Bloque 4 · Tema 6
Comunicaciones. Medios de transmisión. Modos de comunicación. Equipos terminales y equipos de interconexión y conmutación. Redes de comunicaciones. Redes de conmutación y redes de difusión. Comunicaciones móviles e inalámbricas.
1. Esquema introductorio (visión rápida)
Comunicación de datos: transmisión de información entre sistemas.
Medios de transmisión
- Guiados: par trenzado (UTP/STP), coaxial, fibra óptica.
- No guiados (inalámbricos): ondas de radio, microondas, infrarrojos.
Modos de comunicación
- Simplex (un sentido), Half-duplex (alternado, ej. walkie-talkie), Full-duplex (bidireccional simultáneo).
Redes
- Conmutación de circuitos (PSTN, RDSI): camino dedicado.
- Conmutación de paquetes (Internet): los datos viajan en paquetes independientes.
- Difusión (broadcast): todos reciben el mensaje (ej. Ethernet legacy, radio, TV).
2. Medios de transmisión
2.1 Medios guiados
Par trenzado
El cable más utilizado en redes de área local (LAN).
| Tipo |
Descripción |
| UTP (Unshielded Twisted Pair) |
Sin blindaje; más económico y flexible |
| STP (Shielded Twisted Pair) |
Con blindaje; mejor protección contra interferencias |
| FTP |
Pantalla global sobre todos los pares |
Categorías:
| Categoría |
Ancho de banda |
Uso típico |
| Cat 5e |
100 MHz |
Fast Ethernet (100 Mbps) |
| Cat 6 |
250 MHz |
Gigabit Ethernet |
| Cat 6A |
500 MHz |
10 Gigabit Ethernet |
| Cat 7 |
600 MHz |
10 GbE con mejor blindaje |
| Cat 8 |
2000 MHz |
40 GbE en CPD |
Conectores: RJ-45 (8P8C).
Cable coaxial
- Conductor central + aislante + malla conductora + cubierta exterior.
- Usado en TV por cable, redes antiguas (10Base2, 10Base5).
- En desuso en redes LAN modernas.
Fibra óptica
Transmite luz a través de un núcleo de vidrio o plástico. No sufre interferencias electromagnéticas.
| Tipo |
Descripción |
Distancia |
| Monomodo (SMF) |
Solo un modo de propagación; núcleo muy fino (~9 µm); láser |
Decenas de km |
| Multimodo (MMF) |
Varios modos; núcleo más grueso (50/62,5 µm); LED o VCSEL |
Hasta ~2 km |
Conectores: SC, LC, ST, MTP/MPO.
Velocidades: 1 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps, 100 Gbps, 400 Gbps+.
2.2 Medios no guiados (inalámbricos)
| Medio |
Frecuencia |
Uso |
| Ondas de radio |
< 300 MHz |
Radiodifusión AM/FM, comunicaciones móviles |
| Microondas terrestres |
300 MHz – 300 GHz |
Enlace punto a punto (repetidores) |
| Microondas por satélite |
1-30 GHz |
GPS, TV satélite, comunicaciones globales |
| Infrarrojos |
300 GHz – 430 THz |
Mandos a distancia; corto alcance; sin obstáculos |
Wi-Fi (IEEE 802.11)
| Estándar |
Frecuencia |
Velocidad máxima |
Nombre comercial |
| 802.11b |
2,4 GHz |
11 Mbps |
Wi-Fi 1 |
| 802.11a |
5 GHz |
54 Mbps |
Wi-Fi 2 |
| 802.11g |
2,4 GHz |
54 Mbps |
Wi-Fi 3 |
| 802.11n |
2,4/5 GHz |
600 Mbps |
Wi-Fi 4 |
| 802.11ac |
5 GHz |
6,9 Gbps |
Wi-Fi 5 |
| 802.11ax |
2,4/5/6 GHz |
9,6 Gbps |
Wi-Fi 6 / 6E |
| 802.11be |
2,4/5/6 GHz |
46 Gbps |
Wi-Fi 7 |
3. Modos de comunicación
| Modo |
Descripción |
Ejemplo |
| Simplex |
Solo en un sentido |
TV, radio (emisión) |
| Half-duplex |
Ambos sentidos, pero no simultáneamente |
Walkie-talkie, CB radio |
| Full-duplex |
Ambos sentidos simultáneamente |
Teléfono, Ethernet moderno |
4. Parámetros de la transmisión
| Concepto |
Definición |
| Ancho de banda |
Rango de frecuencias disponible (Hz) o tasa máxima de transferencia (bps) |
| Velocidad de transmisión |
Bits por segundo (bps, Kbps, Mbps, Gbps) |
| Latencia / Retardo |
Tiempo que tarda un bit en ir de origen a destino |
| Jitter |
Variación en la latencia; crítico en voz/video en tiempo real |
| Tasa de error (BER) |
Bit Error Rate: proporción de bits recibidos con error |
| Throughput |
Tasa de transferencia real efectiva |
Teorema de Nyquist (canal sin ruido)
C = 2B \cdot \log_2(M)
Donde B es el ancho de banda en Hz y M es el número de niveles de señal.
