX RX II TX RX Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos. Fibra multimodo 62. 5/125 Máximo 11 d. B de atenuación Conectores SC, ST ó MT-RJ Diámetro de dominio de colisión máximo: Con un hub clase II: 320 metros hasta el DTE http: //www. arcesio. net Con un Hub clase I: 272 metros hasta el DTE Con dos hubs clase II: 228 metros hasta DTE Existe un chequeo de integridad del enlace basado en ANSI FDDI.

Fast Ethernet: 100 Base. T 4 II Plugs de 8 pines (RJ-45) Existe el Fast Link Pulse, que se utiliza para la autonegociación. Garantiza que el cable está correctamente interconectado, pero no garantiza el Cross. Talk PHY PHY Hub (concentrador) 100 Base. T 4 4 puertos RJ-45 (con PHY) Clase II DTE Interface 100 Base. T 4 con PHY Interno Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos. Cable de par trenzado Categoría 3, 4 ó 5 (100 mts máximo) Jack de 8 pines (MDI) http: //www. arcesio. net Utiliza los 4 pares del cable.

100 Base. TX y 100 Base-T 4: Uso del medio § 100 Base-TX, UTP categoría 5 › Hilo 1: T+; Hilo 2: T-, Hilo 3: R+ e Hilo 6: R› Máximo 100 metros, conector RJ-45 › Un cable cruzado se construye igual que en 10 Mbps (1 con 3 y 2 con 6) § 100 Base. T 4: Uso del medio, UTP categoría 3, 4 ó 5 › Hilo 1: T+; Hilo 2: T-, Hilo 3: R+ e Hilo 6: R› Hilo 4: B+, Hilo 5: B-; Hilo 7: B+, Hilo 8: B› Máximo 100 metros, conector RJ-45 › Cable cruzado: 1 con 3, 2 con 6, 4 con 7 y 5 con 8 http: //www. arcesio. net

Codificación de la señal para representar los datos § Gracias a la velocidad con que se transmiten los datos en 100 Mbps, y la necesidad de una alta frecuencia en el cable, la señalización en Fast Ethernet es más compleja que en Ethernet. § Fast Ethernet NO utiliza señalización Manchester (aunque los transceivers para 10/100 trabajan con Manchester). § Cada uno de los diferentes medios utiliza un tipo de codificación (códigos de bloque) y señalización de línea diferente: › 100 Base. FX utiliza codificación 4 B/5 B y señalización NRZI › 100 Base. TX utiliza codificación 4 B/5 B y señalización MLT-3 (ó NRZI-3) › 100 Base. T 4 utiliza un sistema de codificación diferente (8 B/6 T), una forma mejorada de MLT-3, y multiplexamiento T 4 (conocido también como “fan out”). http: //www. arcesio. net

Arquitectura de las capas en Fast Ethernet 802. 3 LLC - Logical Link Control MAC - Media Access Control Reconciliación MII 8 B 6 T MII PCS 4 B 5 B PMA NRZI PMD MLT-3 Fan Out MDI § MII: Medium Independent Interface § PCS: Physical Coding Sublayer § PMA: Physical Medium Attachment § PMD: Physical Media Dependent § MDI: Medium Dependent Interface MDI M E D I O T 4 http: //www. arcesio. net TX › Las subcapas de reconciliación, PCS y PMD no existen en 10 Mbps (los datos son manejados directamente desde la capa MAC a la subcapa PMA y de allí al cable.

El ancho de banda del cable en Ethernet y la ley de shannon § La principal dificultad con 100 Mbps es que los datos a alta frecuencia no se propagan sobre par trenzado o fibra (requeriría una forma de onda de 200 MHz si codificara con Manchester). § UTP categoría 5 está hecho para soportar una frecuencia de 100 MHz. § Ley de Shannon: › Permite calcular la velocidad teórica máxima en la cual digitos libres de error pueden ser transmitidos sobre un canal con ancho banda de limitado en presencia de ruido: C=log 2(1+S/N). Donde C es la capacidad del canal en bits por segundo, W es el ancho de banda en Hertz y S/N es la razón señal-ruido (teóricamente se puede obtener entre 2 bits/Hz hasta 12 bits/Hz). http: //www. arcesio. net

