CAPA FÍSICA¶
En esta unidad estudiaremos la capa física de las redes de datos, que constituye la base fundamental sobre la que se construye toda la comunicación de red. Nos enfocaremos en los diferentes medios de transmisión (cables de cobre, fibra óptica y tecnologías inalámbricas), sus características técnicas, estándares de cableado, conectores y técnicas de montaje.
La capa física es responsable de la transmisión de bits a través del medio físico, convirtiendo los datos digitales en señales eléctricas, ópticas o electromagnéticas. Dominar estos conceptos es esencial para diseñar, instalar y mantener redes locales eficientes y confiables.
Objetivos de la unidad
• Identificar y clasificar los diferentes medios de transmisión
• Comprender los estándares de cableado y terminaciones
• Aplicar técnicas de montaje de conectores y equipos
• Diseñar sistemas de cableado estructurado
• Evaluar la idoneidad de cada medio según el entorno
🔧 INFRAESTRUCTURA DE RED¶
La infraestructura de red comprende todos los elementos físicos y lógicos necesarios para establecer la conectividad entre dispositivos en una red local. Esta infraestructura incluye los medios de transmisión, los equipos de interconexión, las estructuras de cableado y los estándares que garantizan la interoperabilidad y el rendimiento óptimo del sistema.
En esta unidad analizaremos los componentes fundamentales de la infraestructura:
Componentes de la infraestructura
🌐 Medios de transmisión: Canales físicos que transportan la información
🔌 Conectores y terminaciones: Interfaces entre medios y equipos
🏗️ Cableado estructurado: Organización jerárquica del cableado en edificios
📡 Tecnologías inalámbricas: Comunicación sin medios físicos
⚙️ Equipos de red: Dispositivos que gestionan el tráfico de datos
La correcta planificación e implementación de la infraestructura es crucial para garantizar la escalabilidad, mantenibilidad y rendimiento de la red, cumpliendo con estándares internacionales como ISO/IEC 11801 y TIA/EIA-568.
📚 Propuesta didáctica¶
En esta unidad trabajamos los RA2, RA3 y RA4 de RAL:
RA2. Despliega el cableado de una red local interpretando especificaciones y aplicando técnicas de montaje.
RA3. Interconecta equipos en redes locales cableadas describiendo estándares de cableado y aplicando técnicas de montaje de conectores.
RA4. Instala equipos en red, describiendo sus prestaciones y aplicando técnicas de montaje.
🎯 Criterios de evaluación¶
Criterios de evaluación del RA2¶
CE2a: Interpreta las especificaciones del cableado de una red local analizando los requisitos técnicos y aplicando estándares de cableado estructurado.
CE2b: Identifica los componentes del sistema de cableado reconociendo medios de transmisión, conectores y equipos de distribución.
CE2c: Aplica técnicas de montaje del cableado siguiendo procedimientos de instalación y cumpliendo normativas de seguridad.
CE2d: Verifica el funcionamiento del cableado instalado utilizando herramientas de medición y pruebas de conectividad.
Criterios de evaluación del RA3¶
CE3a: Describe los estándares de cableado para redes locales identificando las normas TIA/EIA-568 y categorías de cable.
CE3b: Identifica los tipos de conectores y su uso analizando conectores RJ, de fibra óptica y coaxiales.
CE3c: Aplica técnicas de montaje de conectores realizando terminaciones T568A/T568B y crimpado de conectores.
CE3d: Verifica la conectividad de los equipos interconectados realizando pruebas de continuidad y funcionamiento.
Criterios de evaluación del RA4¶
CE4a: Describe las prestaciones de los equipos de red analizando características técnicas de switches, routers y puntos de acceso.
CE4b: Identifica los componentes de los equipos de red reconociendo interfaces, fuentes de alimentación y sistemas de ventilación.
CE4c: Aplica técnicas de montaje de equipos de red instalando en racks y cumpliendo estándares de cableado.
CE4d: Verifica el funcionamiento de los equipos instalados realizando pruebas de conectividad y configuración básica.
Contenidos¶
- Medios de transmisión: guiados y no guiados.
- Cable de par trenzado: categorías, conectores y terminaciones.
- Cable coaxial: tipos y conectores.
- Fibra óptica: tipos, características y conectores.
- Medios inalámbricos: espectro electromagnético y estándares.
- Cableado estructurado en edificios.
Cuestionario inicial
- ¿Qué categorías de cable de par trenzado conoces y para qué se utilizan?
- ¿Cuándo es recomendable usar fibra óptica en lugar de cable de cobre?
- ¿Qué diferencias hay entre los medios guiados y no guiados?
- ¿Qué es el espectro electromagnético y por qué es importante en comunicaciones?
