Tipos de comunicación de redes alámbricas e inalámbricas

TIPO DE CABLES UTILIZADOS EN REDES ALÁMBRICAS

Los tipos de cable más utilizados en redes alámbricas son:

1. Cable de par trenzado sin blindar / Unshielded Twisted Pair (UTP) Cable.

Este tipo de cable es el más utilizado. La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del mismo. Los tipos van desde el cable de teléfono hasta el cable de categoría 5 capaz de transferir 100Megabytes por segundo.

El estándar para conectores del cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. Las siglas RJ se refieren al estándar Registerd Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.
Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva blindaje, esto es, protección contra interferencias eléctricas. Este tipo de cable se utiliza con frecuencia en redes con topología token ring.




2. Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado. En realidad estas siglas hablan de una red Ethernet con cableado de fibra óptica.

Sus propiedades se deben a que cuenta con las siguientes características:

• El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.
• Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.
• Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central.

El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.

3. Cable coaxial
Un cable coaxial es un cable eléctrico capaz de enviar decenas de miles de datos a través de un mismo conductor.

El cable coaxial consta de un alambre de cobre en su parte central o núcleo. Este se encuentra rodeado por un material aislante, que, a su vez, el material aislante está recubierto por un conductor que suele presentarse como una malla trenzada.

Por último, dicha malla está recubierta por una capa de plástico protector. De este diseño en forma de capas concéntricas es de donde se deriva el nombre.

4. Cable multipar.

Un cable multipar es aquel formado por grupos de 2 hilos de material conductor, de grosores entre 0,3 mm y 3 mm, recubiertos de plástico protector.
En su composición se da un elevado número de pares de cobre, generalmente múltiplo de 25.

Principalmente son utilizados para la conexión física de equipos de telefonía, en redes de datos, como las LAN, que es la interconexión entre varios ordenadores y periféricos

Entre las clases de cables multipares se dan los TELCON, utilizados en instalaciones aéreas, y que presentan cómo algunas de las principales características su núcleo relleno, que son conductores de cobre desnudo reconocido y que poseen una excelente perfomance eléctrica y mecánica.

TÉCNICA DE COMUNICACIÓN EN REDES INALÁMBRICAS

El canal de comunicación inalámbrica
La tecnología de comunicaciones inalámbricas esta basada en el estándar IEEE 802.11b. El término más utilizado por los usuarios de esta tecnología lleva el nombre de Wi-Fi,
Básicamente, todos ellos hacen referencia a lo mismo, una conexión entre diferentes
ordenadores a través de radiofrecuencia, es decir, sin las limitaciones de los cables. Según la
normativa, la frecuencia de funcionamiento se sitúa en una banda libre de propósito general en torno a los 2,4 GHz, muy cerca de las microondas. La excelencia de esta banda es que no se necesita ningún tipo de licencia para emitir o recibir siempre que la potencia del emisor no
supere los 100 mW en Europa o ¡1 W en Estados Unidos! Con este valor se pueden alcanzar
distancias superiores a los 110 kilómetros con visibilidad directa entre las antenas, mientras
que en Europa se alcanzarían unos 30 kilómetros.

El fenómeno de la propagación
Un canal de transmisión es una banda de frecuencia estrecha que se puede usar para
comunicarse. El gobierno de cada país por lo general regula el uso del espectro radial ya que
es su mayor usuario del espectro debido a usos militares.
Sin embargo, los gobiernos también permiten el uso de bandas de frecuencia sin licencias.

Los grupos que se encargan de regular el uso de frecuencias radiales son:

• El ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) en Europa

• La FCC (Comisión de Comunicaciones Federales) en Estados Unidos

• El MKK (Kensa-kentei Kyokai) en Japón

En 1985, Estados Unidos asignó tres bandas de frecuencia para uso industrial, científico y
médico. Estas bandas de frecuencia que se denominan ISM son las bandas 902-928 MHZ,
2.400-2.4835GHz y 5.725-5.850 GHz.
En Europa, las bandas de 890 a 915 MHz se utilizan para comunicaciones móviles (GSM) y
sólo las bandas de 2.400 a 2.4835 GHz y de 5.725 a 5.850 GHz están disponibles para uso de radioaficionados.
Las redes de radio locales usan ondas radiales o infrarrojas para transmitir datos. La tecnología que se utiliza para enviar transmisiones de radio se denomina transmisión de banda estrecha y conecta distintas señales de comunicación a través de distintos canales. Sin embargo, las transmisiones radiales habitualmente poseen numerosas limitaciones, lo cual hace que este tipo de transmisión sea insuficiente. Éstas son algunas de las limitaciones:

• Estaciones diferentes dentro de la misma célula que comparten banda estrecha de manera involuntaria.

