Tecnología para redes de área local (versión 2.0.1)

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1 Tecnología para redes de área local (versión 2.0.1)
Ethernet Tecnología para redes de área local (versión 2.0.1)

2 Elementos y medios físicos
Ethernet Elementos y medios físicos

3 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).

4 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 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! La memoria NO es infinita Es un recurso escaso

5 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 RJ45) y el tipo de bus del slot donde será conectada (PCI).

6 Tarjetas 10Base ó 100BaseTX 02:60:8c:e8:52:ec Fabricante de la tarjeta Cada tarjeta 10BaseT, o 100BaseTX (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

7 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.

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

9 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

10 Medios utilizados en 10 Mbps
CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 10Base5 Coaxial grueso 10Base2 Coaxial delgado 10Base-T Par trenzado 10Base-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)

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

12 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

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

14 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)

15 Sistema de coaxial grueso (10Base5)
Ethernet Interface MAU Segmento de coaxial grueso (500 metros máx) Conector AUI de 15 pines (Hembra) (Macho) Cable AUI (50 metros máx) Conector “N” macho Terminador de 50 Ohm DTE MDI para cable coaxial grueso 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 DTE

16 Sistema de coaxial grueso (10Base2)
Ethernet Interface con MAU Interno DTE Conector BNC hembra (MDI) Tee BNC Terminador macho BNC de 50 Ohm Conector Macho BNC Coaxial Ethernet Delgado (Máx 185 mts) DTE 4 R DTE 1 DTE 2 DTE 3 Incorrecto Máxima longitud de coaxial delgado: 185 metros Máximo número de MAUs por segmento: 30 Distancia mínima entre estaciones: 0.5 metros

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

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

19 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)

20 Subsistemas del cableado
Estándar EIA/TIA-568 especifica seis subsistemas: Conexión del edificio al cableado externo (acometida del sistema de telecomunicaciones) Cuarto de equipos Cableado vertical (Backbone) Armario de Telecomunicaciones Cableado Horizontal Área de trabajo

21 Conexiones del cableado
2. Cuarto de equipos 4. Closet de Telecomunicaciones 6. Area de trabajo Patch panel 3. Cableado vertical Tarjeta de Red 5. Cableado Horizontal Teléfono Coversor de Medio Cable 10BaseT Red del Campus Hub Cable 10BaseT Estación de trabajo Canaleta Centro de cableado Toma RJ45 1. Conexión del edificio al cableado externo

22 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 (500mts) 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

23 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

24 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 RJ45 -8P8C-). Atenuación inferior a 24 dB y Next superior 27.1 dB para 100 MHz. Categoría 5e (enhanced) el mismo ISO Clase D: Par trenzado 22 ó 24 AWG, ancho de banda 100 MHz. Atenuación 24 dB. Next 30.1 dB Categoria 6 (TIA/EIA-568-B.2-1, junio 1, 2002) ISO Clase E: Hasta 250 MHz. Atenuación inferior a 21.7 dB y Next superior a 39.9 dB. Categoria 6a (ANSI/TIA-568-B.2-10, 2008) ISO Clase EA : Hasta 500 MHz. Atenuación inferior a dB y Next superior a39.9 dB. Categoría 7 (ISO/IEC ) ISO Clase F : hasta 600 MHz. Atenuación inferior Next superior a 62.9 dB. Categoría 7a (Adenda al ISO/IEC ) ISO Clase FA : hasta 1000 MHz. Atenuación inferior Next superior a 65.0 … Se espera que esté disponible en 2013

25 Cables cat 5E y cat 7 Cable categoría 5E Cable categoría 7

26 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 Log10(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

27 Near End CrossTalk (NEXT)
Interferencia electromagnética causada por una señal generada por un par sobre otro par resultando en ruido. NEXT = 20 Log10(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.

28 ACR (Attenuation-to-crosstalk ratio)
También conocido como headroom. Es la diferencia, expresada en dB, entre la atenuación de la señal producida por un cable y el NEXT(near-end 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.

29 Especificaciones conector 8P8C
Especificación EIA/TIA-568A Especificación EIA/TIA-568B Conector hembra para tomas, hubs, switches y tarjetas de red Conector macho para los cables

30 Código de colores

31 ¡No olvide certificar el cable!
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 que 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.