- ¿Cuáles son los principales estándares inalámbricos IEEE 802.11?
- ¿Qué elementos componen un sistema de cableado estructurado?
- ¿Cómo se organiza el cableado horizontal y vertical en un edificio?
- ¿Qué tipos de conectores se utilizan para cable de par trenzado?
- ¿Cómo se realiza la terminación de cables según los estándares T568A y T568B?
Programación de Aula (15h)¶
Esta unidad se imparte en la primera evaluación, con una duración estimada de 15 sesiones lectivas:
| Sesión | Contenidos | Actividades | Criterios trabajados |
|---|---|---|---|
| 1-2 | Medios guiados: par trenzado | Cuestionario inicial, AC301 | CE2a, CE2b, CE3a, CE3b |
| 3-5 | Medios guiados: coaxial y fibra óptica | Actividad AC302, práctica PR303 | CE2a, CE2b, CE3a, CE3b |
| 6-8 | Medios no guiados y estándares inalámbricos | Actividad AC304 | CE4a, CE4b |
| 9-10 | Cableado estructurado en edificios | Actividad AC305 | CE2a, CE2b, CE2c, CE2d |
| 11-12 | Práctica: Armado de latiguillo y montaje de roseta | PR306, PR307 | CE3a, CE3b, CE3c, CE3d |
| 13-15 | Repaso y evaluación | Evaluación práctica | Todos los criterios |
📡 Medios de transmisión¶
La información se transmite en las redes mediante señales, que pueden ser de naturaleza eléctrica, óptica o radiofrecuencia, a través de un medio de transmisión.
Este medio es el enlace que existe entre las dos entidades que se comunican y, entre otros factores, el éxito en la comunicación dependerá de su naturaleza y limitaciones. Por ello, es importante conocer las características de los principales medios de transmisión.
🔌 Medios guiados¶
Los medios guiados son los cables que interconectan los equipos. A través de ellos se emite información en forma de señales eléctricas u ópticas. Los principales medios guiados en redes de datos son los que veremos a continuación.
📶 Cable de par trenzado¶
Este cable tiene una cubierta de PVC y en su interior contiene ocho cables más pequeños, de diferente color. Para aumentar la potencia del cable y reducir las interferencias, los cables se presentan trenzados por pares (de ahí su nombre), con un total de cuatro pares.
La combinación de colores de los cables interiores no es trivial, sino que debe ser la siguiente:
- Par 1: Azul – Blanco/Azul
- Par 2: Naranja – Blanco/Naranja
- Par 3: Verde – Blanco/Verde
- Par 4: Marrón – Blanco/Marrón
Este tipo de cable se encuentra normalizado según el estándar TIA/EIA-568-B, que define, entre otros aspectos, las diferentes categorías de este cable en función a sus prestaciones. Las categorías más representativas en redes de datos son las siguientes:
| Categoría | Ancho de banda | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Cat. 3 | 16 MHz | Redes Ethernet de bajas prestaciones (obsoleto) |
| Cat. 4 | 20 MHz | Redes Token Ring de hasta 16 Mbps (obsoleto) |
| Cat. 5 | 100 MHz | Redes Ethernet de hasta 100 Mbps (obsoleto) |
| Cat. 5e | 100 MHz | Redes Ethernet de hasta 1000 Mbps (1 Gbps) |
| Cat. 6 | 250 MHz | Redes Ethernet de hasta 1 Gbps a 100m, 10 Gbps a 37m |
| Cat. 6a | 500 MHz | Redes Ethernet de hasta 10 Gbps a 100m |
| Cat. 7 | 600 MHz | Redes Ethernet de hasta 10 Gbps (no estándar TIA/EIA) |
| Cat. 7a | 1000 MHz | Redes Ethernet de hasta 10 Gbps (no estándar TIA/EIA) |
| Cat. 8 | 2000 MHz | Redes Ethernet de hasta 25/40 Gbps a 30m (2016) |
Estado actual del cableado (2025)
En la actualidad, para instalaciones de redes de datos, se utiliza principalmente:
- Categoría 5e: Para instalaciones básicas de hasta 1 Gbps
- Categoría 6: Para instalaciones estándar de hasta 1 Gbps con posibilidad de 10 Gbps
- Categoría 6a: Para instalaciones de alto rendimiento con 10 Gbps garantizado
- Categoría 8: Para centros de datos y aplicaciones de muy alto rendimiento (25/40 Gbps)
Las categorías 3, 4 y 5 están prácticamente obsoletas en nuevas instalaciones.
