INTRODUCCIÓN A REDES
Cada uno de los tres siglos pasados ha estado dominado
por
una sola tecnología. El siglo XVIII fue la etapa de los
grandes sistemas mecánicos que acompañaron a la
Revolución Industrial. El siglo XIX fue la época de la
máquina de vapor. Durante el siglo XX, la tecnología clave
ha sido la recolección, procesamiento y distribución de
información. Entre otros desarrollos, hemos asistido a la
instalación de redes telefónicas en todo el mundo, a la
invención de la radio y la televisión, al nacimiento y
crecimiento sin precedente de la industria de los
ordenadores ( computadores ), asi como a la puesta en
orbita de los satélites de comunicación.
A medida que avanzamos hacia los últimos años de este
siglo, se ha dado una rápida convergencia de estas áreas, y
también las diferencias entre la captura, transporte
almacenamiento y procesamiento de información están
desapareciendo con rapidez.
Organizaciones con centenares de oficinas dispersas en
una
amplia área geográfica esperan tener la posibilidad de
examinar en forma habitual el estaso actual de todas ellas,
simplemente oprimiendo una tecla. A medida que crece
nuestra habilidad para recolectar procesar y distribuir
información, la demanda de mas sofisticados
procesamientos de información crece todavía con mayor
rapidez.
La industria de ordenadores ha mostrado un progreso
espectacular en muy corto tiempo. El viejo modelo de tener
un solo ordenador para satisfacer todas las necesidades de
cálculo de una organización se está reemplazando con
rapidez por otro que considera un número grande de
ordenadores separados, pero interconectados, que efectúan
el mismo trabajo. Estos sistemas, se conocen con el nombre
de redes de ordenadores. Estas nos dan a entender una
colección interconectada de ordenadores autónomos. Se
dice que los ordenadores están interconectados, si son
capaces de intercambiar información. La conexión no
necesita hacerse a través de un hilo de cobre, el uso de
láser, microondas y satélites de comunicaciones. Al indicar
que los ordenadores son autónomos, excluimos los
sistemas
en los que un ordenador pueda forzosamente arrancar,
parar
o controlar a otro, éstos no se consideran autónomos.
CONCEPTO DE RED
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Una red de computadoras(también llamada red de
ordenadoreso red informática) es un conjunto
de equipos (computadoras y/o dispositivos) conectados, que
comparten información (archivos), recursos (CD-ROM,
impresoras, etc.) y servicios (acceso a internet, e-mail, chat,
juegos), etc.
Para simplificar la comunicación entre programas
(aplicaciones) de distintos equipos, se definió el Modelo OSI
por la ISO, el cual especifica 7 distintas capas de
abstracción. Con ello, cada capa desarrolla una función
específica con un alcance definido.
UTILIDAD O FUNCIÓN DE LAS REDES
Las redes en general, consisten en "compartir recursos", y
uno de sus objetivo es hacer que todos los programas,
datos
y equipo estén disponibles para cualquiera de la red que así
lo solicite, sin importar la localización física del recurso y del
usuario. En otras palabras, el hecho de que el usuario se
encuentre a 1000 km de distancia de los datos, no debe
evitar que este los pueda utilizar como si fueran originados
localmente.
Un segundo objetivo consiste en proporcionar una alta
fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro.
Por ejemplo todos los archivos podrían duplicarse en dos o
tres máquinas, de tal manera que si una de ellas no se
encuentra disponible, podría utilizarse una de las otras
copias.
Además, la precencia de múltiples CPU significa que si una
de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de
encarqarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento
global menor.
Otro objetivo es el ahorro económico. Los ordenadores
pequeños tienen una mejor relación costo / rendimiento,
comparada con la ofrecida por las máquinas grandes. Estas
son, a grandes rasgos, diez veces mas rápidas que el mas
rápido de los microprocesadores, pero su costo es miles de
veces mayor. Este desequilibrio ha ocasionado que muchos
diseñadores de sistemas construyan sistemas constituidos
por poderosos ordenadores personales, uno por usuario,
con
los datos guardados una o mas máquinas que funcionan
como servidor de archivo compartido.
TOPOLOGÍA DE LAS REDES
Las redes de ordenadores se pueden clasificar según la
topología de la red sobre la cual la red se basa, por ejemplo
red de bus, red de estrella, red del anillo, red del
acoplamiento, red del Estrella-bus, árbol o red jerárquica de
la topología, el etc. La topología se puede arreglar en un
Argumento geométrico.