• Propagación por trayectoria múltiple de ondas radiales. Una onda radial puede

propagarse en distintas direcciones y posiblemente puede reflectarse o refractarse en objetos

físicos. Es por ello que un receptor puede recibir la misma información varias veces. Esto sería el resultado de aquellas señales que van por caminos diferentes después de haberse
reflectado varias veces.

Por tal motivo, y para minimizar problemas de interferencia, la capa física del estándar 802.11 

define diversas técnicas de transmisión: 

• Espectro ensanchado 

• Tecnología infrarroja. 

ESPECTRO ENSANCHADO 

La técnica de banda estrecha consiste en el uso de una frecuencia de radio especificada para 

transmitir y recibir datos. La banda de frecuencia que se utilice debe ser lo más pequeña 

posible para no interferir con las bandas cercanas. 

El estándar IEEE 802.11 permite que dos técnicas de modulación de frecuencia desarrolladas 

para los militares transmitan datos. Estas técnicas, denominadas espectro ensanchado, 

consisten en utilizar una banda de frecuencia ancha para transmitir datos de baja potencia. 

Existen dos tecnologías de espectro ensanchado: 

• Espectro ensanchado por saltos de frecuencia. 

• Espectro ensanchado por secuencia directa.

Saltos de frecuencia

La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia o FHSS consiste en dividir la 

frecuencia de banda ancha en al menos 75 canales distintos (con "saltos" de 1 MHz de 

distancia entre sí) y después transmitirla a través de una combinación de canales que todas las estaciones en la célula conocen. En el estándar 802.11 la banda de frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz acepta 79 canales discretos de 1 MHz. La transmisión se lleva a cabo de un canal hacia otro y sólo se usa cada canal durante un período de tiempo corto (aproximadamente 400 milésimas de segundo), lo que permite que una señal más fácil de reconocer se transmita en un determinado momento y en una determinada frecuencia. 

La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia se desarrolló originalmente para 

uso militar con el fin de prevenir que se escuchen las transmisiones radiales. La estación que 

no sabe qué combinación de frecuencia usar no puede escuchar la señal porque le sería 

imposible determinar la frecuencia en la que la señal fue transmitida y encontrar después la 

nueva frecuencia dentro de un período de tiempo corto. 

Actualmente, las redes locales que usan esta tecnología son estándar. Debido a que la 

secuencia de frecuencias que se utiliza es conocida universalmente, esta técnica ya no es una forma segura de transmitir datos. Sin embargo, FHSS todavía se utiliza en el estándar 802.11 

para reducir la interferencia entre las distintas estaciones de una célula. 

La técnica conocida como espectro ensanchado por secuencia directa (o DSSS) consiste en 

transmitir para cada bit enviado una secuencia de Barker de bits (a veces llamado ruido pseudo 

aleatorio o PN). En esta operación, cada bit establecido en 1 es reemplazado por una 

secuencia de bit y cada secuencia de bit establecida en 0 es reemplazada por su 

complemento. 

La capa física del estándar 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para 

representar el 1 y para codificar el 0 usa su complemento (01001000111). Cada bit que se 

codifica con esta secuencia se denomina chip o código de chip. Esta técnica (llamada chipping por "chip") modula cada bit que tenga la secuencia de Barker. 

Modelos de propagación en espacio libre 

Hay dos topologías básicas para conectar equipos en una red inalámbrica: 

• Modo ad-hoc (Peer to peer). 

• Modo Infraestructura (Access Point). 