🔧 Tipos de cable según el blindaje¶
🔌 Cable UTP (Unshielded Twisted Pair)¶
El cable UTP es el tipo más común de cable de par trenzado utilizado en redes locales. Su nombre significa "cable de par trenzado sin apantallar" y presenta las siguientes características:
✅ Ventajas:
- Bajo coste: Es la opción más económica
- Fácil instalación: Flexible y manejable
- Prestaciones adecuadas: Suficiente para la mayoría de aplicaciones
- Compatibilidad: Ampliamente soportado
⚠️ Limitaciones:
- Interferencias electromagnéticas: Vulnerable a ruido eléctrico
- Distancias limitadas: Restricciones en entornos con mucha actividad electromagnética
- Sin protección: No tiene blindaje contra interferencias externas
🏗️ Estructura: Como ya mencionamos, el cable UTP está compuesto por:
- Cuatro pares de hilos trenzados entre sí
- Recubrimiento exterior de PVC para protección
- Sin blindaje metálico (de ahí el nombre "unshielded")
A partir del cable UTP estándar, y en función de qué parte de este se blinde frente a las interferencias, tenemos las siguientes variaciones:
| Tipo de cable | En el par | En el cable | Uso principal |
|---|---|---|---|
| U/UTP | Sin blindaje | Sin blindaje | Redes domésticas y oficinas pequeñas |
| U/FTP | Pantalla de aluminio | Sin blindaje | Entornos con interferencias moderadas |
| F/UTP | Sin blindaje | Pantalla de aluminio | Oficinas y edificios comerciales |
| F/FTP | Pantalla de aluminio | Pantalla de aluminio | Entornos industriales con alta interferencia |
| S/UTP | Sin blindaje | Malla de aluminio | Aplicaciones críticas y centros de datos |
| S/FTP | Pantalla de aluminio | Malla de aluminio | Entornos electromagnéticamente hostiles |
| SF/UTP | Pantalla de aluminio | Malla + pantalla de aluminio | Aplicaciones militares e industriales |
🔌 Conectores para el cable de par trenzado
El cable de par trenzado utiliza conectores tipo RJ (Registered Jack), diseñados específicamente para la conexión de equipos en redes de datos y telefonía.
📋 Tipos de conectores RJ:
Los conectores RJ se clasifican según dos parámetros:
- Posiciones: Número total de ranuras disponibles
- Contactos: Número de conectores metálicos que se utilizan
Los conectores más utilizados en redes de datos son:
Conector RJ-9:
- Es el más pequeño de los conectores RJ
- Se utiliza para conectar los auriculares del teléfono
- Es un conector 4P4C
Conector RJ-11:
- Es un conector dedicado mayoritariamente a la telefonía analógica
- Tiene seis posiciones sobre las que se asientan dos contactos (6P2C)
- Su uso principal es conectar el terminal a la red
- La variante del RJ-11 que emplea un par de contactos más (6P4C) se llama RJ-14
Conector RJ-45:
- Es el conector empleado para cable de par trenzado en redes Ethernet
- Es del tipo 8P8C, lo que significa que utiliza todas sus posiciones para recibir los cuatro pares del cable
- Este conector también soporta el uso de menos pares, dando lugar a las variantes 8P6C, 8P4C y 8P2C, casi todas dedicadas a telefonía o líneas RDSI
- El conector RJ-45 puede ser o no apantallado. Si lo es, por encima de la carcasa plástica tiene un armazón que lo protege de interferencias
- Este tipo de conectores suelen utilizarse con cableado que tenga algún tipo de blindaje
📋 Terminaciones del cable
La posición de los cables en el conector, llamada de forma técnica terminación, está regulada en la norma TIA/EIA-568-B. Esta norma define dos terminaciones:
NOTA IMPORTANTE
Según la norma, la terminación a emplear para la mayor parte del tendido de cableado de la red debería ser T568A. Sin embargo, debido a que típicamente se ha usado la terminación T568B (definida en normas anteriores), muchas instalaciones de redes siguen empleando dicha terminación en lugar de la T568A.
Con estas terminaciones pueden crearse dos tipos de cable:
- Cable directo: utiliza la misma terminación en los dos extremos. Este cable es el que se usa para la mayoría de las conexiones en la red.
- Cable cruzado: utiliza diferente terminación en los dos extremos. Este cable se utiliza para conectar directamente dos equipos.
CONSEJO
Para recordar las diferencias entre T568A y T568B: en T568B, los pares 2 y 3 están intercambiados respecto a T568A.
