lan
TRANSCRIPT
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Redes de comunicacionesContenido
Redes e interredes
Redes locales
Redes de rea extensa
Casos prcticos
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Redes localesDefinicin
Una Red Local es una
RED
LOCAL
RED: Red de computadores
LOCAL: Computadores prximos fsicamente
LAN: Local Area Network
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Distancias cortas (01 a 25 km)
Alta velocidad (1 a 100 Mbps)
Baja tasa de errores (10-8 a 10-11)
Red privada (no pblica)
Redes localesCaractersticas
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Redes localesCriterios de clasificacin
Topologa
Medio fsico
Tecnologa de transmisin
Protocolo de acceso al medio
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Topologas
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Topologas
Estrella Anillo
rbolBus
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CABLEADO EN ESTRELLA
BUS Concentrador decableado
Concentrador decableado
Bus cableado en estrella
Anillo cableado en estrella
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CABLEADO EN ESTRELLA
VENTAJAS
l Facilidad de precableado de edificios en construccin l Facilidad de instalacin en edificios construidos l Facilidad de expansin l Facilidad de mantenimiento
INCONVENIENTES
l Mayor longitud de cables (mayor coste) l Mayor congestin de cables
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Medios fsicos
Par trenzado
Cable coaxial
Fibra ptica
Radio
Microondas
Satlite
Guiados No Guiados
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PAR TRENZADO
l Descripcin fsica - Par de cables aislados y trenzados (arrollados en espiral) - Cables de cobre o de cobre y acero (para mayor rigidez mecnica) - Frecuentemente agrupados en cables multipares ( de 4 a 3000 pares)
l Caractersticas tpicas de transmisin - Repetidores cada 2 a 10 Km. - Ancho de banda: 1-100 Mhz. - Velocidad de transmisin: 10-100 Mbps
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PAR TRENZADO
l Conectividad - Punto a punto (mas usual) - Multipunto (pocas estaciones)
l Inmunidad al ruido - Sensible al ruido electromagntico - Presenta problemas de diafona - Se puede proteger usando una malla externa - El trenzado reduce la interferencia de baja frecuencia
l Coste - Es el medio mas barato en coste por metro
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Uso de pantallas Sin apantallar (UTP: Unshielded Twisted Pair). Ms fcil
de instalar y mantener. Apantallado (STP: Shielded Twisted Pair). Mejores
caractersticas elctricas: mayor velocidad.
Tipo de cables UTP
PAR TRENZADO
UTP-3 UTP-5
Uso Telefonaconvencional
Cableado de edificios(alta calidad)
Paso detrenza
7-10 cm. 05-1 cm.
Velocidadmxima
16 Mbps. 100 Mbps.
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CABLE COAXIAL
l Descripcin fsica
- Conductor interior rodeado coaxialmente, pero aislado, por otro conductor exterior. El conjunto se asla del entorno mediante un dielctrico
l Caractersticas tpicas de transmisin
- Repetidores cada 1 a 10 Kmts. - Ancho de banda: 400-1000 MHz. - Velocidad de transmisin: 500 Mbps.
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CABLE COAXIAL
- Conectividad
- Punto a punto y multipunto - Numero de repetidores para: l Coaxial de 50 ohm. en banda base: cientos l Coaxial de 75 ohm. en banda base: decenas l Coaxial de 75 ohm. en banda ancha: Miles
- Inmunidad al ruido
Mejor que la del par trenzado para altas frecuencias
- Coste
Intermedio entre el par trenzado y la fibra ptica
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FIBRA PTICA
l Descripcin fsica
- Ncleo (fibra muy fina de vidrio o plstico) capaz de conducir la luz
- Revestimiento (vidrio o plstico de propiedades pticas diferentes a las del ncleo)
- Cubierta (funda protectora de plstico)
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FIBRA PTICA
l Caractersticas de la transmisin
- Transmisin de un rayo de luz portador de una seal por medio de la reflexin interna en la fibra
- La transmisin de luz se realiza mediante un diodo emisor de luz normal (LED) o de un diodo emisor de luz lser. La longitud de onda de la luz emitida influye en las caractersticas de la transmisin
l El LED es mas barato y menos potente l El lser es mas potente y mas caro. l El lser no debe mirarse directamente
- La recepcin de la luz y su conversin a energa elctrica se realiza mediante dispositivos foto- elctricos tales como el fotodiodo u otros.
