3. Capa Física

3.1. ¿De qué va este tema?

Desarrollar los conceptos de la capa física y utilizar un sistema de cableado estructurado (SCE) como la referencia para planificar, diseñar y administrar la infraestructura física sobre la que se apoya una red informática.

3.2. Clases

20 sesiones de clase.

3.2.1. La Capa Física

1. Capa Física / Layer1 / L1

   

   1. Bits

   2. Medios de Transmisión

   3. Conectores (Interfaz PHY)

   4. Conexiones y comunicación (a nivel de bit)

2. Topología de Red :

   1. Física (las conexiones físicas)

   2. vs Lógica (los datos)

   

   Topología Física (también se usan para la topología lógica)

3. Medios de Transmisión

   1. guiados: cobre / fibra óptica

   2. no guiados: inalámbrico

4. Tipos de comunicación:

   1. Según el número de bits: serie vs paralelo

   2. Modo de transmisión: Simplex , Half Duplex, Full Duplex

Sobre la capa física

Todos los dibujos y diagramas se harán en papel.

1. Dibuja el modelo de capas completo

2. Define 4 funciones de la capa física

3. Dibuja una topología física en bus

4. Dibuja una topología física en árbol

5. Dibuja la topología física de la red de tu casa

6. La conexión wifi de tu casa, ¿qué tipo de medio de transmisión usa?

7. En una transmisión half-duplex, ¿pueden transmitir los dos equipos a la vez?

8. Los walkie-talkies, ¿qué modo de transmisión usan?

9. Lee el artículo principal de capa física

10. Escribe una pregunta para realizar en la siguiente clase (cuya respuesta esté en el artículo)

3.2.2. Equipos y Estándares

1. Tipos de equipos:

   1. ¿Cual es su principal función? Según quien lo use:

      1. Usuarios (generalmente personas): Equipos terminales (DTE)

      2. Usados por la red: equipos de comunicaciones (DCE)

   2. Clientes vs Servidores (no importa hasta la capa 4)

2. Hardware L1:

   1. Concentrador

   2. Repetidor

   3. Patch panel

   4. Módem

   5. Cables y conectores

3. Estándares (más que protocolos como tal). Algunos ejemplos :

   1. V.92 (módems)

   2. 100BaseT (capa física de Ethernet)

   3. Interfaz PHY de Bluetooth (o Wifi)

   4. Interfaz PHY de xDSL (p.ej ADSL)

   5. Interfaz radio de GSM (móviles)

Equipos y estándares

1. Identificar equipos e imágenes (juego)

   1. ¿Qué tipo de equipo sería el de la imagen?

   2. ¿Qué imagen corresponde a un patch panel?

   3. ¿Y a un módem?

2. Un ordenador, ¿es un equipo de comunicaciones?

3. Un módem, ¿es un equipo de comunicaciones?

4. ¿Cómo diferencias un equipo de comunicaciones de un equipo terminal?

5. ¿Qué significa DTE?

3.2.3. Medios de Transmisión Guiados

1. Cables para transmitir/recibir:

   1. Señales eléctricas (electrones): usan el cobre aprovechando la conductividad eléctrica.

   2. Señales ópticas (luz): usan una especie de plástico especial recubierto que aprovecha la refracción óptica

2. Medios de Transmisión Guiados

3. Adaptación al medio físico:

   1. Multiplexación

   2. Modulación

   3. Codificación

4. Problemas (Perturbaciones):

   1. Atenuación

   2. Distorsión

   3. Interferencia

   4. Ruido

   5. Eco

5. ¿Soluciones?

   1. Limitaciones en la distancia máxima (cobertura)

   2. Uso de diferente tipo de cableado y/o conectores

Ver cableado, conectores y equipos

1. Ver cableado de cobre

2. Ver cableado de fibra óptica

3. Visita al centro de datos del instituto

4. Diferenciar entre el cableado y los conectores

5. Diferencia entre la conexión y el equipo que la usa

3.2.4. Medios de Transmisión Guiados (Cobre)

1. Cableado de cobre:

   1. Cable de par trenzado

      1. Hilo telegráfico -> Par de cobre (1881) -> par trenzado (Twisted Pair)

      2. Trenzado y sin apantallar (Unshielded) UTP

      3. Trenzado y Apantallado: STP

   2. Conjunto de pares (apantallados o no), a su vez:

      1. Sin apantallar: UTP (U/UTP)

      2. Recubiertos (Foiled): FTP (FTP/UTP: cables trenzados no apantallados, pero recubiertos)

2. En la práctica hay diferentes alternativas y hay que entender el acrónimo según estándar ISO/IEC11801 :

   

3. ¿Porqué tanta variedad? Para protegerse de las interferencias:

   1. Electromagnéticas (EMI). Electricidad en movimiento

   2. Radio (RFI). Ondas electromagnéticas

   3. por Diafonía (crosstalk). Entre cables de datos

4. Conectores:

   1. Macho / Hembra

   2. En cableado (conectores macho en las puntas) o en tomas (conectores hembra para conectar)

   3. Conexión operativa = Cable + Conector

   4. Tipos comunes (cobre):

      1. Telefonía: RJ11

      2. Redes Locales: RJ45

      3. Especiales: RJ49, GG45 , TERA, SFP

5. Cable coaxial (ya menos utilizado salvo en entornos especiales)

6. Cables Directos y Cruzados ¿Qué es esto ?

Actividad: Entender la denominación de cableado y conectores

Juego de imágenes diferenciando los tipos de conectores y cables.

3.2.5. Sistema de Cableado Estructurado

1. Sistema de cableado estructurado ( SCE )

   1. Definido en un estándar

   2. que define todos los elementos y

   3. lo necesario dar servicio a tu red local (usando categorías).