📡 Cable coaxial¶
El cable coaxial está compuesto por dos conductores concéntricos que comparten el mismo eje. Su estructura consta de:
- Conductor central: Hilo de cobre sólido o hilos trenzados de cobre
- Dieléctrico: Capa aislante de material dieléctrico (generalmente polietileno)
- Pantalla conductora: Malla de hilos de cobre o aluminio que actúa como conductor exterior
- Cubierta exterior: Material aislante protector (habitualmente PVC)
Características del cable coaxial
Este tipo de cable es más resistente que el cable de par trenzado a las interferencias electromagnéticas y presenta menor atenuación de señal, lo que lo convierte en una opción eficiente para grandes distancias. Sin embargo, en redes locales modernas su uso se ha reducido significativamente debido a la obsolescencia de las topologías de bus.
📊 Ventajas y desventajas¶
✅ Ventajas:
- Mayor resistencia a interferencias electromagnéticas
- Menor atenuación de señal (pérdida mínima)
- Eficiente para transmisiones a grandes distancias
- Mayor ancho de banda disponible
❌ Desventajas:
- Mayor coste económico que el cable de par trenzado
- Instalación más compleja y costosa
- Aplicaciones limitadas en redes modernas
- Mayor grosor y menor flexibilidad
📊 Tipos de cable coaxial¶
De toda la familia de cables coaxiales, los más extendidos en el ámbito de las telecomunicaciones son:
🔌 Conectores para el cable coaxial¶
La gama de conectores para cable coaxial es muy amplia, ya que este tipo de cable se utiliza mucho en la industria.
- Estos conectores se llaman RF y tienen diferentes formas: rectos, en ángulo, en T, etc.
- Los conectores RF pueden ser macho o hembra. Los conectores macho tienen un capuchón en su extremo que se utiliza para enganchar con el conector hembra.
Principalmente hay tres maneras de engancharlos:
- Anclaje: es la más común. El capuchón conector del macho se engancha en las ranuras del conector hembra.
- Rosca: el conector hembra tiene un paso de roscas sobre el que se enrosca el capuchón del conector macho.
- Presión: el capuchón del conector macho se acopla sobre el conector hembra. Típico en la conexión de la antena de TV.
Además de los conectores, en las redes con topología de bus se utiliza un elemento en los extremos del bus llamado terminador. Este conector no es más que un tapón con una resistencia en su interior para amortiguar las señales cuando llegan al final del bus, e impedir rebotes que pudieran causar interferencias.
Los principales tipos de conector para cable coaxial son:
- BNC: Conectores macho y hembra disponibles - Redes Ethernet 10BASE2 (obsoleto)
- N: Conectores macho y hembra disponibles - Aplicaciones de alta frecuencia
- TNC: Conectores macho y hembra disponibles - Versión roscada del BNC
- SMA: Conectores macho y hembra disponibles - Aplicaciones de microondas
En la siguiente imagen se muestran los diferentes tipos de conectores coaxiales mencionados:
🔬 Fibra óptica¶
La fibra óptica es un medio de transmisión basado en un hilo extremadamente fino (aproximadamente del grosor de un cabello humano) fabricado en vidrio o plástico de alta pureza. Su estructura consta de:
- Núcleo central: donde se propaga la luz
- Revestimiento primario: sustancia protectora (generalmente acrilato) que recubre directamente la fibra
- Revestimiento secundario: capa exterior que proporciona rigidez y protección contra curvaturas excesivas (típicamente nailon o poliéster)
Principio de funcionamiento:
La fibra óptica transmite información utilizando luz que se propaga a través del núcleo mediante el fenómeno de reflexión total interna. La luz se inyecta en un extremo del cable y rebota en las paredes del núcleo hasta llegar al extremo opuesto, manteniéndose confinada gracias a la diferencia de índices de refracción entre el núcleo y el revestimiento.
Características destacadas:
Este medio presenta pérdidas de señal extremadamente bajas en largas distancias y ofrece una capacidad de transmisión muy elevada, lo que lo convierte en la opción ideal para cubrir grandes distancias. Un ejemplo notable son las redes transoceánicas que conectan continentes mediante extensas redes de cables submarinos de fibra óptica.
🌊 Cable submarino de fibra óptica¶
Destacando la importancia de este medio como infraestructura fundamental para las comunicaciones internacionales. Estas redes interconectan continentes y permiten la transmisión de grandes volúmenes de datos a alta velocidad y con mínima atenuación, haciendo posible la conectividad mundial moderna.
A continuación, se presenta una visualización estática de la red global de cables submarinos de fibra óptica, seguida de un enlace interactivo que permite explorar en tiempo real la infraestructura mundial de comunicaciones submarinas:
🗺️ MAPA INTERACTIVO
💡 Instrucciones de uso:
- Haz clic en el botón superior para abrir el mapa en una nueva pestaña
- Explora las rutas de cables submarinos haciendo zoom y desplazándote por el mapa
- Selecciona cualquier cable para ver información detallada (longitud, capacidad, empresas propietarias)
- Identifica los puntos de amarre y las rutas que conectan España con otros continentes
Estos cables submarinos de fibra óptica constituyen la columna vertebral de las comunicaciones globales modernas, formando una red intercontinental que conecta todos los continentes habitados del planeta.
