Microondas satelitalres

Jose Arturo Carrillo

REVISTA DIGITAL PARA EL SEGUNDO SEGUNDO CORTE, BtoTel2015-2S2 CORTE [Subtítulo del documento]

Microondas Satelital A diferencia de las microondas terrestres, las microondas satelitales lo que hacen básicamente, es retransmitir información, se usa como enlace entre dos o más transmisores / receptores terrestres, denominados estaciones base. El satélite funciona como un espejo sobre el cual la señal rebota, su principal función es la de amplificar la señal, corregirla y retransmitirla a una o más antenas ubicadas en la tierra. Los satélites geoestacionarios (es decir permanecen inmóviles para un observador ubicado en la tierra), operan en una serie de frecuencias llamadas transponders, es importante que los satélites se mantengan en una órbita geoestacionaria, porque de lo contrario estos perderían su alineación con respecto a las antenas ubicadas en la tierra.

Como se mencionó anteriormente la transmisión satelital, puede ser usada para proporcionar una comunicación punto a punto entre dos antenas terrestres alejadas entre si, o para conectar una estación base transmisora con un conjunto de receptores terrestres. si dos satélites utilizan la misma banda de frecuencias y se encuentran lo suficientemente próximos, estos podrían interferirse mutuamente, por lo que es necesario que estén separados por lo menos 3 grados (desplazamiento angular medio desde la superficie terrestre), en la banda 6/4 GHz, y una separación de al menos 4 grados a 14/12 GHz, por tanto el número máximo de satélites posibles esta bastante limitado.

Las comunicaciones satelitales son una revolución tecnológica de igual magnitud que las fibras ópticas, entre las aplicaciones más importantes para los satélites tenemos: Difusión de televisión, transmisión telefónica a larga distancia y redes privadas entre otras. Debido a que los satélites por lo general son multidestino, su utilización es muy adecuada para distribución de televisión, por lo que están siendo ampliamente utilizadas en Estados Unidos y el resto del mundo.

La PBS (Public Broadcasting Service), es una red que distribuye su programación casi exclusivamente mediante el uso de canales de satélite. Una de las aplicaciones más recientes que se le ha dado al uso de satélites se le denomina difusión directa vía satélite (DBS, Direct Broadcast Satellite), en la que la señal de vídeo se transmite directamente del satélite a los domicilios de los usuarios, esto se logra mediante la implantación de una antena de bajo costo, en el domicilio de cada usuario, logrando así que la cantidad de canales ofrecidos aumente notablemente El satélite se comporta como una estación repetidora que recoge la señal de algún transmisor en tierra y la retransmite difundiéndola entre una o varias estaciones terrestres receptoras, pudiéndo regenerar dicha señal o limitarse a repetirla. Las frecuencias ascendente y descendente son distintas: fdesc.< fasc. Para evitar interferencias entre satélites está normalizada una separación entre ellos de un mínimo de 4º (en la banda de la 14/12Ghz) o 3° (6/4 GHZ)

APLICACIONES: Los sistemas de microondas son usados en enlaces de televisión, en multienlaces telefónicos y general en redes con alta capacidad de canales de información. Las microondas atraviesan fácilmente la ionosfera y son usadas también en comunicaciones por satélites. La comunicación vía satélite se utiliza también para proporcionar enlaces punto a punto entre las centrales telefónicas en las redes publicas de telefonía.

Utilizan microondas para la transmisión de datos, las cuales son enviadas cada cierta distancia por antenas, previamente instaladas, de aproximadamente 3 metros de diámetro. Cada satélite opera en unas bandas concretas. Las fronteras frecuenciales de las microondas, tanto terrestres como por satélite, con los infrarrojos y las ondas de radio de alta frecuencia se mezclan bastante, así que pueden haber interferencias con las comunicaciones en determinadas frecuencias.

Medios de Transmisión En un sistema de transmisión se denomina medio de transmisión al soporte físico mediante el cual el emisor y el receptor establecen la comunicación. Los medios de transmisión se clasifican en guiados y no guiados. En ambos casos la transmisión se realiza mediante ondas electromagnéticas. En el caso de los medios guiados estas ondas se conducen a través de cables.