Teorema de Shannon (canal con ruido)
C = B \cdot \log_2(1 + S/N)
Donde S/N es la relación señal/ruido.
5. Equipos terminales y de interconexión
5.1 Equipos terminales (DTE – Data Terminal Equipment)
Dispositivos que generan o consumen información:
- Ordenadores, servidores.
- Teléfonos, smartphones.
- Impresoras en red.
5.2 Equipos de interconexión
Repetidor (capa 1)
- Regenera la señal eléctrica para extender el alcance.
- Opera en capa 1 del modelo OSI.
- No filtra, no procesa: retransmite todos los bits.
Hub (concentrador – capa 1)
- Conecta varios equipos en estrella.
- Retransmite a todos los puertos (dominio de colisión único).
- En desuso: sustituido por el switch.
Bridge (puente – capa 2)
- Conecta dos segmentos de red.
- Aprende direcciones MAC; filtra tramas por segmento.
Switch (conmutador – capa 2)
- Conecta dispositivos en LAN.
- Crea una tabla MAC → envía la trama solo al puerto de destino.
- Cada puerto es un dominio de colisión independiente.
- Puede crear VLANs (redes virtuales).
- Switch de capa 3: también enruta (tiene capacidades de router).
Router (encaminador – capa 3)
- Conecta redes distintas (LAN-WAN, entre subredes).
- Trabaja con direcciones IP.
- Selecciona la mejor ruta mediante protocolos de enrutamiento.
- Separa dominios de broadcast.
| Protocolo de enrutamiento |
Tipo |
Descripción |
| RIP |
Vector-distancia |
Métrica: número de saltos; max. 15 |
| OSPF |
Estado del enlace |
Métrica: coste; más escalable |
| BGP |
Vector de ruta |
Enrutamiento entre sistemas autónomos (Internet) |
| EIGRP |
Híbrido |
Propietario Cisco |
Gateway (pasarela – capa 7)
- Traduce entre protocolos distintos (ej. red IP a red X.25).
- Opera en todas las capas si es necesario.
Comparación de dispositivos
| Dispositivo |
Capa OSI |
Dirección usada |
Dominio de colisión |
Dominio broadcast |
| Hub |
1 |
— |
Único |
Único |
| Bridge |
2 |
MAC |
Separado por puerto |
Único |
| Switch |
2 (o 3) |
MAC (o IP) |
Separado por puerto |
Único (excepto VLAN) |
| Router |
3 |
IP |
Separado |
Separado |
6. Redes de comunicaciones
6.1 Clasificación por cobertura geográfica
| Tipo |
Cobertura |
Ejemplo |
| PAN |
Personal (~10 m) |
Bluetooth, ZigBee |
| LAN |
Local (edificio) |
Ethernet, Wi-Fi |
| MAN |
Metropolitana (ciudad) |
Metro Ethernet, WiMAX |
| WAN |
Amplia (país/internacional) |
Internet, MPLS, ATM |
6.2 Topologías de red
| Topología |
Descripción |
Ventajas |
Desventajas |
| Bus |
Todos comparten un cable único |
Sencilla, barata |
Un fallo afecta a todos |
| Estrella |
Todos conectados a un nodo central |
Fácil de gestionar |
El nodo central es punto de fallo |
| Anillo |
Cada nodo conectado al siguiente y al anterior |
Predecible |
Un fallo afecta a todos |
| Malla |
Cada nodo conectado a todos los demás |
Alta redundancia |
Muy cara |
| Árbol |
Jerarquía de estrellas |
Escalable |
El nodo raíz es punto de fallo |
7. Redes de conmutación y redes de difusión
7.1 Redes de conmutación de circuitos
- Se establece un camino dedicado entre origen y destino antes de transmitir.