📊 DATO CLAVE:
Recorriendo miles de kilómetros por las profundidades oceánicas, estos cables transportan más del 99% del tráfico de datos internacional
Aplicaciones críticas que dependen de esta infraestructura:
- 📞 Comunicaciones telefónicas: Llamadas internacionales y servicios de voz
- 🌐 Internet global: Navegación web, streaming y servicios en la nube
- 💰 Transacciones financieras: Operaciones bancarias y mercados internacionales
- 🏛️ Comunicaciones gubernamentales: Diplomacia y seguridad nacional
- 📺 Medios de comunicación: Distribución de contenido audiovisual global
Características técnicas destacadas:
- Longitud total: Más de 1.3 millones de kilómetros de cables submarinos en funcionamiento
- Profundidad: Instalados a profundidades de hasta 8.000 metros bajo el nivel del mar
- Capacidad: Cada cable puede transportar terabits de datos por segundo
- Durabilidad: Diseñados para operar durante 25 años en condiciones extremas
Impacto económico cuantificable:
- Valor de mercado: La industria de cables submarinos mueve más de 15.000 millones de dólares anuales
- Dependencia crítica: Más del 99% del tráfico de datos internacional transita por estos cables
- Interrupción costosa: Una sola ruptura puede causar pérdidas de millones de dólares por hora
- Inversión continua: Se instalan nuevos cables cada año con inversiones multimillonarias
Ventajas técnicas sobre alternativas:
| Aspecto | Cables Submarinos | Satélites | Diferencias |
|---|---|---|---|
| Latencia | 50-100 ms | 250-600 ms | 5-12x menor |
| Capacidad | Terabits/s | Gigabits/s | 1000x mayor |
| Costo por bit | Muy bajo | Alto | 10-100x menor |
| Durabilidad | 25 años | 10-15 años | Mayor vida útil |
| Mantenimiento | Reparación puntual | Reemplazo completo | Más eficiente |
Consideraciones de seguridad y geopolítica:
La protección física de estos cables es una prioridad estratégica, ya que representan puntos únicos de fallo en las comunicaciones globales. Los gobiernos y empresas implementan:
- Monitoreo constante: Sistemas de vigilancia submarina para detectar interferencias
- Rutas redundantes: Múltiples cables para evitar dependencia de una sola ruta
- Zonas de exclusión: Áreas protegidas alrededor de puntos críticos
- Respuesta rápida: Equipos especializados para reparaciones urgentes
📊 Ventajas y desventajas¶
✅ Ventajas:
- Pérdidas muy bajas a largas distancias
- Alta capacidad de transmisión
- Inmune a interferencias electromagnéticas
- Seguridad en la transmisión (difícil de interceptar)
❌ Desventajas:
- Coste elevado
- Instalación compleja
- Fragilidad del cable
- Necesidad de equipos especializados
🔬 Tipos de fibra óptica¶
Las trayectorias que se emiten sobre la fibra dan lugar a los dos tipos principales de fibra:
Multimodo (MM):
- Se emiten varios haces de luz con diferentes trayectorias
- El emisor que se utiliza para este tipo de fibra es el diodo LED
- El diámetro del núcleo oscila entre 50 y 63 μm
- Más económico pero con limitaciones de distancia
Monomodo (SM):
- Se emite un haz de luz en una trayectoria única
- Para conseguir este tipo de emisión se utiliza luz láser
- Se reduce el diámetro del núcleo hasta unos 9 μm
- Mayor coste pero mejor rendimiento a largas distancias
🏗️ Estructura de los cables de fibra óptica
Los cables de fibra óptica se clasifican según su diseño estructural en dos tipos principales:
📦 Cable de estructura holgada (Loose-tube)¶
Aplicación: Interiores y exteriores de edificios
Características:
- Compuesto por varios tubos de 2-3 mm de diámetro
- Cada tubo contiene múltiples fibras en su interior
- El interior del tubo puede estar relleno de gel hidrófugo para protección
- El núcleo del cable incorpora un elemento de refuerzo (varilla de acero, hilos de aramida, etc.)