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FIBRA PTICATipos de fibra
- Multimodo l De salto de ndice (ndice de refraccin) l De ndice gradual
- Monomodo Ncleo muy delgado
MultimodoSalto de ndice
MultimodoIndice gradual
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FIBRA PTICA
Fibra multimodo de salto de ndice
Fibra multimodo de ndice gradual
Fibra monomodo
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Fuente de luz
Ancho debanda
Conexiones
Aplicacionestpicas
Coste
Dimetro delncleo (micras)
Dimetro delrevestimiento
Atenuacin(dB/Km)
LED o lser
200 MHz/km
Difciles
Enlace decomputadores
Moderado
50 a 125
125 a 440
6
LED o lser
3 GHz/km
Difciles
Lneas telef.media dist.
Alto
50 a 125
125 a 440
05 a 4
Lser
50 GHz/km
Difciles
Lneas telf.gran distancia
Muy alto
2 a 8
15 a 60
0.2 a 2
Multimodosalto de ndice
Multimodondice gradual Monomodo
FIBRA PTICA
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FIBRA PTICA
l Otras caractersticas de transmisin (valores tpicos)
- Repetidores cada 10 a 100 Km. - Ancho de banda: 2 GHz. - Velocidad de transmisin mxima: 2 Gbps
l Inmunidad al ruido
- La transmisin no resulta afectada por interferencias electromagnticas
l Coste
- Mayor que el del par trenzado y el coaxial en pts/mt - Menor que el del par trenzado y el coaxial en pts/bps
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CRITERIOS DE ELECCIN DEL MEDIO
l Topologa
l Capacidad de transmisin (bps)
l Fiabilidad
l Tipos de informacin que puede transmitir (datos, voz, TV)
l Condiciones del entorno (ruido, humedad, ...)
l Coste
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RESUMEN DEL PAR TRENZADO
l Barato y fcil de manejar
l De menor ancho de banda y velocidad que el coaxial
l Apropiado para redes locales en un solo edificio con trafico moderado de informacin.
l Ejemplo tpico: Oficinas con terminales, PC's y estaciones de trabajo inteligentes, con unos pocos minicomputadores departamentales
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RESUMEN DEL COAXIAL
l Ms caro que el par trenzado pero de mayor capacidad
l Ms difcil manejo que el par (rigidez, peso, conexiones)
l El ms apropiado para la mayora de las redes locales, excepto aquellas en la que abunden terminales no inteligentes, o en las que el trfico sea intenssimo
l Ejemplo tpico: Entidades con elevado numero de minis o mainframes, perifricos comunes de alta velocidad (discos, cintas, ...), etc.
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RESUMEN DE LA FIBRA PTICA
l La ms cara pero de grandes prestaciones
l Principalmente til en conexiones punto a punto
l Especialmente apropiada para redes en anillo
l Manipulacin muy especializada (derivaciones, conexiones)
l Perdidas de potencias en conexiones
l Apropiada para ser usada como medio de interconexin de gran velocidad de redes de menores prestaciones.
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Relaciones topologa-medio
Medio
Par trenzado
Coaxial Banda Base
Coaxial Banda Ancha
Fibra ptica
Bus rbol Anillo EstrellaTopologa
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TECNOLOGAS DE TRANSMISIN
Banda base
Seales digitales
Uso total del ancho de banda
Bidireccional
Topologa en bus
Distancia: pocos kilmetros
Banda ancha
Seales analgicas (modem)
Posibilidad de multiplexar enfrecuencia datos, voz, vdeo.
