Administración y Diseño de Redes Departamentales
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Primeras Especificaciones del Nivel 1 en Ethernet


Ya hemos visto como la implementación de muchas de las funciones del nivel 2 desarrolladas en Ethernet se han mantenido a lo largo del tiempo. No ha ocurrido lo mismo con la implementación de las funciones del nivel 1. Es en las funciones del nivel 1, en el que se definen aspectos como tipo de cableado, conectores, velocidad de transmisión y longitud máxima de los cables, etc., donde se ha llevado a cabo la evolución de Ethernet para conseguir adaptarse a las nuevas exigencias de prestaciones de las redes actuales.

Veremos en este apartado un repaso rápido de las primeras especificaciones del nivel físico englobadas todas bajo el nombre genérico de Ethernet. Todas ellas trabajan a una velocidad máxima de 10 Mbps y actualmente se pueden considerar prácticamente obsoletas. A pesar de ello y para tener una perspectiva histórica de las redes Ethernet se expondrán sus principales características.
Importante!El nombre de la implementación se descompone en tres partes. La primera indica la velocidad máxima (10 indica 10 Mbps). La segunda parte indica el tipo de transmisión (BASE indica banda base). Y la tercera parte indica la longitud máxima de un segmento (5 indica 500 metros) para las primeras implementaciones o un código referido al tipo de medio de transmisión en las más recientes.

10BASE5 (THICK ETHERNET): Ethernet de Cable Grueso

Esta implementación física fue la primera utilizada en redes ethernet y se incluyó en el estándar ieee 802.3 en 1983, aunque hoy en día no se encuentran redes de este tipo. Sus principales características se detallan a continuación:

  • Utiliza una topología en bus físico, es decir, un cable como medio de interconexión común a todos los dispositivos que forman la red.

  • Se utiliza cable coaxial grueso tipo RG-8 (diámetro externo de 10,2 mm) para implementar el bus físico. Aunque la norma no obliga a ello, este cable suele ser de color amarillo.

  • Codificación manchester en banda base con valores de tensión de +/- 0'85 v.
    Velocidad de transmisión de 10 mbps.

  • La longitud máxima permitida de un segmento único de cable coaxial es de 500 metros.

  • La longitud máxima total de una red 10Base5 es de 2.500 metros. Es decir, un máximo de 5 segmentos de 500 metros de longitud.

  • La separación mínima entre los equipos conectados al bus es de 2,5 metros. De hecho, el cable utilizado solía incluir marcas cada 2,5 metros para indicar esta característica. con esta limitación se pueden conectar en un segmento un máximo de 200 equipos. En una red 10Base5 puede haber un máximo total de 1.000 equipos.

  • Para la conexión de un equipo a la red se utilizan los llamados transceptores o también MAU (Medium Attachment unit, unidad de conexión al medio). Estos dispositivos incluían conectores de tipo vampiro para su conexión con el cable coaxial. El conector vampiro estaba diseñado para atravesar la funda protectora del cable coaxial y establecer contacto eléctrico con el cable propiamente dicho.

  • Para la conexión del transceptor al equipo se utiliza el llamado cable AUI (Attachment unit interface, interfaz de unidad de conexión). Dicho cable está formado de 15 hilos con conectores DB-15 y puede tener una longitud máxima de 50 metros. Por tanto, las tarjetas de red 10Base5 incluyen un conector de 15 pines.


conexion-mau
Observación! Existen algunas implementaciones más, como por ejemplo 10BROAD36, 1BASE5 o 10BASE-F, que tuvieron muy poca repercusión.

10BASE2 (THIN ETHERNET): Ethernet de Cable Fino

Esta segunda implementación de redes ethernet, publicada por el IEEE en 1985, se desarrolló para ofrecer una alternativa a menor coste que 10Base5. Actualmente está prácticamente en desuso. En este caso, como indica su nombre, se mantiene la velocidad y el tipo de transmisión, pero se ve reducida la longitud máxima de un segmento a 200 metros (realmente se hace un redondeo para acortar el nombre, pero la longitud exacta es de 185 metros). Sus principales características son:

  • Utiliza una topología en bus físico al igual que 10Base5.