- Mayor flexibilidad y resistencia a la tensión
- Ideal para instalaciones subterráneas y aéreas
🎯 Cable de estructura ajustada (Tight-buffered)¶
Aplicación: Principalmente para interiores de edificios
Características:
- Compuesto por una o varias fibras individuales
- Cada fibra posee su propio recubrimiento protector
- Integración en un cuerpo dieléctrico central
- Recubrimiento exterior de fibras de aramida
- Protección plástica final
- Mayor facilidad de instalación en espacios reducidos
- Menor resistencia a la tensión que la estructura holgada
📊 Clasificación según estándares¶
La fibra óptica se encuentra estandarizada en la norma TIA/EIA-568-C, que define los siguientes tipos:
| Tipo de fibra | Descripción | Diámetro del núcleo | Diámetro del revestimiento | Máxima distancia |
|---|---|---|---|---|
| OM1 | MM | 62,5 μm | 125 μm | 33 m (1 Gbps), 275 m (100 Mbps) |
| OM2 | MM | 50 μm | 125 μm | 82 m (1 Gbps), 550 m (100 Mbps) |
| OM3 | MM optimizada para láser | 50 μm | 125 μm | 300 m (10 Gbps), 1000 m (1 Gbps) |
| OM4 | MM optimizada para láser | 50 μm | 125 μm | 400 m (10 Gbps), 1000 m (1 Gbps) |
| OS1 | SM | 9 μm | 125 μm | 10 km+ (1 Gbps), 40 km+ (100 Mbps) |
📏 Distancias y velocidades¶
En función de la distancia a cubrir y la velocidad de transmisión deseada, se utiliza un tipo de fibra u otro:
| Velocidad | 300 m | 500 m | 1000 m | 2000 m |
|---|---|---|---|---|
| 100 Mbps | OM1 | OM1 | OM1 | OS1 |
| 1 Gbps | OM1 | OM2 | OM3/OM4 | OS1 |
| 10 Gbps | OM3 | OM4 | OS1 | OS1 |
🔌 Conectores para la fibra óptica¶
Los conectores de fibra óptica también son variados. Sirven para los dos tipos de fibra (SM y MM) y pueden conectarse mediante mecanismos de anclaje, enroscado, presión o el sistema del conector RJ, con pestaña para engancharse al conector hembra.
Los principales tipos de conector para fibra óptica que podemos encontrar en redes son:
📡 Medios no guiados¶
Los medios no guiados transportan ondas electromagnéticas sin el empleo de un conductor físico. Estas ondas se propagan a través del aire, el vacío o el agua, utilizando diferentes frecuencias del espectro electromagnético.
Antes de adentrarnos en las distintas bandas de frecuencia y sus usos en comunicaciones inalámbricas, es importante comprender cómo las ondas electromagnéticas abarcan un amplio espectro que va desde las frecuencias más bajas utilizadas en comunicaciones especiales hasta frecuencias extremadamente elevadas para aplicaciones avanzadas.
La siguiente imagen ilustra el espectro electromagnético, mostrando cómo cada intervalo de frecuencia se destina a diferentes tecnologías y servicios de comunicación, desde la radio y la televisión hasta la telefonía móvil y los sistemas de radar. Visualizar este espectro nos permite entender la variedad y el alcance de los medios no guiados en las telecomunicaciones modernas.
📡 Bandas de frecuencia¶
Las bandas de frecuencia son como "carriles" en una autopista. Cada tecnología inalámbrica (Wi-Fi, móvil, radio) tiene su propio "carril" para evitar interferencias.
¿Por qué es importante?
Imagina que todas las tecnologías usaran la misma frecuencia:
- ❌ La radio interferiría con el Wi-Fi
- ❌ Los móviles bloquearían la televisión
- ❌ Sería un caos total
Solución:
- ✅ Cada tecnología tiene su frecuencia asignada
- ✅ El gobierno controla qué frecuencia usa cada servicio
- ✅ Así todo funciona sin problemas
Ejemplos de frecuencias:
- Radio AM: 530-1600 kHz (frecuencias bajas)
- Radio FM: 88-108 MHz (frecuencias medias)
- Wi-Fi: 2.4 GHz y 5 GHz (frecuencias altas)
- Móvil 4G/5G: 700 MHz - 3.5 GHz
📑 Regulación en España:¶
La atribución de bandas de frecuencias se recoge en el Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF), documento oficial disponible en la página web del Ministerio de Industria, Energía y Turismo. Es importante verificar la compatibilidad de dispositivos entre países, ya que las asignaciones pueden variar según la normativa local.