CARACTERISTICAS DE LA RED DE ÁREA LOCAL (LAN)
pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un
avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola
red de la localización. Nota: Para los propósitos
administrativos, LANs grande se divide generalmente en
segmentos lógicos más pequeños llamados los Workgroups.
Un Workgroups es un grupo de las computadoras que
comparten un sistema común de recursos dentro de un LAN
Uno de los sucesos más críticos para la conexión en red lo
constituye la aparición y la rápida difusión de la red de área
local (LAN) como forma de normalizar las conexiones entre
las máquinas que se utilizan como sistemas ofimáticos.
Como su propio nombre indica, constituye una forma de
interconectar una serie de equipos informáticos. A su nivel
más elemental, una LAN no es más que un medio
compartido (como un cable coaxial al que se conectan todas
las computadoras y las impresoras) junto con una serie de
reglas que rigen el acceso a dicho medio. La LAN más
difundida, la Ethernet, utiliza un mecanismo denominado Call
Sense Multiple Access-Collision Detect (CSMS-CD). Esto
significa que cada equipo conectado sólo puede utilizar el
cable cuando ningún otro equipo lo está utilizando. Si hay
algún conflicto, el equipo que está intentando establecer la
conexión la anula y efectúa un nuevo intento más adelante.
La Ethernet transfiere datos a 10 Mbits/seg, lo
suficientemente rápido como para hacer inapreciable la
distancia entre los diversos equipos y dar la impresión de
que están conectados directamente a su destino.
Ethernet y CSMA-CD son dos ejemplos de LAN. Hay
tipologías muy diversas (bus, estrella, anillo) y diferentes
protocolos de acceso. A pesar de esta diversidad, todas las
LAN comparten la característica de poseer un alcance
limitado (normalmente abarcan un edificio) y de tener una
velocidad suficiente para que la red de conexión resulte
invisible para los equipos que la utilizan.
Además de proporcionar un acceso compartido, las LAN
modernas también proporcionan al usuario multitud de
funciones avanzadas. Hay paquetes de software de gestión
para controlar la configuración de los equipos en la LAN, la
administración de los usuarios, y el control de los recursos
de la red. Una estructura muy utilizada consiste en varios
servidores a disposición de distintos (con frecuencia,
muchos) usuarios. Los primeros, por lo general máquinas
más potentes, proporcionan servicios como control de
impresión, ficheros compartidos y correo a los últimos, por lo
general computadoras personales.
Routers y bridges
Los servicios en la mayoría de las LAN son muy potentes. La
mayoría de las organizaciones no desean encontrarse con
núcleos aislados de utilidades informáticas. Por lo general
prefieren difundir dichos servicios por una zona más amplia,
de manera que los grupos puedan trabajar
independientemente de su ubicación. Los routers y los
bridges son equipos especiales que permiten conectar dos o
más LAN. El bridge es el equipo más elemental y sólo
permite conectar varias LAN de un mismo tipo. El router es
un elemento más inteligente y posibilita la interconexión de
diferentes tipos de redes de ordenadores.
Las grandes empresas disponen de redes corporativas de
datos basadas en una serie de redes LAN y routers. Desde
el punto de vista del usuario, este enfoque proporciona una
red físicamente heterogénea con aspecto de un recurso
homogéneo.
CARACTERISTICAS DE LA RED DE ÁREA
METROPOLITANA (MAN)
locales
juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad
inmediata, o del área metropolitana. Las rebajadoras
múltiples, los interruptores y los cubos están conectados
para crear a una MAN.
CARACTERISTICAS DE LA REDES DE ÁREA AMPLIA
(WAN)
Una WAN es una red de comunicaciones de datos que
cubre
un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a
menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por
los portadorescomunes, tales como compañías del teléfono.
Las tecnologías WAN funcionan generalmente en las tres
capas más bajas del Modelo de referencia OSI: la capa
física, la capa de transmisión de datos, y la capa de red.
seguir ampliando una LAN. A veces esto viene impuesto por
limitaciones físicas, aunque suele haber formas más
adecuadas o económicas de ampliar una red de
computadoras. Dos de los componentes importantes de
cualquier red son la red de teléfono y la de datos. Son
enlaces para grandes distancias que amplían la LAN hasta
convertirla en una red de área extensa (WAN). Casi todos
los operadores de redes nacionales (como DBP en Alemania
o British Telecom en Inglaterra) ofrecen servicios para
interconectar redes de computadoras, que van desde los
enlaces de datos sencillos y a baja velocidad que funcionan
basándose en la red pública de telefonía hasta los
complejos
servicios de alta velocidad (como frame relay y SMDS-
Synchronous Multimegabit Data Service) adecuados para la
interconexión de las LAN. Estos servicios de datos a alta
velocidad suelen denominarse conexiones de banda ancha.