Unidireccional
Topologa en bus o rbol
Distancia: decenas de km.
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TECNOLOGAS DE TRANSMISIN
Transmite en f1
Recibe en f1
Transmite en f1
Recibe en f2
Transmite enambas direcciones
Convertidor defrecuencia(headend)
Convertidorde frecuencia
pasivo
Banda ancha con doble cable
Banda ancha con division de frecuencia
Banda base
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MODELO OSI PARA REDES LOCALES
Aplicacin
Presentacin
Sesin
Transporte
Red
Enlace
FsicoFsico
LLC
MAC
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ENLACE DE DATOS EN REDES LOCALES
Subnivel LLCFuncin: Transformar un canalreal en uno virtual libre deerrores
lDeteccin/correccin erroreslSincronismo de tramalControl de flujolGestin del trafico en lnealVirtualizacin canal contra:
- Alteracin de tramas - Perdida de tramas - Duplicacin de tramas
Subnivel MACFuncin: Control de acceso almedio fsico
lGestin del acceso a un mediol compartido
- Multifuente - Multidestino
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TCNICAS DE MAC
l CONTIENDA
Existe lucha entre los nodos por conseguir el medio
l SELECCION
Se le concede acceso al medio a cada nodo segn diversas tcnicas
l RESERVA
Cada nodo tiene reservado un "trozo" del medio fsico
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TECNICAS DE CONTIENDA
l ALOHA
l Testeo de portadora (CSMA) - No persistente (CSMA-NP) - 1 persistente (CSMA-1P) - p persistente (CSMA-pP)
l Testeo de portadora con deteccin de colisiones (CSMA/CD) - No persistente (CSMA/CD-NP) - 1 persistente (CSMA/CD-1P) - p persistente (CSMA/CD-p)
CSMA: Carrier Sense Multiple Access
CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
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ALOHA
ALOHA
l Un nodo transmite siempre que quiere l Puede haber colisiones l Si hay colisiones - Los nodos emisores se dan cuenta - Esperan un tiempo aleatorio - Vuelven a transmitir
ALOHA TROCEADO (SLOTTED ALOHA)
l Existe una seal periodica de sincronismo l Solo se puede transmitir una trama al llegar dicha seal l El resto de cuestiones igual que ALOHA
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CSMA
El CSMA aade al ALOHA que:
Antes de transmitir se comprueba si el canal esta libre o no.
El CSMA/CD aade al CSMA que:
En el momento que se detecta una colisin se para la transmisin
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TECNICAS DE SELECCIN
l Un nodo accede al medio cuando es seleccionado para ello
l No existen colisiones
l La tcnica mas usual es el sondeo (polling):
- Lista Un nodo central va "pasando lista" y concediendo permiso a los dems nodos
- Hub-polling Un nodo inicial (el central) le da permiso al siguiente, y este al siguiente y asi sucesiva- mente
- Paso de testigo (token-passing) n En bus: token bus n En anillo: token ring
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TECNICAS DE SELECCINPaso de testigo
l En bus (token bus)
Es un "hub-polling" descentralizado
l En anillo (token ring) - No existen mensajes explicitos de un nodo a otro para concesion de permiso - Un testigo (token: patron de bits) pasa de un nodo a otro - Si al recibir el testigo un nodo tiene algo que transmitir n Primero envia el mensaje n Despues envia el testigo
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TOKEN BUS
A
B
C
D
R=CT=D
R=BT=A
R=AT=B
R=DT=C
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TOKEN RING
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
Tokenlibre
Tokenlibre
Datos
Datos
lEl transmisor (A) busca un token librelLo cambia por un token ocupado y le
aade los datos
lEl receptor (C) copia los datos
lEl transmisor genera un token libredespus de recibir la cabecerade su anterior mensaje
1)
2)
3)
2)
3)
1)
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PROBLEMAS DEL PASO DE TESTIGO
El protocolo de paso de testigo debe resolver:
l La inicializacin del anillo lgico l La inclusin de un nuevo nodo l La desconexin del nodo actual l Los errores lgicos