  • Utiliza cable coaxial fino de tipo RG-58 (diámetro externo de 5 mm) para implementar el bus físico.

  • Al igual que en 10Base5 la velocidad de transmisión es de 10 mbps y se utiliza codificación manchester en banda base con valores de tensión de +/- 0,85 v.4 la longitud máxima de un segmento es de 185 metros, con un máximo de 30 equipos por segmento de cable.

  • No se utilizan transceptores. se conecta el equipo directamente al bus utilizando un conector BNc-T, que es un conector con forma de T y con tres puertos: uno para la tarjeta de red y los otros dos para la entrada y salida del cable de red. Por tanto, las tarjetas de red 10Base2 incluyen un conector BNC.


10BASE-T: Ethernet de par trenzado

Las implementaciones ethernet anteriores tenían varios inconvenientes. Además de que su implantación requería una alta inversión inicial, el mantenimiento posterior también suponía una fuente de problemas. En este tipo de redes, las roturas de cables o malas derivaciones eran difíciles de detectar y afectaban al rendimiento de la red entera.

En este escenario el ieee publicó en 1990 la implementación 10Base-T (la letra T es de twisted, trenzado), basada en un elemento central donde se implementa un bus lógico, pero utilizando una topología física en estrella. Las uniones entre cada equipo y el elemento central se realizan utilizando cable de par trenzado de categoría 3. Muchos edificios disponían de una infraestructura con este tipo de cable para dar servicio telefónico, por lo que se podía aprovechar para implementar las redes 10Base-T.

La topología en estrella favoreció su mantenimiento, ya que los problemas en una sección de cable solo afectarían al equipo al que daba servicio. En definitiva, esta implementación ethernet era la más barata y la más fácil de mantener, por lo que se convirtió rápidamente en la más popular.

Paralelamente al desarrollo de los estándares para redes locales se desarrollaron normativas de cableado de telecomunicaciones para edificios comerciales que permiten constituir lo que se conoce como cableado estructurado. Las primeras normas de cableado estructurado fueron publicadas como EIA/TIA 568 en 1991. Esta circunstancia propició aún más el despliegue de redes 10Base-T. Actualmente las dos normativas más utilizadas en cableado estructurado son la EIA/TIA 568-a y la ISO/IEC 11801, publicadas en 1995. A continuación se enumeran las principales características de 10Base-T:

  • La topología física es en estrella física, aunque a nivel lógico se sigue comportando como un bus.

  • Se utiliza cable de par trenzado sin apantallar (UTP) de categoría 3 o superior. las categorías de cables están definidas en la norma EIA/TIA 568.

  • Los cables UTP utilizados son de cuatro pares (ocho conductores) con conectores RJ-45 en ambos extremos. De estos cuatro pares solo se utilizan dos.

  • La velocidad de transmisión es de 10 Mbps.

  • La codificación utilizada es manchester en banda base con valores de tensión de +/- 5 v.

  • Todas las operaciones de red se sitúan en un dispositivo de red llamado concentrador o HUB, el cual tiene un puerto de entrada de tipo RJ-45 por cada equipo. Todos los equipos de la red se conectan al hub. en el interior del hub se implementa un bus lógico.

  • La longitud máxima del cable entre un equipo y el HUB es de 100 metros. Esta limitación viene impuesta por las características físicas del cable de par trenzado, de calidad inferior al cable coaxial.

  • El hub retransmite todas las tramas recibidas a los equipos que están conectados al mismo. Cada tarjeta de red comprueba si la trama le pertenece comprobando la dirección de destino. Si no coincide con la dirección física la trama se desecha. con este modo de operación la topología lógica sigue siendo en bus, ya que cualquier trama enviada por un equipo se propagará por el resto de equipos. Lógicamente se seguirán produciendo colisiones.


Observación! El hub o concentrador es el elemento central de las redes 10BASE-T. Retransmite la trama recibida por un puerto al resto de los puertos.