Se prevé que proporcionen los enlaces necesarios entre
LAN para hacer posible lo que han dado en llamarse
autopistas de la información.
¿QUÉ ES FIBRA ÓPTICA?
Antes de explicar directamente que es la fibra óptica, es
conveniente resaltar ciertos aspectos básicos de óptica. La
luz se mueve a la velocidad de la luz en el vacío, sin
embargo, cuando se propaga por cualquier otro medio, la
velocidad es menor. Así, cuando la luz pasa de propagarse
por un cierto medio a propagarse por otro determinado
medio, su velocidad cambia, sufriendo además efectos de
reflexión (la luz rebota en el cambio de medio, como la luz
reflejada en los cristales) y de refracción (la luz, además de
cambiar el modulo de su velocidad, cambia de dirección de
propagación, por eso vemos una cuchara como doblada
cuando está en un vaso de agua, la dirección de donde nos
viene la luz en la parte que está al aire no es la misma que
la
que está metida en el agua). Esto se ve de mejor forma en el
dibujo que aparece a nuestra derecha.
Dependiendo de la velocidad con que se propague la luz en
un medio o material, se le asigna un Índice de Refracción
"n", un número deducido de dividir la velocidad de la luz en
el vacío entre la velocidad de la luz en dicho medio. Los
efectos de reflexión y refracción que se dan en la frontera
entre dos medios dependen de sus Índices de Refracción. La
ley más importante que voy a utilizar en este artículo es la
siguiente para la refracción
Esta fórmula nos dice que el índice de refracción del primer
medio, por el seno del ángulo con el que incide la luz en el
segundo medio, es igual al índice del segundo medio por el
seno del ángulo con el que sale propagada la luz en el
segundo medio. ¿Y esto para que sirve?, lo único que nos
interesa aquí de esta ley es que dados dos medios con
índices n y n', si el haz de luz incide con un ángulo mayor
que un cierto ángulo límite (que se determina con la anterior
ecuación) el haz siempre se reflejara en la superficie de
separación entre ambos medios. De esta forma se puede
guiar la luz de forma controlada tal y como se ve en el dibujo
de abajo (que representa de forma esquemática como es la
fibra óptica).
Como se ve en el dibujo, tenemos un material envolvente
con índice n y un material interior con índice n'. De forma que
se consigue guiar la luz por el cable. La Fibra Óptica
consiste por tanto, en un cable de este tipo en el que los
materiales son mucho más económicos que los
convencionales de cobre en telefonía, de hecho son
materiales ópticos mucho más ligeros (fibra óptica, lo dice el
nombre), y además los cables son mucho más finos, de
modo que pueden ir muchos más cablesen el espacio donde
antes solo iba un cable de cobre.
Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio
(compuestos de cristales naturales) o plástico (cristales
artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300
micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que
realmente pasan a través de ellos de un extremo a otro,
donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y
esquinas) sin interrupción.
Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres
de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes
autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos
de aviones), como en grandes redes geográficas (como los
sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por
compañías telefónicas).
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra
es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o
núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un
ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz
se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz
puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de
veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a
impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra
óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice
de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en
la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.
FABRICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA
Las imágenes aquí muestran como se fabrica la fibra
monomodo. Cada etapa de fabricación esta ilustrada por una
corta secuencia filmada.
La primera etapa consiste en el ensamblado de un tubo y de
una barra de vidrio cilíndrico montados concéntricamente. Se
calienta el todo para asegurar la homogeneidad de la barra
de vidrio.
Una barra de vidrio de una longitud de 1 m y de un diámetro
de 10 cm permite obtener por estiramiento una fibra
monomodo de una longitud de alrededor de 150 km.
COMPONENTES Y TIPOS DE FIBRA ÓPTICA
Componentes de la Fibra Óptica
El Núcleo:En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se
propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la
fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.
La Funda Óptica:Generalmente de los mismos materiales
que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas
ópticas en el núcleo.
El revestimiento de protección:por lo general esta fabricado
en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra
APLICACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA
Internet
El servicio de conexión a Internet por fibra óptica, derriba la
mayor limitación del ciberespacio: su exasperante lentitud. El
propósito del siguiente artículo es describir el mecanismo de
acción, las ventajas y sus desventajas.