32 TX: Trasmite; RX: Recibe; Bi: Bidireccional
Uso de los hilos De acuerdo con la aplicación, cada hilo realiza una función diferente: TX: Trasmite; RX: Recibe; Bi: Bidireccional

33 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. Receptor (Detector de luz) Transmisor (Fuente de luz) Señal eléctrica (Output) Fibra óptica Señal eléctrica (Input)

34 ¿Por qué no se sale la luz de la fibra óptica?
Cubierta (Cladding) 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) Núcleo (Core)

35 Tipos de fibra óptica Fuente de luz 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. Propaga varios modos ó caminos Núcleo: 62.5 mm ó 50 mm Cubierta: 125 mm Fuente de luz 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. Núcleo: 8 a 10 mm Cubierta: 125 mm Un cabello humano: 100 mm Propaga un sólo modo ó camino

36 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 200MHz-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.

37 Atenuación en la F.O. La perdida de potencia óptica, o atenuación, se expresa en dB/km (aunque la parte de “km” se asume y es dada sólo en dB) 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)

38 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 Sirve para proteger la fibra de esfuerzos a 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. Núcleo (Core) Cubierta (Cladding) Revestimiento (Coating ó Buffer) Material de refuerzo (strength members) Envoltura (Jacket)

39 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.

40 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”)

41 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 a 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.

42 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

43 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 90o. 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 m2, entre 101 y 400: 37 m2, entre 401 y 800: 74 m2 y entre 801 y 1200: 111 m2. 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 1 m sobre el piso) y polvo en el medio ambiente (100 microgramos/m3 en un periódo de 24 horas).

44 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.

45 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, , passwords) permitirán generar otros reportes

46 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.

47 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.

48 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.

49 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)

50 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).

51 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

52 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.

53 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.

54 Métodos de señalización (cont.)
Baseband Frecuencia Canal único Broadband . . . A B N Múltiples canales Baseband utiliza todo el ancho de banda para un canal. Broadband lo divide en subcanales.

55 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

56 Señalización Baseband
Baseband utiliza señalización digital. Non-Return to Zero (unipolar) (Terminales) Manchester (Ethernet) Diferencial (Tokeng Ring) 1 +V -V

57 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.

58 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 10Mbps Manchester codifica señales a una rata de 20MHz. Cada medio en 10 Mbps utiliza codificación Manchester pero utiliza un sistema de señalización de línea física diferente Port ejemplo, en 10Base5 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 10Base-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. 10Base-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.

59 Rechazo de modo común (CMR)
TX+ TX- +2.5v -2.5v RX+ RX- 0 Voltios 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. Ruido eléctrico excesivo puede destruir transceivers, hubs o tarjetas de red

60 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): Km/s Coaxial grueso: 77% C ( Km/s) Coaxial delgado: 65% C ( Km/s) Par trenzado: 59% C ( Km/s) Fibra óptica: 66% C ( Km/s) Cable AUI: 65% C ( Km/s) 10Base-T es la más lenta.

61 ¿Qué tan largo es un bit en 10 Mbps?
Coaxial grueso: Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 23.1 metros. Coaxial delgado: Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19.5 metros. Par trenzado: Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 17.7 metros. Fibra óptica: Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19.8 metros. Cable AUI: Km/s dividido en 10 millones de bits por segundo = 19.5 metros.

62 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

63 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. R1 R2 R3 R4 JAM (4 bytes) Colisión Colisión Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 Segmento 1 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).

64 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. R1 R2 R3 R4 Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 Segmento 1 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 mS 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”.

65 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.

66 Medios utilizados en Fast Ethernet
CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 100Base-T4 Par trenzado No ANSI 100Base-TX Par trenzado ANSI 100Base-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 T4: usa cuatro pares de cable par trenzado para teléfonía TX: usa dos pares de cable par trenzado para datos (ANSI X3T9.5) FX: usa fibra óptica (ANSI X3T9.5) y usa dos hilos de fibra TX y FX se conocen también como 100Base-X El estándar T4 fue desarrollado para que cableados de menor calidad pudiesen utilizar Fast Ethernet

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

68 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

69 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 10Mbps y a 100Mbps. 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)

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

71 Concentradores para 100BaseTX
Se definen dos tipos: Clase I y Clase II Clase I: Grandes retardos en tiempo Puede convertir de un medio a otro: de 100BaseTX a 100BaseFX (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.