NRZI, MLT-3 y la codificación 4 B 5 B § Nuevas formas de codificación de la forma de onda han sido implementadas en la subcapa PMA para Fast Ethernet. › 100 Base. FX utiliza NRZI (Non-Return-to-Zero, Invert-on-one). Para reducir aun más los requerimientos de frecuencia sobre UTP, 100 Base. TX agrega una varización a NRZI en la subcapa PMD llamada MLT-3 (Multiple Level Transition - 3 Niveles) ó NRZI-3. › Cuando la información es una secuencia de ceros, en NRZI y MLT 3 se puede perder la codificación de la señal del reloj. Para resolver este problema se utiliza la codificación de bloque (block encoding) 4 B 5 B (la misma utilizada por FDDI). › Un código de bloque toma un bloque o grupo de bits y los “traduce” aun conjunto de código bits más grande. 4 B 5 B toma cuatro bits y los traduce a cinco bits › Los códigos de bloque se diseñan para mejorar la señalización de línea al balancear los ceros y los unos transmitidos http: //www. arcesio. net

La codificación 4 B 5 B § El uso de un esquema de codificación 4 B 5 B permite transportar datos e información de control en cada símbolo representados por un código de 5 bits (4 bits se representan con 5 bits). § Además un código de relleno entre stream (IDLE) es definido, al igual que un símbolo para forzar errores de señalización. § Ya que cuatro bits son mapeados a cinco bits, sólo se necesitan 16 símbolos para representar los datos. El resto de símbolos que no son utilizados para control o para significar una condición IDLE no son usados en 100 Base. X y se consideran inválidos. Todos unos (1's) indica la condición idle. § Un ejemplo, el “nibble” 0000 se representa como 11110 en 4 B 5 B y el nibble 1111 se representa como 11101. El símbolo que representa la condición de idle es 11111. § Los códigos de bloque se diseñan para mejorar la señalización de línea al balancear los ceros y unos transmitidos. http: //www. arcesio. net

NRZI y MLT-3 100 Base. FX utiliza NRZI, donde se utiliza media onda para codificar cada bit. Si el estado de la señal cambia es un 1. Codificación 4 B 5 B para el hexadecimal 0 es 11110 y para E es 11100 100 Base. TX utiliza MLT-3, donde se usa un cuarto de onda para codificar cada bit. Igual que NRZI pero utiliza una onda alternante de tres niveles (puede ser pensado como una sinusoidal “stop and go”) donde va un 1, un 0, un -1, un 0, un 1, etc, respetando la progresión. http: //www. arcesio. net

Ancho de banda requerido en 100 Base. FX y 100 Base. TX § Al combinar 4 B 5 B con NRZI ó MLT-3 la señal requiere un menor ancho de banda, pero es lo suficientemente densa para codificar 100 Mbps. § En 100 Base. FX al utilizar la codificación 4 B 5 B aumentaría la velocidad de 100 Mbps a 125 Mbps, pero al utilizar NRZI (dos bits por ciclo) requiere un ancho de bande de 62. 5 MHz. § En 100 Base. TX, que utiliza 4 B 5 B y MLT-3, se representan cuatro bits por ciclo, requiriendo la mitad de ancho de bande de 100 Base. FX: 31. 25 MHz. › Nota: la norma también define un esquema de “scrambling” en las subcapa PMD para reducir las emisiones de interferencia electromagnética (EMI). http: //www. arcesio. net

Representación de datos en 100 Base. T 4: 8 B 6 T § Aunque 31. 25 MHz es lo suficientemente bajo para viajar en UTP cat. 5, no lo es para UTP cat. 3 (que está certificado sólo para 16 MHz). § 100 Base. T 4 utiliza y mejora las técnicas de 100 Base. TX. Combina y optimiza 4 B 5 B y MLT-3 en 8 B 6 T. § 8 B 6 T representa 8 bits con un código de seis símbolos que pueden tener tres valores (tri-estados). Para representar 256 bytes diferentes (28) se tienen disponibles 729 símbolos de tres estados (36). § A diferencia de MLT-3, no se requiere la progresión 1, 0, -1, 0, 1, etc. 8 B 6 T permite el uso arbitrario de los tri-estados. http: //www. arcesio. net

8 B 6 T § Los 256 símbolos han sido escogidos para mapear uno a uno cada posible byte (la tabla está en el anexo 23 A de la norma IEEE 802. 3). § Nueve (9) símbolos son utilizados como caracteres delimitadores de comienzo, final y caracteres de control. § 8 B 6 T prepara los datos para ser transmitidos (no necesita más codificación). 100 Base. T 4 realiza la codificación en la subcapa PCS. § Por ejemplo, el byte “ 0000” es representado en 8 B 6 T como +-00+- y el byte “ 1111” se representa como +0 -+00. http: //www. arcesio. net