El estándar más consolidado: FAST ETHERNET

El rápido crecimiento y utilización de las redes ethernet produjo a su vez un aumento de los requerimientos de velocidad. las redes ethernet estaban formadas cada vez por más equipos y las transferencias de información a través de las mismas también iban en aumento.

La solución adoptada por el ieee fue fast Ethernet, publicada en 1995 como IEEE 802.3u. Su principal característica es el aumento de la velocidad de transmisión de 10 a 100 mbps.

Fast ethernet utiliza la especificación 10Base-T como referencia, de forma que se intenta mantener las características de ésta. Por ejemplo, se mantiene la topología en estrella física y lógica en bus, se sigue utilizando CSMA/CD como método de acceso al medio y se mantiene el formato de la trama. Para dar diferentes alternativas en función de los medios de transmisión disponibles, el IEEE publicó tres alternativas de redes Fast ethernet que se verán a continuación.

100BASE-TX

Esta versión de Fast ethernet es la que se ha impuesto y actualmente es uno de los tipos de redes más utilizados.

Uno de los cambios necesarios en esta implementación es el tipo de cable. Se utiliza cable de cobre de par trenzado sin blindaje (UTP) de categoría 5. La principal diferencia entre categoría 3 y categoría 5 es la frecuencia máxima, que lógicamente debe ser mayor en categoría 5. se utilizan dos pares, uno para transmisión y otro para recepción, de forma que este tipo de redes admite operaciones full-dúplex (esta característica se verá en el próximo apartado). La distancia máxima entre un equipo y el hub, al igual que en 10Base-T, es de 100 metros.

Se utilizan las codificaciones 4B/5B y MLT-3. La codificación MLT-3 (Multilevel transmit-three Levels, transmisión multinivel-tres niveles) es parecida a NRZ-I, pero utilizando tres niveles diferentes en lugar de dos: positivo, negativo y cero. Un valor 0 lógico se codifica sin cambio de nivel y un valor 1 lógico con cambio de nivel. Esta codificación tiene el mismo problema que NRZ-I, puede producir pérdidas de sincronismo ante secuencias largas de ceros. Para solucionarlo se utiliza la codificación 4B/5B aplicada antes de la codificación MLT-3. en 4B/5B cada grupo de 4 bits se convierte a un código de 5 bits especialmente preparado para que no se produzcan combinaciones largas de ceros. De hecho, una secuencia de datos codificados en 4B/5B no contiene nunca secuencias de más de tres ceros. Además, algunas de las combinaciones sobrantes se utilizan para funciones de control.

codificacion-mlt3

tabla-binario-mtl3

Resumen de características de 100Base-TX:

  • Velocidad de transmisión 100 mbps.

  • Topología física en estrella y lógica en bus con modo de transmisión half-dúplex.

  • Necesidad de un elemento de interconexión central (HUB).

  • Cableado UTP de categoría 5, cada enlace puede tener una distancia máxima de 100 metros.

  • Conectores RJ-45.

  • Codificación 4B/5B y codificación de línea MLT-3.


100BASE-T4

Esta versión de Fast ethernet se especificó para dar la opción de aprovechar cableado instalado de categoría 3. Aunque, al igual que la anterior, no tuvo mucha penetración en el mercado.

  • Utiliza cables de par trenzado categoría 3. Sin embargo, utiliza cuatro pares en lugar de dos para repartir el flujo de datos a 100 mbps en tres de 33,3 Mbps. Dos de los pares utilizados se utilizan en modo half-dúplex, por lo que este tipo de redes no admite operaciones full-dúplex.

  • La distancia máxima entre un equipo y el HUB, al igual que en 100Base-TX, es de 100 metros.

  • Utiliza codificaciones 8B/6T y NRZ-I. La codificación 8B/6T sustituye un grupo de 8 bits en seis símbolos ternarios, es decir, se utilizan tres niveles de tensión diferentes en lugar de dos.


 
Post date: 2015-03-12 14:16:04
Post date GMT: 2015-03-12 14:16:04

Post modified date: 2015-03-17 15:59:31
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