- En bus: n Direcciones duplicadas (dos nodos creen que es su turno) n Anillo lgico roto (ningn nodo cree que es su turno)
- En anillo: n Perdida del testigo n Trama no retirada
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CSMA/CD vs. TOKEN BUS
Ventajas
l Algoritmo simplel Uso muy extendidol Buenas prestaciones conl trafico bajo y moderadol Acceso al medio equitativo
l Excelente prestacionesl incluso con trafico elevadol Acceso al medio regulablel Retardos deterministas
Inconvenientes
l Requiere deteccin colisionesl Tamao de paquete mnimol Malas prestaciones conl trafico elevadol Retardos no deterministas
l Algoritmo complejol Tecnologa emergente
CSMA/CD
TOKEN BUS
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BUS EN BANDA BASE
Componentes de una red local en bus en banda base
l Controlador
l Cable del transceptor
l Transceptor
l Cable de 50 ohmios (coaxial)
l Terminadores de 50 ohmios
l Repetidores
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BUS EN BANDA BASEEspecificaciones redes IEEE
Parmetro
Velocidad
Long. segmento (max)
Alcance de la red
Nodos por segmento
Dist. nodos (min)
Dimetro del cable
10Base-5
10 Mbps
500 m
2500 m
100
2.5 m
0.4 in
10Base-2
10 Mbps
185 m
1000 m
30
0.5 m
0.25 in
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BUS EN BANDA BASEArquitectura Ethernet e implementacin tpica
Interfaz
estacin
Encaps.
datos
Gestin
lnea
Codifica y
decodifica
Transmitey
recibe
Controlador Transceptor
Coaxial
Al bus de E/S
Cabletransceptor
Enlace datos
Nivel fsico
Niveles sup.
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BUS EN BANDA BASEConfiguracin tpica
Terminador
Repetidor
Controlador
Transceptor
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Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T
HUB
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Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T
HHUB
IHUBIHUB
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Estrella con pares trenzadosIEEE 10Base-T
-
Estrella con pares trenzadosIEEE 100Base-T
2 UTP clase 5 2 STP
100Base-TX
2 fibras pticas
100Base-FX
100Base-X
4 UTP clase 3 o 5
100Base-T4
100Base-T
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Estrella conmutadaConmutador (Switch)
HHUB
IHUBIHUB
Conmutador
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Estrella conmutadaLAN ATM
155 Mbps
ConmutadorATM
-
HHUB
IHUBIHUB
Estrella conmutadaLAN ATM
155 Mbps
ConmutadorATM
Conmutadorde acceso
Conmutadorde acceso
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Estrella conmutadaLAN ATM
155 Mbps
155 Mbps
622 Mbps622 Mbps
ConmutadorATM
ConmutadorATM
ConmutadorATM
Conmutadorde accesoConmutador
de acceso
Conmutadorde accesoConmutador
de accesoConmutador
de acceso
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BUS EN BANDA ANCHA
Componentes de una red local en bus en banda ancha:
l Controlador (incluye modem)
l Cable del acoplador
l Acoplador
l Cable de 75 ohmios (coaxial)
l Terminadores de 75 ohmios
l Amplificador de seal
l Splitter
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BUS EN BANDA ANCHA
Ida
Vuelta
Ida
Vuelta
Acoplador CableCable
Splitter
Cable
Cable
Cable
Estacion
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BUS EN BANDA ANCHADivisin de frecuencias
Subdivisin
Medio-divisin
Alta divisin
Cable dual
5 a 30 MHz
5 a 116 MHz
5 a 174 MHz
40 a 400 MHz
54 a 400 MHz
168 a 400 MHz
232 a 400 MHz
40 a 400 MHz
25 MHz
111 MHz
169 MHz
360 MHz
Formato Banda de ida Banda de vuelta Ancho de banda
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BUS EN BANDA ANCHADistribucin tpica del espectro
0
50
100
150
200
250
300
350
MHz
100 canales 64 Kbps
Canales de TV 2-6
10 canales T1
Canales de TV 7-13
5 canales 5 Mbps
5 circuitos cerrados TV
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BUS EN BANDA ANCHATipos de acceso al canal
Modem Modem Modem Modem
F0 F1 F0 F1
Modem Modem Modem Modem
Modem Modem Modem Modem
F0.....FN F0.....FN
F0F0F0F0
DEDICADO
CONMUTADO
MLTIPLE
....