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

73 Máximo 11 dB de atenuación
Fast Ethernet: 100BaseFX 100BaseFX Interface DTE Hub de fibra óptica 100Base-FX Clase II Segmento de fibra 10Base-FX (Máximo 412 mts) TX RX II RX TX Conectores SC, ST ó MT-RJ Fibra multimodo 62.5/125 Máximo 11 dB de atenuación Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos. Existe un chequeo de integridad del enlace basado en ANSI FDDI. Diámetro de dominio de colisión máximo: Con un hub clase II: 320 metros hasta el DTE Con un Hub clase I: 272 metros hasta el DTE Con dos hubs clase II: 228 metros hasta DTE

74 Fast Ethernet: 100BaseT4 II DTE Utiliza los 4 pares del cable.
Interface 100BaseT4 con PHY Interno DTE Jack de 8 pines (MDI) Plugs de 8 pines (RJ-45) Cable de par trenzado Categoría 3, 4 ó 5 (100 mts máximo) Hub (concentrador) 100BaseT4 4 puertos RJ-45 (con PHY) Clase II II PHY Utiliza los 4 pares del cable. Existe el Fast Link Pulse, que se utiliza para la autonegociación. Garantiza que el cable está correctamente interconectado, pero no garantiza el CrossTalk Concentradores Clase I y II: Clase I: permite mezclar tipos de segmentos, máximo uno. Clase II: no permite mezclar segmentos, máximo dos.

75 100BaseTX y 100 Base-T4: 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 10Mbps (1 con 3 y 2 con 6) 100BaseT4: Uso del medio, UTP categoría 3, 4 ó 5 Hilo 4: B+, Hilo 5: B-; Hilo 7: B+, Hilo 8: B- Cable cruzado: 1 con 3, 2 con 6, 4 con 7 y 5 con 8

76 Codificación de la señal para representar los datos
Gracias a la velocidad con que se transmiten los datos en 100Mbps, 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: 100BaseFX utiliza codificación 4B/5B y señalización NRZI 100BaseTX utiliza codificación 4B/5B y señalización MLT-3 (ó NRZI-3) 100BaseT4 utiliza un sistema de codificación diferente (8B/6T), una forma mejorada de MLT-3, y multiplexamiento T4 (conocido también como “fan out”).

77 Arquitectura de las capas en Fast Ethernet 802.3
LLC - Logical Link Control MAC - Media Access Control Reconciliación PCS PMA PMD M E D I O MII MDI 4B5B NRZI MLT-3 8B6T Fan Out T4 TX MII: Medium Independent Interface PCS: Physical Coding Sublayer PMA: Physical Medium Attachment PMD: Physical Media Dependent MDI: Medium Dependent Interface Las subcapas de reconciliación, PCS y PMD no existen en 10Mbps (los datos son manejados directamente desde la capa MAC a la subcapa PMA y de allí al cable.

78 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=log2(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).

79 NRZI, MLT-3 y la codificación 4B5B
Nuevas formas de codificación de la forma de onda han sido implementadas en la subcapa PMA para Fast Ethernet. 100BaseFX utiliza NRZI (Non-Return-to-Zero, Invert-on-one). Para reducir aun más los requerimientos de frecuencia sobre UTP, 100BaseTX 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) 4B5B (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. 4B5B 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

80 La codificación 4B5B El uso de un esquema de codificación 4B5B 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 100BaseX y se consideran inválidos. Todos unos (1's) indica la condición idle. Un ejemplo, el “nibble” 0000 se representa como en 4B5B y el nibble 1111 se representa como El símbolo que representa la condición de idle es Los códigos de bloque se diseñan para mejorar la señalización de línea al balancear los ceros y unos transmitidos.

81 NRZI y MLT-3 100BaseFX utiliza NRZI, donde se utiliza media onda para codificar cada bit. Si el estado de la señal cambia es un 1. Codificación 4B5B para el hexadecimal 0 es y para E es 11100 100BaseTX 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.

82 Ancho de banda requerido en 100BaseFX y 100BaseTX
Al combinar 4B5B con NRZI ó MLT-3 la señal requiere un menor ancho de banda, pero es lo suficientemente densa para codificar 100Mbps. En 100BaseFX al utilizar la codificación 4B5B aumentaría la velocidad de 100Mbps a 125Mbps, pero al utilizar NRZI (dos bits por ciclo) requiere un ancho de bande de 62.5 MHz. En 100BaseTX, que utiliza 4B5B y MLT-3, se representan cuatro bits por ciclo, requiriendo la mitad de ancho de bande de 100BaseFX: MHz. Nota: la norma también define un esquema de “scrambling” en las subcapa PMD para reducir las emisiones de interferencia electromagnética (EMI).