- El circuito está reservado durante toda la comunicación, aunque no haya datos.
- Ejemplo: red telefónica pública (PSTN), RDSI (ISDN).
Ventaja: latencia predecible, calidad constante.
Desventaja: ineficiente (recursos reservados aunque no se usen).
RDSI (Red Digital de Servicios Integrados / ISDN)
- Digitaliza la línea telefónica convencional.
- Canales B (64 Kbps, para datos/voz) y canal D (señalización).
- BRI (Basic Rate Interface): 2B+D (128 Kbps de datos + señalización).
- PRI (Primary Rate Interface): 30B+D en Europa (E1 = 2 Mbps).
- Actualmente en desuso; sustituida por ADSL, fibra y VoIP.
7.2 Redes de conmutación de paquetes
- Los datos se dividen en paquetes, cada uno con cabecera (origen, destino, número de secuencia).
- Los paquetes viajan de forma independiente por la red y pueden tomar rutas distintas.
- El receptor reensambla los paquetes.
- Ejemplo: Internet (IP/TCP), Frame Relay, X.25, ATM.
Ventaja: uso eficiente de la red; comparte recursos entre muchos usuarios.
Desventaja: latencia variable (jitter); no garantizado por defecto.
Variantes
| Variante |
Descripción |
| Datagramas |
Paquetes completamente independientes (UDP) |
| Circuito virtual |
Se establece un camino lógico antes de transmitir pero los recursos no son dedicados (ATM, Frame Relay) |
7.3 Redes de difusión (broadcast)
- Un nodo transmite y todos los nodos de la red reciben el mensaje.
- Ejemplo: Ethernet en hub, Wi-Fi, radio, televisión terrestre.
Multidifusión (multicast): los datos se envían a un grupo de receptores suscritos, no a todos.
8. Comunicaciones móviles e inalámbricas
8.1 Generaciones de la telefonía móvil
| Generación |
Tecnología |
Velocidad |
Características |
| 1G |
AMPS, NMT |
~2,4 Kbps |
Analógica; solo voz |
| 2G |
GSM, CDMA |
14,4 Kbps – 384 Kbps |
Digital; SMS; GPRS/EDGE |
| 3G |
UMTS, HSPA |
384 Kbps – 42 Mbps |
Internet móvil; vídeo llamada |
| 4G |
LTE, LTE-A |
100 Mbps – 1 Gbps |
Totalmente basado en IP |
| 5G |
NR (New Radio) |
Hasta 20 Gbps |
Baja latencia (<1 ms); IoT masivo |
Términos de 2G
- GSM (Global System for Mobile communications): estándar europeo de 2G.
- SIM (Subscriber Identity Module): tarjeta identificadora del usuario.
- GPRS: extensión de GSM para transmisión de datos (hasta 172 Kbps).
- EDGE: mejora de GPRS (hasta 384 Kbps); también llamado 2,5G.
8.2 Bluetooth
| Versión |
Velocidad |
Alcance |
Notas |
| Bluetooth 4.0 (BLE) |
1 Mbps |
~50 m |
Bajo consumo; IoT |
| Bluetooth 5.0 |
2 Mbps |
~240 m |
Más alcance y velocidad |
| Bluetooth 5.4 |
2 Mbps |
— |
Seguridad mejorada |
Usa la banda de 2,4 GHz (ISM); frecuencia hopping para evitar interferencias.
8.3 Otras tecnologías inalámbricas
| Tecnología |
Frecuencia |
Velocidad |
Uso |
| ZigBee (IEEE 802.15.4) |
2,4 GHz |
250 Kbps |
Domótica, IoT, bajo consumo |
| Z-Wave |
868/915 MHz |
100 Kbps |
Domótica; menor interferencia con Wi-Fi |
| WiMAX (IEEE 802.16) |
2-66 GHz |
Hasta 1 Gbps |
WAN inalámbrica; alternativa DSL en zonas rurales |
| NFC |
13,56 MHz |
424 Kbps |
Pago contactless; distancia < 20 cm |
| RFID |
125 KHz – 5,8 GHz |
Variable |
Identificación de objetos; logística |
| LoRa / LoRaWAN |
868 MHz |
< 50 Kbps |
IoT de largo alcance y bajo consumo |
8.4 WLAN – Wi-Fi (IEEE 802.11)
Ya detallado en la sección de medios. Aspectos adicionales:
- SSID: nombre de la red Wi-Fi.