....
....
F0 F0.....FN
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BANDA BASE versus BANDA ANCHA
Ventajas
Mas barato (no usa modem)Tecnologa ms simpleFcil de instalar
Alta capacidadTipo de trafico mltipleConfiguraciones mas flexiblesMayor rea de coberturaTecnologa CATV muy madura
Desventajas
Un solo canalCapacidad limitadaDistancia limitada
Coste del modemComplejidad de instalacinComplejidad de mantenimientoRetardo de propagacin doble
Banda base
Banda ancha
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REDES EN ANILLOl El anillo consiste en un cierto numero de repetidores, cada uno de los cuales esta conectado a otros dos por enlaces unidireccionales, formando en conjunto un bucle cerrado
l Los datos son enviados bit a bit alrededor del anillo, de un repetidor al siguiente
l Cada repetidor recibe, regenera y retransmite cada bit
l Las redes en anillo trabajan normalmente en banda base
Estacin
Repetidor
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REDES EN ANILLOEstados del repetidor
ESTADO DE ESCUCHA l Mira el mensaje l Lo retransmite l Lo pasa a la estacin
ESTADO DE TRANSMISIN l Enva mensaje l Recibe mensaje - El mismo que enva (reconocimiento automtico) - De otras estaciones (lo almacena y retransmite)
ESTADO DE BYPASS l Aisla fallos l Desconecta estaciones no activas l Se realiza mediante rels
A laestacin
De laestacin
Retardo de 1 bit
A laestacin
De laestacin
A laestacin
De laestacin
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REDES EN ANILLOVentajas e inconvenientes
VENTAJAS l Enlaces punto a punto - Mayor distancia entre nodos - Posibilidad de usar fibra ptica - Facilidad de diseo y mantenimiento l Facilidad de aislar y solucionar averas l Fcil deteccin de estaciones con direccin duplicada l Mayores prestaciones con trafico elevado: no colisiones
INCONVENIENTES l Vulnerabilidad de los cables l Vulnerabilidad ante fallos en el repetidor l Difcil localizacin de averas l Difcil instalacin/ampliacin l Alteracin del sincronismo de los datos l Limitaciones de tamao por fiabilidad y alteracin del sincronismo (varios cientos de estaciones) l Difcil inicializacin y tratamiento de errores
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REDES EN ANILLOAnillo con cableado en estrella
Estacin
Repetidor
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REDES EN ANILLO
El concentrador de cableado soluciona o alivia algunos delos inconvenientes de las redes en anillo
l Vulnerabilidad de los cables (ALIVIADO) l Vulnerabilidad ante fallos en el repetidor (ALIVIADO) l Difcil localizacin de averas (SOLUCIONADO) l Difcil instalacin/ampliacin (SOLUCIONADO) l Alteracin del sincronismo de los datos l Limitaciones de tamao por fiabilidad y alteracin del sincronismo (varios cientos de estaciones) l Difcil inicializacin y tratamiento de errores
Los inconvenientes que aade esta solucin son:
l Fiabilidad dependiente del concentrador l Mayor longitud de cables
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REDES EN ANILLOUso de varios concentradores
lMejora la fiabilidadlDisminuye la longitud de los cables
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REDES EN ANILLOUso de varias redes unidas por un puente
Puente
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REDES EN ANILLOVentajas e inconvenientes del uso de puentes
VENTAJAS
l Incrementa el numero de estaciones l Mejora las prestaciones (divide el trafico) l Mejora la fiabilidad
INCONVENIENTES
l No existe reconocimiento automtico de mensajes l Posible despilfarro si existe mucho trafico entre los anillos conectados al puente
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REDES EN ANILLORedes en anillo con varios puentes
Puente 1
Puente 2 Puente 3
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REDES CON FIBRA PTICA
VENTAJAS
l Mayor ancho de banda/velocidad l Tamao reducido l Peso ligero l Menor atenuacin l Inmunidad electromagntica l Menor numero de repetidores
INCONVENIENTES
l Mayor coste (en fibra y en equipos) l Mayor dificultad de instalacin y manipulacin (derivaciones, conexiones, ...)