   4. Esto permite certificar una instalación del sistema (con equipamiento especializado)

2. Categorías (p.ej 5e o 6)

   1. Velocidad de red -> Categoría

   2. P.ej. Gigabit Ethernet -> Cat 6

3. Arquitectura del sistema:

   1. Áreas de Trabajo

      1. Toma (WAO)

      2. Donde se conecta un equipo

      3. Un equipo puede ser muchas cosas: PC, Teléfono, impresora, etc

   2. Cableado Horizontal:

      1. Cables y Conectores Intermedios

      2. Sistemas de canalización (canaletas, tubos, bandejas, …)

      3. Patch Panel (Topología Física en estrella)

   3. Cuarto de Distribución Intermedio

   4. Cableado Vertical (Backbone/Troncal)

   5. Cuartos de Telecomunicaciones

      1. Intermedios (Distribución)

      2. Principal

   

   1- Cableado de área de trabajo 2- Cableado horizontal 3- Cableado de administración 4- Cableado vertical 5- Centro de cálculo 6- Cableado de equipamiento 7- Cableado del campus

4. Normativa SCE

   1. Cableado telecomunicaciones general: ISO/IEC 11801

   2. Cableado horizontal y vertical: ANSI/TIA/EIA-568

   3. Cenelec EN 50173 (cableado estructurado en edificios comerciales e industriales)

5. Sistema habitual:

   1. Cableado Horizontal: UTP

   2. Cableado Vertical: UTP y puntualmente cableado de fibra

   3. Sistema de categoría 5e o 6

   4. Distancia máxima entre conexiones (para cable UTP): 100 mts (5 + 90 + 5)

   5. Uso de gabinetes verticales o murales (colgantes) usando racks (armarios verticales)

Actividad: Taller construcción cableado UTP

Construcción de un cable UTP Categoría 6e con conectores RJ45 (para casa).

3.2.6. Medios de Transmisión Guiados (Fibra)

1. Fibra Óptica (y sus siglas )

   1. Cables SM y MM

   2. Conectores (SC / ST / LC … y muchos, pero muchos más)

   

2. ¿Qué medio guiado escojo (coaxial, par de cobre, fibra)?

3. Un ejemplo interesante: los cables submarinos ( Mapa Mundial )

Actividad: Tabla de Medios de Transmisión

Crear una tabla para tomar una decisión entre coaxial, cable UTP y fibra MM

Actividad: Investigación sobre cables submarinos

1. ¿Cómo se conectará Ribeira con Hawai?

2. ¿Cuál es el cable submarino más pequeño del mundo?

3. ¿Cuál es el cable submarino más grande del mundo?

4. ¿Con cuántos cables submarinos está conectada España?

5. ¿Con cuántos cables submarinos está conectada Cuba?

6. ¿Alguna empresa española tiene un cable submarino?

7. ¿Facebook tiene algún cable submarino?

3.2.7. Instalación SCE

1. Criterios de Diseño

   1. ¿Tomas? Cantidad de puntos disponibles (max 75% ocupación)

   2. ¿Espacio? Espacio (m2) y Ubicación

   3. Estructura horizontal y vertical (topología en estrella)

   4. Servicios a soportar (Velocidad y Latencia)

   5. ¿Cuánto Cuesta una instalación?

2. ¿Qué necesitamos tener en cuenta?

   1. Materiales

   2. Mano de Obra

3. Materiales:

   1. Canalización:

      1. Tubos

      2. Canaletas

      3. Bandejas

   2. Cableado y conectores

   3. Equipamiento

      1. Panel de Conexiones (patch panel)

      2. Bastidores (rack, cabinas, gabinetes, armarios)

4. unidad U : medida estándar (altura) en los armarios (y equipamiento)

5. Infraestructura:

   1. Climatización

   2. Seguridad de acceso física

   3. Suministro eléctrico

   4. Separación de Servicios (eléctrico, mecánico, alarmas, etc)

Actividad: Diseño Básico SCE

Diseño Básico de una red de cableado estructurado

3.2.8. Medios No Guiados

1. El aire como medio de transmisión: Ondas y Espectro EM.

2. La información va a asociada a diferentes bandas de frecuencia:

   1. Ancho de Banda

   2. Frecuencia Portadora

   3. Modulación y Codificación

3. Problemas:

   1. Físicos: reflexión, refracción y dispersión (paredes, alturas, materiales, etc)

   2. Seguridad: cualquiera puede acceder a la información (medio libre de acceso)

   3. Rendimiento: generalmente peor rendimiento (latencia y velocidad) que equivalente guiado

4. Se organiza en diferentes zonas de frecuencia (El Espectro EM)

   

   1. Es de dominio público y lo regula el estado (p.ej en España el CNAF )

   2. Y regula las frecuencias, canales y uso. P.ej: CNAF España

Actividad: Revisión del espectro EM

1. ¿Cuántas regiones hay en el mundo (distribución de frecuencias)

2. ¿Es la misma en China que en España?

3. La frecuencia de 100 Khz, ¿a qué servicio corresponde?

4. La frecuencia de 1000 Khz, ¿a qué servicio corresponde?

5. La frecuencia de 2,1 Ghz, ¿a qué servicio corresponde?

6. ¿La frecuencia de la Wifi está antes que la de los móviles?

7. La longitud de onda de la luz infrarroja, ¿es menor que la de la onda de un enlace de microondas?

3.2.9. Repaso Final

Curso completo

Webinar de una hora y media, que abarca la mayor parte de los temas de esta unidad.

Material de repaso

Estudia La Instalación Física de una red (PDF) saltando los puntos 3 y 4). Incluye al final un ejemplo de proyecto y presupuesto de instalación.

Test final (lúdico)

Test Kahoot

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