A continuación se resumen las principales bandas de frecuencia utilizadas en las comunicaciones inalámbricas:
-
Radioondas
Banda Aplicación VLF Comunicaciones en navegación y submarinos LF Radio AM de onda larga MF Radio AM de onda media HF Radio AM de onda corta VHF Radio FM UHF TDT (Televisión Digital Terrestre) -
Microondas
Banda Aplicación SHF Bluetooth y ZigBee (redes WPAN) Comunicaciones con radares Redes WLAN y WiMAX TV por satélite Transmisión telefónica -
Infrarrojos
Banda Aplicación IR Mandos a distancia Sistemas de control domótico Comunicación entre dispositivos -
Banda ISM
Banda Aplicación 2,4 GHz Wi-Fi, Bluetooth 5 GHz Wi-Fi de alta velocidad 868 MHz Dispositivos IoT (Europa) 915 MHz Aplicaciones industriales (América) -
Luz Visible
Banda Aplicación 400-700 nm Comunicaciones ópticas Fibra óptica Láser de comunicación Sistemas Li-Fi Comunicación submarina -
Rayos X/Gamma
Banda Aplicación 10⁻¹⁰ - 10⁻¹² m Comunicaciones espaciales Telescopios espaciales Comunicación interplanetaria Investigación astronómica Sistemas de navegación espacial
📋 Ejemplos prácticos:¶
| Servicio | Banda asignada | ¿Por qué esta banda? |
|---|---|---|
| Radio FM | VHF (88-108 MHz) | Propagación local estable |
| Televisión | UHF (470-862 MHz) | Buena calidad de imagen |
| Wi-Fi | 2.4 GHz / 5 GHz | Balance entre alcance y velocidad |
| Móvil 4G/5G | 700 MHz - 3.5 GHz | Optimizado para datos |
🌐 Estándares inalámbricos¶
La gran mayoría de los estándares inalámbricos están desarrollados por el grupo de trabajo IEEE 802 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Estos estándares definen las especificaciones técnicas para diferentes tipos de redes inalámbricas, garantizando la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes.
Los estándares IEEE 802 se organizan según el tipo de red y su alcance:
- 802.11: Redes de área local inalámbricas (WLAN)
- 802.15: Redes de área personal inalámbricas (WPAN)
- 802.16: Redes de área metropolitana inalámbricas (WMAN)
- 802.20: Redes de área amplia inalámbricas (WWAN)
📱 Estándar para redes WPAN (IEEE 802.15)¶
El estándar IEEE 802.15 define las especificaciones para redes de área personal inalámbricas (WPAN), diseñadas para comunicaciones de corta distancia entre dispositivos personales. Se divide en varios grupos especializados:
Grupos principales:
-
🔵 IEEE 802.15.1
Bluetooth
Tecnología más extendida para comunicaciones de corta distancia entre dispositivos personales.
-
📱 IEEE 802.15.3
NFC (Near Field Communication)
Tecnología para pagos móviles y transferencia de datos a muy corta distancia.
-
🕸️ IEEE 802.15.4
ZigBee
Protocolo para redes de sensores de baja potencia y dispositivos IoT.
Los estándares WPAN (como Bluetooth, NFC o ZigBee) permiten la comunicación inalámbrica eficiente entre dispositivos personales próximos, adaptándose a distintas necesidades del entorno digital cotidiano. A continuación, se describen.
🔵 Bluetooth (IEEE 802.15.1)
Bluetooth es la tecnología que usamos para conectar dispositivos sin cables. Es muy común en nuestros móviles, auriculares, ratones, teclados, etc.
¿Para qué sirve Bluetooth?
- Auriculares: Conectar cascos inalámbricos al móvil
- Ratón y teclado: Conectar periféricos al ordenador
- Altavoces: Conectar altavoces portátiles
- Transferir archivos: Enviar fotos entre móviles
Características principales:
- Distancia: Funciona hasta 10 metros aproximadamente
- Velocidad: Rápido para audio y archivos pequeños
- Consumo: Bajo consumo de batería
- Fácil: Se conecta automáticamente
Tipos de Bluetooth:
- Bluetooth básico: Para auriculares y dispositivos simples
- Bluetooth de baja energía: Para smartwatches y dispositivos que duran mucho con batería
Versiones principales:
-
📱 Bluetooth 1.x
Versión Básica
Característica Especificación Velocidad 1 Mbps Año 1999-2001 Aplicación Datos básicos Limitación Velocidad baja -
⚡ Bluetooth 2.0 + EDR
Enhanced Data Rate
Característica Especificación Velocidad 3 Mbps Año 2004 Mejora Triple velocidad Uso Audio, datos -
🚀 Bluetooth 3.0 + HS
High Speed
Característica Especificación Velocidad 24 Mbps Año 2009 Tecnología Wi-Fi asistido Aplicación Transferencias grandes -
🔋 Bluetooth 4.0
Low Energy (BLE)
Característica Especificación Enfoque Baja energía Año 2010 Aplicación IoT, wearables Ventaja Batería extendida -
🔥 Bluetooth 5.0
Mayor Alcance y Velocidad
Característica Especificación Alcance 4x mayor Velocidad 2x mayor Año 2016 Aplicación IoT avanzado -
📊 Evolución
Progresión Tecnológica
Aspecto Progresión Velocidad 1 → 3 → 24 Mbps Energía Alta → Baja Alcance Corto → Extendido Uso Datos → IoT
📱 NFC (IEEE 802.15.3)
NFC significa "Near Field Communication" (Comunicación de Campo Cercano). Es la tecnología que usamos para pagar con el móvil o pasar información entre dispositivos.
