Fundamentos de Redes: Medios de Transmisión, Espectro y Topologías

Medios de Transmisión en Redes Informáticas

Los medios de transmisión son los elementos físicos o inalámbricos que permiten el transporte de datos en las redes. Estos datos son canalizados a través de un material o un medio que propaga la señal. Se clasifican principalmente en dos categorías:

• Medios guiados: Los datos viajan a través de un material físico que canaliza la señal.
• Medios no guiados: Los datos viajan en forma de ondas electromagnéticas a través del aire o el vacío.

Tipos de Medios de Transmisión

• Medios guiados de cobre: Transportan señales eléctricas. Ejemplos incluyen el cable de par trenzado y el cable coaxial.
• Medios guiados de fibra óptica: Transportan señales ópticas (luz). Ofrecen alta velocidad y resistencia a interferencias.
• Medios no guiados: Los datos viajan en forma de ondas electromagnéticas, como las ondas de radio, microondas e infrarrojos.

Espectro de Radiofrecuencia: Bandas y Aplicaciones

El espectro de radiofrecuencia es el rango de frecuencias electromagnéticas utilizado para la transmisión inalámbrica de datos, abarcando desde 3 KHz hasta 300 GHz. Se divide en varias bandas, cada una con características y aplicaciones específicas:

• Ondas de radio:

  Son ondas electromagnéticas de baja frecuencia y, a menudo, de larga distancia de propagación. Su rango de frecuencia es amplio, pero en el contexto de este documento, se menciona un rango desde 10 KHz hasta 300 KHz (que abarca parte de las bandas LF y MF). Se utilizan para radiodifusión, comunicaciones marítimas y aéreas, entre otros. Existen diferentes tipos, como las ondas de radio de baja frecuencia y las de alta frecuencia, cada una con propiedades de propagación distintas.

• Microondas:

  Su rango de frecuencias se encuentra entre 300 MHz y 300 GHz. Se utilizan ampliamente tanto en comunicaciones terrestres (enlaces punto a punto) como satelitales. No atraviesan bien los obstáculos físicos y, por lo tanto, necesitan antenas repetidoras para cubrir largas distancias.

• Ondas infrarrojas:

  Se utilizan para comunicaciones de corto alcance, como en controles remotos de televisores y otros dispositivos electrónicos. Son relativamente direccionales y no atraviesan obstáculos, lo que las hace adecuadas para entornos cerrados y sin línea de visión directa.

Medios de Comunicación para Redes LAN y WAN

Las redes de área local (LAN) y las redes de área extensa (WAN) utilizan diferentes medios de transmisión adaptados a sus requisitos de distancia, velocidad y entorno.

Medios de Comunicación para LAN

• Cable de par trenzado: El más común para redes Ethernet cableadas (ej. Cat5e, Cat6).
• Fibra óptica: Utilizada en LANs que requieren alta velocidad y mayor distancia, o en entornos con alta interferencia electromagnética.
• Medios inalámbricos: Utilizan señales electromagnéticas en el rango de microondas (Wi-Fi) para la conectividad sin cables.

Medios de Comunicación para WAN

• Par trenzado telefónico: Utilizado para conexiones DSL y otras tecnologías de acceso a internet.
• Cable coaxial: Históricamente usado en WANs y redes de cable, aunque menos común hoy en día para nuevas instalaciones.
• Enlaces inalámbricos (WiMAX): Tecnología de banda ancha inalámbrica para áreas metropolitanas.
• Satélite: Proporciona conectividad en áreas remotas o para enlaces de larga distancia.
• Telefonía móvil: Redes 3G, 4G, 5G que permiten la conectividad WAN a través de dispositivos móviles.

Conceptos Clave: Tasa de Bits e Intervalo de Bits

Para entender el rendimiento de una red, es fundamental conocer estos dos conceptos:

• Intervalo de bits: Es el tiempo necesario para transmitir un único bit de información. Se mide en segundos o submúltiplos de segundo (ej. milisegundos, microsegundos).
• Tasa de bits: Es el número de bits transmitidos por unidad de tiempo, generalmente en un segundo. Se mide en bits por segundo (bps) y sus múltiplos (Kbps, Mbps, Gbps).

Tipologías de Redes

La topología de red describe la disposición física o lógica de los dispositivos y las conexiones en una red. Las principales topologías son:

• Malla: Cada dispositivo tiene un enlace dedicado y exclusivo con todos los demás dispositivos de la red. Ofrece alta redundancia y fiabilidad, pero es costosa de implementar.
• Bus: Un único enlace físico actúa como red troncal que conecta todos los dispositivos. Es sencilla de implementar, pero un fallo en el bus puede paralizar toda la red.
• Anillo: Cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y exclusiva solamente con los dos dispositivos adyacentes, formando un bucle cerrado. Los datos viajan en una dirección.
• Estrella: Cada dispositivo tiene un enlace dedicado con un controlador central, generalmente un concentrador (hub) o un conmutador (switch). Es fácil de instalar y gestionar, y un fallo en un enlace individual no afecta al resto de la red.
• Árbol: Es una variante de la topología en estrella, donde múltiples estrellas se conectan a un bus central o a otros concentradores, formando una estructura jerárquica.
• Híbrida: Es una combinación de dos o más topologías básicas (ej. estrella-bus, estrella-anillo), diseñada para satisfacer necesidades específicas de una organización.

Componentes Clave de un Sistema de Cableado Estructurado

Un sistema de cableado estructurado es la infraestructura de cableado de un edificio o campus que está diseñada para ser independiente de las aplicaciones y equipos de red. Sus elementos principales incluyen:

• Repartidor o distribuidor de campus: Punto central de conexión para múltiples edificios.
• Cableado troncal de campus: Conecta los distribuidores de campus con los distribuidores de edificio.
• Distribuidor vertical (o de edificio): Punto central de conexión dentro de un edificio.
• Cableado troncal de edificio: Conecta los distribuidores verticales con los distribuidores horizontales.
• Distribuidor horizontal: Punto de conexión para el cableado que llega a las áreas de trabajo.
• Cableado horizontal: Conecta el distribuidor horizontal con las tomas de usuario en las áreas de trabajo.
• Toma de usuario: Punto final donde el usuario conecta su dispositivo a la red.
• Toma de telecomunicaciones: Conector donde se termina el cableado horizontal.
• Punto de transmisión: Generalmente se refiere al punto donde la señal es enviada o recibida.