Multiplexamiento T 4 (Fan Out) § 8 B 6 T representa dos tri-estados en un ciclo. § La frecuencia de onda portadora necesita 3/4 de velocidad del flujo de bits: en tres ciclos representa 6 tri-estados que mapean 8 bits. § (100*(3/4))/2 = 37. 5 MHz. Que sigue siendo muy alto para UTP Cat. 3. Se requiere de una técnica adicional para transmitir en este tipo de cable. § Para esto se utiliza el multiplexamiento T 4: La señal se divide y se transmite ordenadamente en tres pares en lugar de uno. § Esta división hace que sólo se requieran 12. 5 MHz por par (que es menor de 16 MHz!!). http: //www. arcesio. net

Multiplexamiento T 4 (Fan Out) § De los cuatro pares en cat. 3, tres se utilizan para enviar los datos y el otro para escuchar. Se utilizan los mismos pares que en 10 Base. T para transmitir y para recibir de forma dedicada, los otros dos mueven los datos de forma bidireccional (dependiendo de como estén fluyendo en cada momento). § En 100 Base. T 4 no se puede hacer full duplex. § El preámbulo es modificado para permitir sincronizar el reloj en cada par y para recibir los datos en el orden apropiado. § Cinco códigos de fin de símbolo se envían para informar a la estación receptora donde calcular el CRC. http: //www. arcesio. net

Multiplexamiento T 4 (Fan Out) Los datos son demultiplexados en la tarjeta de red que transmite y los coloca en tres de los pares del cable UTP. La tarjeta receptora los multiplexa nuevamente y reordena los datos. Cada par sólo debe transmitir/recibir 33. 3 Mbps. http: //www. arcesio. net

Integración y Migración de Ethernet a Fast Ethernet § Para pasar de Ethernet a Fast Ethernet no se necesita hacerlo todo de una vez. § Instalar switches 10/100 en áreas de alto tráfico (aunque no siempre sirve, por ejemplo si todo el tráfico debe ir al mismo servidor o si el cableado no tiene la categoría necesaria). Además divide dominios de colisión. § Garantice que los cableados y las distancias para Fast Ethernet se cumplen § Comprar las nuevas máquinas con tarjetas 10/100. § Cambiar tarjetas a equipos viejos requiere cambiar configuraciones. . . http: //www. arcesio. net

Medios utilizados en Gigabit Ethernet CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 1000 Base-LX Fibra mono o multimodal 1000 Base-CX 1000 Base-SX Cobre blindado Fibra multimodal (STP) 1000 Base-T UTP El identificador IEEE: • 1000: indica la velocidad de transmisión, 1000 Mbps • BASE: tipo de señalización, baseband, sobre el medio sólo hay señales Ethernet • El tercer campo: indica el tipo de segmento • LX: (“L” de long wavelength) • SX: (“S” de short wavelength) • LH: (“LH” de long haul) • CX: (“C” de copper) • T: (“T” de twisted pair) http: //www. arcesio. net

Componentes físicos de una conexión a 1000 Mbps Dispositivo con PHY externo Computador (DTE) Conector Physical Layer Device (PHY) Medium Dependent Interface (MDI) Gigabit Media Independent Interface (GMII) -opcional. Dispositivo con PHY interno. http: //www. arcesio. net Medio Físico

Componentes físicos de una conexión a 1000 Mbps Nodo 1 Nodo 2 Capas Superiores LLC MAC Repetidor 1000 Mbps Reconciliación GMII PCS PCS PMA PMA MDI MDI Medio http: //www. arcesio. net

GMII (Gigabit Medium Independent Interface ) § GMII no soporta un transceiver externo. § GMII convierte las diversas señales recibidas del medio por el PHY a señales de datos estandarizados digitales. § El GMII sólo soporta 1000 Mbps. Cuando la interface utiliza varias velocidades, es porque trae un MII adicional. § Cuando la interface solo soporta 1000 BASE-X, no se utiliza un GMII. Se utiliza un Ten-Bit Interface (TBI) § Existe un GBIC (Gigabit Interface Converter) y es posible que lo llamen “transceiver gigabit”. Con este dispositivo se puede seleccionar entre 1000 Base-LX ó 1000 Base-SX § Los GBICs de diferentes fabricantes de equipos no son necesariamente compatibles. http: //www. arcesio. net