La velocidad de transmisión, el alcance y la calidad (ausencia de ruidos e interferencias) son los elementos que caracterizan a los medios guiados. La evolución de la tecnología en lo que respecta a los cables ha estado orientada por la optimización de estas tres variables.

Velocidad de transmisión, en la actualidad las velocidades alcanzadas difieren notablemente entre los diferentes tipos de cables, siendo la fibra óptica la que permite alcanzar una velocidad mayor.

Alcance de la señal, está determinado por la atenuación que sufre dicha señal según va circulando por el cable y que es mayor cuanta más distancia debe recorrer, por lo que este factor limita considerablemente la longitud de cable que se puede instalar sin regenerar la señal.

Calidad de la señal, uno de los principales problemas de la transmisión de un flujo de datos por un cable eléctrico consiste en el campo magnético que se genera por el hecho de la circulación de los electrones. Este fenómeno es conocido como inducción electromagnética. La existencia de un campo magnético alrededor de un cable va a generar interferencias en los cables próximos debido a este mismo fenómeno.

Dispositivos de Interconexión Cuando nos planteamos el interconectar distintas redes nos encontramos con el problema de que existen muchas y grandes diferencias entre ellas lo que dificulta en gran medida este proceso.

Con el fin de lograr este propósito disponemos de lo que se denominan dispositivos de interconexión. Estos dispositivos operan en diferentes niveles del modelo de referencia OSI, de forma que cada uno de ellos tiene una funcionalidad diferente.

Tabla 1. Dispositivos de Interconexión y Niveles OSI Nivel Físico

Repetidores y Concentradores de Cableado

Nivel de Enlace

Puentes y Conmutadores

Nivel de Red

Encaminadores

Niveles Superiores

Pasarelas

Repetidores Cuando las distancias entre los nodos de una red son muy elevadas los efectos de la atenuación resultan siendo intolerables, es necesario entonces utilizar dispositivos que restauren la señal a su estado original. Los repetidores son dispositivos encargados de regenerar la señal entre los dos segmentos de red que interconectan, extendiendo de esta forma su alcance.

Su funcionamiento es el siguiente: toman la señal que circula por una red y la propagan sin efectuar ningún tipo de traducción o interpretación de dicha señal. Su efecto sobre el retardo de propagación de la señal es mínimo.

Dos cables unidos por un repetidor se ven como un mismo cable. Por ello, sobre ambos debe ir el mismo tipo de red de área local, puesto que los nodos de ambos segmentos pertenecen a la misma red. Sin embargo, los cables que unen sí pueden ser diferentes, por ejemplo coaxial y fibra óptica.

Concentradores de Cableado Un concentrador es un dispositivo que actúa como punto de conexión central entre los nodos que componen una red. Los equipos conectados al propio concentrador son miembros de un mismo segmento de red, y comparten el ancho de banda del concentrador para sus comunicaciones.

Los concentradores aparecieron como solución al problema de las redes que se conectaban a un único cable (redes en bus), ya que si este cable se deterioraba, la red dejaba de ser operativa. El concentrador hace de punto central de todas las conexiones, de manera que si un cable de conexión de un equipo a la red se estropea, el resto de la red puede seguir operativa. Un concentrador es el centro donde convergen las conexiones de todos los equipos.

Los concentradores pueden ser de dos tipos: • Activos: realizan la regeneración de la señal que reciben antes de ser enviada.

• Pasivos: en este caso no regeneran la señal, limitándose a interconectar los equipos.

Su funcionamiento es muy sencillo, todos los equipos de la red se conectan a un núcleo central, el concentrador, mediante un cable. Cuando un equipo envía un mensaje, los datos llegan al concentrador y éste los regenera (si es un concentrador activo) y los retransmite a todos los puestos que estén conectados a cada uno de sus puertos.

Puentes Un puente es un dispositivo que conecta dos redes de distintas topologías y protocolos a nivel de enlace, por ejemplo una red Ethernet y una Token-Ring.

Las funciones de un puente son: • Dividir una red de área local en dos subredes. Cuando una red de área local se hace demasiado grande, en cuanto a número de nodos, debe ser dividida para que su rendimiento sea mejor.