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REDES CON FIBRA PTICAEstrella pasiva
l Varias fibras fundidas juntas
l Divisin equitativa de la potencia de entrada entre cada una de las salidas
l Numero limitado de estaciones/fibras de salida (pocas decenas)
Estrella
pasiva
Estacin
Estacin
Estacin
....
....
.
.
.
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REDES CON FIBRA PTICAEstrella activa (FIBERNET II)
Estacin
EstacinEstacin
Estacin Estacin
Estacin
Estrella
activa
Detectorcolisiones
LED
LED
LED
Tx
Tx
Tx
Rx opt
Rx opt
Rx opt
Rx
Rx
Rx
ESTRELLA ACTIVA
X R
FIBERNET II: 10 MbpsS/NET: 20 Mbps
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REDES CON FIBRA PTICAFDDI y FDDI-II
l FDDI: Fiber Distributed Data Interfacel Norma ANSI X3T9.5l Velocidad: 100 Mbpsl Distancia: 200 Kml Numero de estaciones: 1000l Emisin por LED (seguridad fsica)l Topologa: doble anillo (con o sin cableado en estrella)
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REDES CON FIBRA PTICAConfiguracin tpica con FDDI
Anillo FDDI
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REDES CON FIBRA PTICAConexiones en bus
Detectorptico Decodif. Codif.
Fuentede luz
Fibra
ptica
Fibra
ptica
Nodo
CONEXION ACTIVA
O/E
Receptor
E/O
Transmisor
Fibra ptica
CONEXIN PASIVA Nodo
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REDES CON FIBRA PTICAConfiguraciones en bus
Conectoractivo
Conectoractivo
Conectoractivo
Doble
fibra
Doble
fibra
Conectorpasivo
Conectorpasivo
Conectorpasivo
Conectorpasivo
Conectorpasivo
Conectorpasivo
Nodo Nodo Nodo
NodoNodoNodo
Nodo Nodo Nodo
Fibra
nica
BUSACTIVO
BUSPASIVOLINEAL
BUSPASIVO
EN BUCLE
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NORMATIVA IEEE 802 (ISO 8802)
Aplicacin
Presentacin
Sesin
Transporte
Red
Enlace
FsicoFsico
LLC
MAC
802.2
802.3
CSMA/CD
BUS
802.4
TOKEN
BUS
802.5
TOKEN
RING
802.1
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La red de la Universidad
155 Mbps
155 Mbps
Com.ATM
Com.ATM
Com.ATM
CACA
CA
CACA
CA CACA
CA
Rectorado
ReinaMercedes 1
ReinaMercedes 2
INF1 INF2
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La red de la Facultad
Com.ATM
CA
R
Com.ATM
CA
R
LANESecretara
LANEBiblioteca
LANEProfesores
LANEAlumnos
Red ATM
H
H
H
H
H
H
H
H
155 MbpsReinaMercedes 1
ReinaMercedes 2
INF1 INF2
10/100 base T
-
La red de alumnos
CA H CAH
S S S S
SCortafuegos
Red deprcticas
Com.ATM
Com.ATM
10/100 base T
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La red en cifras
Usuarios 3000 alumnos,120 profesores,30 administr.
Mquinas Total 475
1 servidor general (RISC-6000)
4 servidores especficos en WS
5 servidores especficos en PC