Canal de fibra (fibre channel) § El sistema de señalización de 1000 Mbps está basado en el esquema diseñado originalmente para el canal de fibra. § El canal de fibra es una tecnología para transmitir datos entre dispositivos a una tasa de 1 Gbps (Norma X 3 T 11 de la ANSI). Está diseñado para interconectar controladores y unidades de almacenamiento. § Se espera que reemplace a SCSI (Small Computer System Interface), pues es más rápido, permite mayor distancia entre dispositivos (hasta 10 kilómetros). § Al igual que SCSI, el canal de fibra está diseñado para interconectar controladores y unidades de almacenamiento. § El canal de fibra consta de un enlace con dos fibras unidreccionales transmitiendo en direcciones opuestas. http: //www. arcesio. net

Canal de fibra (fibre channel) § El canal de fibra pede trabajar a cuatro velocidades: › › 133 Mbps 266 Mbps 530 Mbps 1 Gbps § El canal de fibra define 5 capas (FC 0, FC 1, FC 2, FC 3 y FC 4) § La implementación de 1 Gigabit del canal de fibra (capas FC 0 y FC 1) sirve como base para la capa física de Gigabit Ethernet. § FC 0 define el enlace físico básico (en LASER), incluyendo las interfaces y FC 1 define la codificación y decodificación de señales (código de bloque 8 B 10 B) y el esquema de detección de errores. › Gigabit Ethernet (IEEE 802. 3 z) = IEEE 802. 3 + ANSI X 3 T 11 http: //www. arcesio. net

PCS (Physical Coding Sublayer) en 1000 Base-X Esta subcapa ofrece las funciones de codificación/decodificación 8 B 10 B (adoptada de la subcapa FC-1 del canal de fibra) Cada byte se divide en dos grupos. El primer grupo tiene los 3 bits más significativos (bits y) y el segundo grupo contiene los menos significativos (bits x). Cada byte se representa de la forma /Dx. y/, donde x representa el valor decimal de los cinco bits menos significativos y y representa el valor decimal de los tres más significativos. Por ejemplo: /D 0. 0/ = 00000 /D 6. 2/ = 010 00110 /30. 6/ = 110 11110 http: //www. arcesio. net

PCS (Physical Coding Sublayer) en 1000 Base-X Existen 12 símbolos especiales que no representan datos. Se notan como /Kx. y/ La codificación 8 B 10 B se utiliza para controlar los ceros y unos consecutivos. Los códigos de 10 bits deben tener cinco unos y cinco ceros cuatro unos y seis ceros seis unos y cuatro ceros La PCS realiza también las tareas de autonegociación, sincronización, procesos de transmisión y recepción http: //www. arcesio. net

PMA (Physical Medium Attachment) en 1000 Base-X § La PMA es responsable de serializar cada código de 10 bits recibidos de la PCS y enviar los datos serializados a la PDM. § Es responsable de hacer la tarea inversa: des-serializar cada código de 10 bits recibidos y pasarlos a la PCS. § También es responsable de alinera los datos seriales que llegan antes de pasarlos a la PCS http: //www. arcesio. net

PMD (Physical Medium Dependent sublayer) en 1000 Base-X § La PMD es la conexión física al medio: puede ser una unidad óptica (longitud de onda de 780 ó 1300 nm) para F. O. ó un transceiver conector RJ 45 para UTP categoria 5. § Para una implementación CSMA/CD, el máximo diámetro de la red no debe exceder los 200 metros: SIN IMPORTAR CUAL SEA EL MEDIO. § La señalización de línea física utilizada en 1000 Base-X para transmitir los códigos de 10 bits es NRZ. § Transmitir 8 bits como 10 bits en hace que los 1000 Mbps sean 1250 Mbaudios. (un LED sólo puede transmitir a 622 MHz, esto obliga a utilizar diodos laser. http: //www. arcesio. net

Coficación y señalización en 1000 Base -T § Usa los 8 hilos del cable UTP. § Los transceivers 1000 Base-T tienen en cada extremo 4 secciones identicas de transmisión y de recepción (una por cada par) › El circuito que permite hacer que se transmita y reciba al mismo tiempo recibe el nombre de “hybrid” § Utiliza scrambling § Utiliza TCM (Trellis Code Modulation) § Representa los bits con un código de 5 niveles (+2, +1, 0 , -1 , 2) con 4 D/PAM 5 http: //www. arcesio. net

Transmisión de la señal en 1000 Base-T T Hibrid R T Hibrid T R T Hibrid R R http: //www. arcesio. net R

Scrambling (mezclar) Imagine un sistema de comunicación que envie un patrón repetitivo de 1010 y 1100 sobre un medio con cuatro canales Tiempo Uno (1) se representa con una transición. Cero (0) permanece en el mismo nivel. 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 http: //www. arcesio. net 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0