• Interconectar dos redes de área local, pudiendo tener protocolos de nivel de enlace o medios de transmisión distintos. Como puede ser la interconexión de una red inalámbrica a una de cable o una red Ethernet a otra Token Ring.

• Controlar las tramas defectuosas.

Conmutadores Un conmutador, también denominado switch, es un dispositivo que permite la interconexión de redes de área local a nivel de enlace. A diferencia de los puentes, los conmutadores sólo permiten conectar redes que utilicen los mismos protocolos a nivel físico y de enlace. Su principal función es segmentar una red para aumentar su rendimiento.

Encaminadores El encaminador, también denominado router, es un dispositivo que permite interconectar redes que operan con una capa de red diferente. Como funciona a nivel de red los protocolos de comunicación en los niveles superiores, a ambos lados del encaminador, deben ser iguales.

En una red de área extensa, cualquiera de las estaciones intermedias en la transmisión de un mensaje se considera un encaminador. Por ello, al recibir un paquete, debe extraer de éste la dirección del destinatario y decidir cuál es la mejor ruta, a partir del algoritmo y tabla de encaminamiento que utilice. Además un encaminador dispone de sus propias direcciones a nivel de red.

Un encaminador necesita de una serie de parámetros básicos para que pueda funcionar correctamente, como son: • Direcciones de los puertos y redes a las que está conectado.

• Algoritmos de encaminamiento que va a utilizar.

• Tablas de encaminamiento estáticas para configurar rutas fijas en la red.

Adicionalmente puede configurarse para el filtrado de los paquetes, proporcionando así mayor seguridad a la red, en este caso actúa como lo que se denomina cortafuegos o firewall.

Pasarelas El concepto de pasarela, también denominada gateway, es quizás algo abstracto.

Básicamente es un sistema de hardware o software que permite interconectar redes que utilizan arquitecturas completamente diferentes con el propósito de que intercambien información.

Una pasarela es, por ejemplo, un enrutador que dirige el tráfico desde una estación de trabajo a la red exterior que sirve las páginas Web. En el caso de acceso telefónico, la pasarela sería el ISP (proveedor de servicios de Internet) que conecta el usuario a Internet.

Normalmente una pasarela se diseña utilizando un ordenador personal dedicado, con varias tarjetas de red y programas de conversión y comunicación. Debe tener la capacidad suficiente para acoplar velocidades entre las líneas, realizar conversiones de protocolo y optimizar la ocupación de las redes.

A cambio de toda esta funcionalidad y flexibilidad, el retardo de propagación para una trama que atraviesa una pasarela es mucho mayor que el experimentado en el caso de otros dispositivos.

UN MUNDO DE CABLES Existen muchos modelos de cables de red, comentados en capítulos anteriores, aunque recordamos algunos de ellos: • Cable de fibra óptica • Cable coaxial • Cable de par trenzado Nosotros nos vamos a centrar en la construcción de un cable de par trenzado. Dentro de los cables de par trenzado tenemos distintas categorías y modelos, vistos también en capítulos anteriores.

La construcción de cable que vamos a realizar es para interior, con lo cual será mejor un cable flexible (son más manejables) que uno rígido. En concreto usaremos cable categoría 5e de par trenzado no apantallado. Este tipo de cable es el idóneo para instalaciones de interior, debido a sus prestaciones y relación calidad/precio.

Si nos fijamos en el interior del cable, podemos comprobar como tenemos 8 hilos de distintos colores, agrupados en pares, en total 4 pares. Los colores que tenemos son: • Marrón.

• Verde.

• Naranja.

• Azul.

• Blanco-Marrón.

• Blanco-Verde.

Blanco-Naranja • Blanco-Azul.

• Los colores únicamente sirven para diferenciar unos cables de otros. Son un protector de plástico y por ellos está el cable de cobre. Los 4 colores combinados se muestran mediante franjas alternas de esos dos colores.

• Los extremos de los cables se introducen en conectores especiales llamados RJ45 (Registered Jack) •

Colocación de los hilos Un cable de par trenzado podemos usarlo para conectar: • Dos ordenadores.

• Dos elementos de interconexión (hub, switch, router...).