83 Representación de datos en 100BaseT4: 8B6T
Aunque MHz es lo suficientemente bajo para viajar en UTP cat. 5, no lo es para UTP cat. 3 (que está certificado sólo para 16MHz). 100BaseT4 utiliza y mejora las técnicas de 100BaseTX. Combina y optimiza 4B5B y MLT-3 en 8B6T. 8B6T 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. 8B6T permite el uso arbitrario de los tri-estados.

84 8B6T Los 256 símbolos han sido escogidos para para mapear uno a uno cada posible byte (la tabla está en el anexo 23A de la norma IEEE 802.3). Nueve (9) símbolos son utilizados como caracteres delimitadores de comienzo, final y caracteres de control. 8B6T prepara los datos para ser transmitidos (no necesita más codificación). 100BaseT4 realiza la codificación en la subcapa PCS. Por ejemplo, el byte “ ” es representado en 8B6T como y el byte “ ” se representa como

85 Multiplexamiento T4 (Fan Out)
8B6T 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 T4: 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!!).

86 Multiplexamiento T4 (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 10BaseT 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 100BaseT4 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.

87 Multiplexamiento T4 (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.

88 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...

89 Medios utilizados en Gigabit Ethernet
CONTROL DE ACCESO AL MEDIO ETHERNET (MAC) 1000Base-LX Fibra mono o multimodal 1000Base-SX Fibra multimodal 1000Base-CX Cobre blindado (STP) 1000Base-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)

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

91 Componentes físicos de una conexión a 1000 Mbps
Capas Superiores LLC MAC PCS PMA Reconciliación GMII MDI Nodo 1 Medio Repetidor 1000Mbps Nodo 2

92 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 1000BASE-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 1000Base-LX ó 1000Base-SX Los GBICs de diferentes fabricantes de equipos no son necesariamente compatibles.

93 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 X3T11 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.

94 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 (FC0, FC1, FC2, FC3 y FC4) La implementación de 1 Gigabit del canal de fibra (capas FC0 y FC1) sirve como base para la capa física de Gigabit Ethernet. FC0 define el enlace físico básico (en LASER), incluyendo las interfaces y FC1 define la codificación y decodificación de señales (código de bloque 8B10B) y el esquema de detección de errores. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) = IEEE ANSI X3T11

95 PCS (Physical Coding Sublayer) en 1000Base-X
Esta subcapa ofrece las funciones de codificación/decodificación 8B10B (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: /D0.0/ = /D6.2/ = /30.6/ =

96 PCS (Physical Coding Sublayer) en 1000Base-X
Existen 12 símbolos especiales que no representan datos. Se notan como /Kx.y/ La codificación 8B10B 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

97 PMA (Physical Medium Attachment) en 1000Base-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

98 PMD (Physical Medium Dependent sublayer) en 1000Base-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 con conector RJ45 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 1000Base-X para transmitir los códigos de 10 bits es NRZ. Transmitir 8 bits como 10 bits en hace que los 1000Mbps sean 1250 Mbaudios. (un LED sólo puede transmitir a 622 MHz, esto obliga a utilizar diodos laser.

99 Coficación y señalización en 1000Base-T
Usa los 8 hilos del cable UTP. Los transceivers 1000Base-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 4D/PAM5

100 Transmisión de la señal en 1000Base-T
Hibrid

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

102 Scrambling (mezclar) 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 Tiempo Dominio del tiempo de la frecuencia ( | Re(FFT(x)) ) f s (max)

103 Trellis Coded Modulation (TCM)
conversor de serial a paralelo Codificador convolución Mapeo de grupos de bits a puntos de la constelación Driver Keyer 0o-180o S bits 4 bits 2 bits 3 bits

104 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. b3b2b1 P3b3P2b2P1b1 1101

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

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

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

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

109 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. 00 01 10 11 Entró un 0 Entró un 1 Bits dentro del codificador

110 Recorrido de codificación de 0110
Ahora dibujemos el camino seguido, en esta rejilla, por 0110, Se obtiene como salida 00 01 10 11 Entró un 0 Entró un 1 Bits dentro del codificador

111 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 (100Base-T2 y 100Base-T4) 1000Base-T utiliza un esquema de codificación de bloque llamado 4D-PAM5 que transmite utilizando los 8 hilos del cable UTP. Este esquema “traduce” 8 bits de datos a cuatro símbolos (4D) 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 (PAM5). Estos 5 símbolos son conocidos como -2, -1, 0, +1, +2 (+/- 2 realmente son +/-1V, y +/-1 es to +/- 0.5V) 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 100Base-TX (permitiendo implementar fácilmente 100/1000)