Para navegar por la red mundial de redes, Internet, no sólo
se necesitan un computador, un módem y algunos
programas, sino también una gran dosis de paciencia. El
ciberespacio es un mundo lento hasta el desespero. Un
usuario puede pasar varios minutos esperando a que se
cargue una página o varias horas tratando de bajar un
programa de la Red a su PC.
Esto se debe a que las líneas telefónicas, el medio que
utiliza la mayoría de los 50 millones de usuarios para
conectarse a Internet, no fueron creadas para transportar
videos, gráficas, textos y todos los demás elementos que
viajan de un lado a otro en la Red.
Pero las líneas telefónicas no son la única vía hacia el
ciberespacio. Recientemente un servicio permite conectarse
a Internet a través de la fibra óptica.
La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una
velocidad de dos millones de bps, impensable en el sistema
convencional, en el que la mayoría de usuarios se conecta a
28.000 0 33.600 bps.
Redes
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación,
debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la
capacidad de una señal para transportar información
aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones
se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy
funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga
distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y
transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica
es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de
necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la
actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados
entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en
los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica
recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más
esta distancia.
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica
son las redes de área local. Al contrario que las
comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan
a una serie de abonados locales con equipos centralizados
como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este
sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite
fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El
desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica
integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas
de fibra.
Red de área local o LAN, conjunto de ordenadores que
pueden compartir datos, aplicaciones y recursos (por
ejemplo impresoras). Las computadoras de una red de área
local (LAN, Local Area Network) están separadas por
distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse
en oficinas o campus universitarios. Una LAN permite la
transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un
grupo de usuarios y reduce los costes de explotación.
Otros recursos informáticos conectados son las redes de
área amplia (WAN, Wide Area Network) o las centralitas
particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero
conectan entre sí ordenadores separados por distancias
mayores, situados en distintos lugares de un país o en
diferentes países; emplean equipo físico especializado y
costoso y arriendan los servicios de comunicaciones. Las
PBX proporcionan conexiones informáticas continuas para la
transferencia de datos especializados como transmisiones
telefónicas, pero no resultan adecuadas para emitir y recibir
los picos de datos de corta duración empleados por la
mayoría de las aplicaciones informáticas.
Las redes de comunicación públicas están divididas en
diferentes niveles; conforme al funcionamiento, a la
capacidad de transmisión, así como al alcance que definen.
Por ejemplo, si está aproximándose desde el exterior hacia
el interior de una gran ciudad, se tiene primeramente la red
interurbana y red provicional, a continuación las líneas
prolongadas aportadoras de tráfico de más baja capacidad
procedente de áreas alejadas (red rural), hacia el centro la
red urbana y finalmente las líneas de abonado. Los
parámetros dictados por la práctica son el tramo de
transmisión que es posible cubrir y la velocidad binaria
específica así como el tipo de fibra óptica apropiado, es
decir, cables con fibras monomodo ó multimodo.
Telefonía
Con motivo de la normalización de interfaces existentes, se
dispone de los sistemas de transmisión por fibra óptica para
los niveles de la red de telecomunicaciones públicas en una
amplia aplicación, contrariamente para sistemas de la red de
abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de
consideraciones.
Para la conexión de un teléfono es completamente suficiente
con los conductores de cobre existentes. Precisamente con
la implantación de los servicios en banda ancha como la
videoconferencia, la videotelefonía, etc, la fibra óptica se
hará imprescindible para el abonado. Con el BIGFON (red
urbana integrada de telecomunicaciones en banda ancha por
fibra óptica) se han recopilado amplias experiencias en este
aspecto. Según la estrategia elaborada, los servicios de
banda ancha posteriormente se ampliarán con los servicios
de distribución de radio y de televisión en una red de
telecomunicaciones integrada en banda ancha (IBFN).
Otras aplicaciones
Las fibras ópticas también se emplean en una amplia
variedad de sensores, que van desde termómetros hasta
giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi
no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las
fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, entre
ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación,
además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar
especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían
hacer que un cable convencional resultara inútil, impreciso o
incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que
transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar
materiales.
La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la
transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar
de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un
dentista. También pueden emplearse para transmitir
imágenes; en este caso se utilizan haces de varios miles de
fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra
y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la
imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce
en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que
puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de
imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para
examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar
cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante
facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o
computadora y en muchas otras aplicaciones.
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