• Un ordenador con un elemento de interconexión Según el tipo de cable que vayamos a construir(lo que se vaya a conectar), podemos tener un cable cruzado o un cable paralelo.

Para un cable paralelo, en ambos conectores de los extremos del cable se numeran los pines de abajo a arriba y desde el 1 hasta el 8, con lo cual no se cruza ningún cable

MODELO OSI

La información que viaja a través de una red se conoce como paquete , datos o paquete de datos. Un paquete de datos es una unidad de información, lógicamente agrupada, que se desplaza entre los sistemas de computación. Incluye: información origen junto con otros elementos necesarios para hacer que la CX sea factible y confiable en relación con los dispositivos destino. Posee la dirección origen de un paquete. La dirección destino.

• Protocolo: Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino a través de una red, es importante que todos los dispositivos de la red hablen el mismo lenguaje o protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que hacen que la comunicación en una red sea más eficiente.

Los sistemas propietarios se desarrollan, pertenecen y son controlados por organizaciones privadas. En la industria informática, propietario es lo opuesto de abierto, y significa que una empresa o un pequeño grupo de empresas controla el uso de la tecnología. Abierto significa

que el uso libre de la tecnología está disponible para todos. • Para enfrentar la incompatibilidad de las redes y su imposibilidad de comunicarse entre sí, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) estudió esquemas de red como DECNET, SNA y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas. Como resultado de esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayudaría a los fabricantes a crear redes que fueran compatibles y que pudieran operar con otras redes.

UNIDAD IV REDES

Una red de computadoras también llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios.

Como en todo proceso de comunicación se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo. Un ejemplo es Internet, la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y recursos.

La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares, siendo el más importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI. Este último, estructura cada red en siete capas con funciones concretas pero relacionadas entre sí; en TCP/IP se reducen a cuatro capas.

Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los cuales también están regidos por sus respectivos estándares.

La comunicación por medio de una red se lleva a cabo en dos diferentes categorías: la capa física y la capa lógica.

La capa física incluye todos los elementos de los que hace uso un equipo para comunicarse con otros equipos dentro de la red, como, por ejemplo, las tarjetas de red, los cables, las antenas, etc.

La comunicación a través de la capa física se rige por normas muy rudimentarias que por sí mismas resultan de escasa utilidad. Sin embargo, haciendo uso de dichas normas es posible construir los denominados protocolos, que son normas de comunicación más complejas (mejor conocidas como de alto nivel), capaces de proporcionar servicios que resultan útiles.

Los protocolos son un concepto muy similar al de los idiomas de las personas. Si dos personas hablan el mismo idioma, es posible comunicarse y transmitir ideas.

La razón más importante (quizá la única) sobre por qué existe diferenciación entre la capa física y la lógica es sencilla: cuando existe una división entre ambas, es posible utilizar un número casi infinito de protocolos distintos, lo que facilita la actualización y migración entre distintas tecnologías.

Componentes básicos de las redes Para poder formar una red se requieren elementos: hardware, software y protocolos. Los elementos físicos se clasifican en dos grandes grupos: dispositivos de usuario final (hosts) y dispositivos de red. Los dispositivos de usuario final incluyen los computadores, impresoras, escáneres, y demás elementos que brindan servicios directamente al usuario y los segundos son todos aquellos que conectan entre sí a los dispositivos de usuario final, posibilitando su intercomunicación.

El fin de una red es la de interconectar los componentes hardware de una red , y por tanto, principalmente, las computadoras individuales, también denominados hosts, a los equipos que ponen los servicios en la red, los servidores, utilizando el cableado o tecnología inalámbrica soportada por la electrónica de red y unidos por cableado o radiofrecuencia. En todos los casos la tarjeta de red se puede considerar el elemento primordial, sea ésta parte de un ordenador, de un conmutador, de una impresora, etc. y sea de la tecnología que sea (ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, etc.)

Software Sistema operativo de red: permite la interconexión de ordenadores para poder acceder a los servicios y recursos. Al igual que un equipo no puede trabajar sin un sistema operativo, una red de equipos no puede funcionar sin un sistema operativo de red. En muchos casos el sistema operativo de red es parte del sistema operativo de los servidores y de los clientes.