Scrambling (mezclar) Tiempo Observe que la repetición continua de unos (111. . . ) genera una onda de alta frecuencia. Como las frecuencias altas tienden a irradiar “mejor”, el scrambling ayuda a eliminar dichos componentes de alta frecuencia (al reducir la correlación de los datos sobre el canal) 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 Dominio 0 0 del tiempo 0 0 0 http: //www. arcesio. net 0 fs(max) Dominio de la frecuencia ( |Re(FFT(x))| )

Trellis Coded Modulation (TCM) Driver 4 bits Keyer 0 o-180 o Mapeo de grupos de bits a puntos de la constelación conversor de serial a paralelo S Keyer 0 o-180 o Codificador de convolución 2 bits 3 bits http: //www. arcesio. net Driver

Codificador de convolución § Asumiendo que el código de convolución está compuesto por la suma módulo 2 de los dos bits de datos más recientes, entonces dos bits de salida se generarán por cada bit: un bit de datos y uno de paridad. § Si se asume que el primer bit que genere el codifiacdor es el mismo bit de datos, el segundo será la suma módulo 2 del bit de datos actual y del anterior. P 3 b 3 P 2 b 2 P 1 b 1 b 3 b 2 b 1 01111011 1101 http: //www. arcesio. net

Codificador de convolución Vamos a colocar los bits 0110 en el codificador Primero entra el 0 Compuertas lógicas XOR 0 0 1 1 Bit de entrada 0 T 0 00 00 0 bits de salida 0 Bloques de retardo de tiempo Nota: dentro del codificador hay dos ceros (00) y la salida tiene dos ceros {00} http: //www. arcesio. net

Codificador de convolución Vamos a colocar los bits 0110 en el codificador Luego entra el 1 Compuertas lógicas XOR 1 0 1 Bit de entrada 1 T 0 T 1 11 00 00 00 0 bits de salida 1 Bloques de retardo de tiempo Nota: dentro del codificador hay un uno y un cero (10) y la salida tiene dos unos {11} http: //www. arcesio. net

Codificador de convolución Vamos a colocar los bits 0110 en el codificador Luego entra el 1 Compuertas lógicas XOR 0 0 Bit de entrada 1 T 0 01 11 00 00 0 bits de salida 1 Bloques de retardo de tiempo Nota: dentro del codificador hay dos unos (11) y la salida tiene un cero y un uno {01} http: //www. arcesio. net

Codificador de convolución Vamos a colocar los bits 0110 en el codificador Finalmente entra el 0 Compuertas lógicas XOR 1 Bit de entrada 0 T 1 T 0 01 01 11 00 1 bits de salida 1 Bloques de retardo de tiempo Nota: dentro del codificador hay un cero y un uno (01) y la salida tiene un cero y un uno {01} http: //www. arcesio. net

Rejilla (trellis) Observe que si dibujamos un diagrama de estados donde, cruzamos los bits que están esperando dentro del codificador con los que se obtienen a la salida de acuerdo con el bit que entra, tenemos sólo ciertos posibles “caminos” para pasar de un estado a otro. Bits dentro del codificador 00 00 11 01 00 11 00 10 10 01 11 00 10 01 01 01 10 http: //www. arcesio. net Entró un 0 Entró un 1 10 01 11 11 10

Recorrido de codificación de 0110 Ahora dibujemos el camino seguido, en esta rejilla, por 0110, Se obtiene como salida 01 01 11 00 Bits dentro del codificador 00 00 11 01 00 11 00 10 10 01 11 00 10 01 01 01 10 http: //www. arcesio. net Entró un 0 Entró un 1 10 01 11 11 10

Codificación de la señal para representar los datos § En gigabit se utilizan las mismas técnicas de señalización utilizadas en el canal de fibra y se han adaptado y extendido las utilizadas en Fast Ethernet (100 Base-T 2 y 100 Base-T 4) § 1000 Base-T utiliza un esquema de codificación de bloque llamado 4 D-PAM 5 que transmite utilizando los 8 hilos del cable UTP. Este esquema “traduce” 8 bits de datos a cuatro símbolos (4 D) que serán transmitidos simultáneamente, uno sobre cada par. § Estos símbolos son enviados sobre el medio utilizando señales moduladas por amplitud de pulso de 5 niveles (PAM 5). § Estos 5 símbolos son conocidos como -2, -1, 0, +1, +2 (+/- 2 realmente son +/-1 V, y +/-1 es to +/- 0. 5 V) › Si los símbolos -1 y +1 no se utilizan y sólo se transmite por un par entonces el resultado es similar a la señalización de 100 Base-TX (permitiendo implementar fácilmente 100/1000) http: //www. arcesio. net