La primera no es una red propiamente dicha, son dos o más ordenadores conectados entre sí en el mismo rango de frecuencias y con una serie de parámetros coincidentes para establecer una comunicación segura. El acceso al canal de comunicación no está regulado por ningún 

dispositivo, de modo que todos ‘hablan’ a la vez y se quitan el permiso de una manera 

arbitraria. Si uno de los dos ordenadores tiene acceso a una red cableada como puede ser una Ethernet, puede hacer de punto de acceso para el otro ordenador al que está conectado por radio, (ver Figura 1). 

El coste de este tipo de red es muy bajo porque no se necesita sofisticación en el hardware. 

Bastaría con dos tarjetas de comunicación inalámbrica con sus drivers. En el caso de que no 

exista una visión directa entre los equipos, bien porque se encuentren en edificios diferentes, 

bien porque los obstáculos atenúen excesivamente la señal, habría que añadir dos antenas con sendos receptores como se muestra en la Figura 2. 

 Aunque físicamente, la red basada en un equipo que hace de punto de acceso es muy similar a la anterior, sus aplicaciones son diferentes. En este tipo de red, uno de los ordenadores hace de pasarela para la información que fluye de un ordenador externo a una red o viceversa. Es el encargado de regular y arbitrar las comunicaciones cediendo el medio por turnos y evitando las colisiones. En principio, cualquier ordenador se podría conectar al punto de acceso mientras esté en el rango de frecuencias y distancia adecuado. Por ello, el punto de acceso debe ser un equipo dedicado a este tipo de tareas y con una sofisticación mayor que una simple tarjeta de red inalámbrica porque debe dar acceso a una red interna o a unos servicios a ordenadores del exterior. El punto de acceso es la única entrada a la red, debe verificar la dirección MAC de los ordenadores clientes, tener antenas asociadas para dar una amplia cobertura, llevar estadísticas, informes del funcionamiento de la red, etc. En la Figura 3 se muestra una configuración de red inalámbrica basada en un punto de acceso.

Modelo de fluctuaciones 
Aunque Wi-Fi y ethernet comparten algunas características de estructura y de campo en la
Capa 2, difieren mucho en la capa física. Mientras que ethernet disfruta en los cálidos confines de un medio protegido y guiado (por ejemplo, un par trenzado sin protección o fibra), Wi-Fi
opera en las brumas de las ondas del aire, donde borrascas de nieve o tormentas de rayos
suelen interrumpir la recepción.
Los fabricantes de elementos inalámbricos, para ocultar las fluctuaciones de la señal de capa
física de Wi-Fi, recurren a promesas de fácil instalación y de que la integración ocurrirá sin
altibajos, pero se requiere conocimiento de radiofrecuencias (RF) para manejar una red
inalámbrica grande, igual que es preciso ser diestro en cableado estructurado para administrar una LAN de ethernet.

ABC de la comunicación de RF 
Al igual que los módems de dial-up y de cable, las redes Wi-Fi usan una técnica llamada
modulación, que convierte las señales digitales de la computadora en señales análogas de RF.
La velocidad a que se pueden transmitir los datos sobre un carrier modulado depende de un
número de factores, como ancho de banda disponible y el tipo específico de modulación que se emplee. Los esquemas de modulación complejos, como la 64-Quadrature Ampliture Modulation en las WLAN 801.11 de 54 Mbps, transfieren más bits por unidad de tiempo que los esquemas más sencillos, como el Differential Binary Phase Shift Keying, que se usa en las WLAN de 1 Mbps. Si un esquema de modulación compleja no está soportado por señales RF de alta calidad, ocurrirán errores.
Como la calidad de la señal mengua a través del medio RF, siempre interviene una
compensación entre velocidad y distancia. Las ondas de radio que viajan a través del aire se
atenúan más rápidamente que las señales RF transportadas por módems de cable que corren por un sistema de cableado híbrido de fibra y coaxiales.

Debido a lo anterior se debe considerar lo siguiente:

• A mayor velocidad, las fluctuaciones también se incrementaran.
• A mayor número de obstáculos y/o variables en el ambiente las fluctuaciones se
incrementan.