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Software de aplicación: en última instancia, todos los elementos se utilizan para que el usuario de cada estación, pueda utilizar sus programas y archivos específicos. Este software puede ser tan amplio como se necesite ya que puede incluir procesadores de texto, paquetes integrados, sistemas administrativos de contabilidad y áreas afines, sistemas especializados, correos electrónico, etc. El software adecuado en el sistema operativo de red elegido y con los protocolos necesarios permiten crear servidores para aquellos servicios que se necesiten.

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Hardware Para lograr el enlace entre las computadoras y los medios de transmisión (cables de red o medios físicos para redes alámbricas e infrarrojos o radiofrecuencias para redes inalámbricas),

es necesaria la intervención de una tarjeta de red (NIC, Network Card Interface), con la cual se puedan enviar y recibir paquetes de datos desde y hacia otras computadoras, empleando un protocolo para su comunicación y convirtiendo a esos datos a un formato que pueda ser transmitido por el medio (bits, ceros y unos). Cabe señalar que a cada tarjeta de red le es asignado un identificador único por su fabricante, conocido como dirección MAC (Media Access Control), que consta de 48 bits (6bytes). Dicho identificador permite direccionar el tráfico de datos de la red del emisor al receptor adecuado.

El trabajo del adaptador de red es el de convertir las señales eléctricas que viajan por el cable (p.e.: red Ethernet) o las ondas de radio (p.e.: red Wi-Fi) en una señal que pueda interpretar el ordenador.

Estos adaptadores son unas tarjetas PCI que se conectan en las ranuras de expansión del ordenador. En el caso de ordenadores portátiles, estas tarjetas vienen en formato PCMCIA o similares. En los ordenadores del siglo XXI, tanto de sobremesa como portátiles, estas tarjetas ya vienen integradas en la placa base.

Adaptador de red es el nombre genérico que reciben los dispositivos encargados de realizar dicha conversión. Esto significa que estos adaptadores pueden ser tanto Ethernet, como wireless, así como de otros tipos como fibra óptica, coaxial, etc. También las velocidades disponibles varían según el tipo de adaptador; éstas pueden ser, en Ethernet, de 10, 100, 1000 Mbps o 10000, y en los inalámbricos, principalmente, de 11, 54, 300 Mbps.

Dispositivos de usuario final Computadoras personales: son los puestos de trabajo habituales de las redes. Dentro de la categoría de computadoras, y más concretamente computadoras personales, se engloban todos los que se utilizan para distintas funciones, según el trabajo que realizan. Se incluyen desde las potentes estaciones de trabajo para la edición de vídeo, por ejemplo, hasta los ligeros equipos portátiles, conocidos como netbooks, cuya función principal es la de navegar por Internet. Las tabletas se popularizaron al final de la primera década del siglo XXI, especialmente por el éxito del iPad de Apple.

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Terminal: muchas redes utilizan este tipo de equipo en lugar de puestos de trabajo para la entrada de datos. En estos sólo se exhiben datos o se introducen. Este tipo de terminales, trabajan unido a un servidor, que es quien realmente procesa los datos y envía pantallas de datos a los terminales.

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Electrónica del hogar: las tarjetas de red empezaron a integrarse, de forma habitual, desde la primera década del siglo XXI, en muchos elementos habituales de los hogares: televisores, equipos multimedia, proyectores, videoconsolas, teléfonos celulares, libros electrónicos, etc. e incluso en electrodomésticos, como frigoríficos, convirtiéndolos en partes de las redes junto a los tradicionales ordenadores.

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Impresoras: muchos de estos dispositivos son capaces de actuar como parte de una red de ordenadores sin ningún otro elemento, tal como un print server, actuando como intermediario entre la impresora y el dispositivo que está solicitando un trabajo de impresión de ser terminado. Los medios de conectividad de estos dispositivos pueden ser alambricos o inalámbricos, dentro de este último puede ser mediante: ethernet, Wi-Fi, infrarrojo o bluetooth. En algunos casos se integran dentro de la impresora y en otros por medio de convertidores externos.

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Otros elementos: escáneres, lectores de CD-ROM.

Servidores Son los equipos que ponen a disposición de los clientes los distintos servicios