- WPA2 / WPA3: protocolos de seguridad actuales (reemplazaron WEP y WPA, que son inseguros).
- 802.11i: estándar de seguridad; base de WPA2.
- MIMO (Multiple Input Multiple Output): múltiples antenas para mejorar el rendimiento.
- OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing): modulación usada en 802.11a/g/n/ac/ax.
9. Modelo OSI y TCP/IP (referencia de capas)
9.1 Modelo OSI (7 capas)
| Nº |
Capa |
Función |
Protocolos/tecnologías |
| 7 |
Aplicación |
Interfaz con el usuario/app |
HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH |
| 6 |
Presentación |
Formato, cifrado, compresión |
SSL/TLS, JPEG, MPEG |
| 5 |
Sesión |
Control de diálogo, sesiones |
NetBIOS, RPC |
| 4 |
Transporte |
Transporte extremo a extremo, control de flujo |
TCP, UDP |
| 3 |
Red |
Enrutamiento, direccionamiento lógico |
IP, ICMP, BGP, OSPF |
| 2 |
Enlace de datos |
Acceso al medio, direccionamiento físico |
Ethernet, Wi-Fi, PPP |
| 1 |
Física |
Transmisión de bits por el medio |
Cables, señales, conectores |
9.2 Modelo TCP/IP (4 capas)
| Capa TCP/IP |
Capas OSI equivalentes |
Protocolos |
| Aplicación |
5, 6, 7 |
HTTP, DNS, SMTP, FTP, SSH |
| Transporte |
4 |
TCP, UDP |
| Internet |
3 |
IP, ICMP, ARP |
| Acceso a red |
1, 2 |
Ethernet, Wi-Fi, PPP |
9.3 TCP vs UDP
| Característica |
TCP |
UDP |
| Orientado a conexión |
Sí (three-way handshake) |
No |
| Fiabilidad |
Sí (ACK, retransmisión) |
No |
| Control de flujo |
Sí |
No |
| Orden de llegada |
Garantizado |
No garantizado |
| Velocidad |
Más lento |
Más rápido |
| Uso |
Web, email, FTP |
Streaming, DNS, VoIP, juegos |
10. Resumen: conceptos clave para el examen
| Concepto |
Dato clave |
| Par trenzado Cat 6 |
Gigabit Ethernet; conector RJ-45 |
| Fibra monomodo |
Larga distancia (km); láser; núcleo ~9 µm |
| Fibra multimodo |
Corta distancia (~2 km); LED; núcleo 50 µm |
| Full-duplex |
Transmisión bidireccional simultánea |
| Fórmula de Shannon |
C = B \cdot \log_2(1 + S/N) |
| Hub |
Capa 1; dominio de colisión único |
| Switch |
Capa 2; tabla MAC; por puerto dominio colisión |
| Router |
Capa 3; enrutamiento IP; separa broadcasts |
| Conmutación de circuitos |
Camino dedicado; PSTN, RDSI |
| Conmutación de paquetes |
Paquetes independientes; Internet, TCP/IP |
| RDSI BRI |
2B+D; 128 Kbps de datos |
| 4G/LTE |
100 Mbps – 1 Gbps; totalmente IP |
| 5G |
Hasta 20 Gbps; latencia <1 ms; IoT masivo |
| WPA3 |
Protocolo de seguridad Wi-Fi actual |
| IEEE 802.11ax |
Wi-Fi 6; 2,4/5/6 GHz; hasta 9,6 Gbps |
| Bluetooth BLE |
4.0; bajo consumo; IoT; 2,4 GHz |
| NFC |
13,56 MHz; <20 cm; pago contactless |
| OSI capa 3 |
Red; enrutamiento; IP |
| TCP three-way handshake |
SYN → SYN-ACK → ACK |
| UDP |
No orientado a conexión; más rápido; streaming/VoIP |