¿Para qué sirve NFC?
- Pagos móviles: Pagar con el móvil acercándolo al terminal
- Tarjetas de visita: Pasar contactos entre móviles
- Acceso: Abrir puertas o acceder a lugares
- Etiquetas inteligentes: Leer información de etiquetas NFC
Características principales:
- Distancia: Muy corta (1-4 centímetros)
- Velocidad: Rápida para datos pequeños
- Seguridad: Muy segura para pagos
- Fácil: Solo acercar el dispositivo
Ejemplos de uso:
- ✅ Pagar en el supermercado con el móvil
- ✅ Pasar una foto entre móviles tocándolos
- ✅ Leer información de un cartel con NFC
- ✅ Abrir la puerta del trabajo con el móvil
📶 Wi-Fi (IEEE 802.11)¶
Wi-Fi es la tecnología que usamos para conectarnos a Internet sin cables en casa, trabajo, cafeterías, etc. Es la forma más común de conectarse a Internet de forma inalámbrica.
¿Qué significa Wi-Fi?
- Wi-Fi = "Wireless Fidelity" (Fidelidad Inalámbrica)
- Permite conectar dispositivos a Internet sin cables
- Funciona mediante ondas de radio (como la radio FM)
¿Por qué es importante?
- Universal: Casi todos los dispositivos tienen Wi-Fi
- Fácil: Se conecta automáticamente cuando está cerca
- Rápido: Permite navegar por Internet a alta velocidad
- Práctico: No necesitas cables para conectarte
Evolución de los estándares Wi-Fi:
-
📱 IEEE 802.11a
Wi-Fi 2 (1999)
Característica Especificación Bandas Solo 5 GHz Velocidad Hasta 54 Mbps Tecnología OFDM, 12 canales Ventaja Menos interferencias -
📶 IEEE 802.11g
Wi-Fi 3 (2003)
Característica Especificación Bandas Solo 2,4 GHz Velocidad Hasta 54 Mbps Tecnología OFDM Compatibilidad Con 802.11b -
📡 IEEE 802.11n
Wi-Fi 4 (2009)
Característica Especificación Bandas 2,4 GHz y 5 GHz Velocidad Hasta 600 Mbps Tecnología MIMO, canales 40 MHz Compatibilidad Retrocompatible -
🚀 IEEE 802.11ac
Wi-Fi 5 (2013)
Característica Especificación Bandas Solo 5 GHz Velocidad Hasta 6,77 Gbps Tecnología MU-MIMO, 160 MHz Modulación 256-QAM -
⚡ IEEE 802.11ax
Wi-Fi 6 (2019)
Característica Especificación Bandas 2,4/5/6 GHz Velocidad Hasta 9,6 Gbps Tecnología OFDMA, TWT Optimización IoT, interferencias -
🔥 IEEE 802.11be
Wi-Fi 7 (2024)
Característica Especificación Bandas 2,4/5/6 GHz Velocidad Hasta 46 Gbps Tecnología Multi-Link, 320 MHz Modulación 4096-QAM
🌐 WiMAX (IEEE 802.16)¶
WiMAX es una tecnología inalámbrica que permite conexión a Internet de alta velocidad en áreas amplias (ciudades o regiones). Su nombre completo es "Worldwide Interoperability for Microwave Access".
¿Para qué sirve WiMAX?
- Internet rural: Llevar conexión a zonas donde no llega la fibra óptica
- Conexión empresarial: Para empresas que necesitan conexión estable
- Emergencias: Comunicaciones en situaciones de crisis
Características principales:
- Alcance: Puede cubrir hasta 50 km de distancia
- Velocidad: Hasta 75 Mbps (similar a fibra óptica)
- Instalación: Más rápida que tender cables de fibra
Tipos de WiMAX:
WiMAX Fijo:
- Se instala en edificios (como una antena de TV)
- Conexión permanente y estable
- Ideal para casas y empresas
WiMAX Móvil:
- Funciona con dispositivos portátiles
- Permite moverse mientras se mantiene la conexión
- Similar a la conexión móvil 4G
Ventajas:
- ✅ Llega a zonas rurales donde no hay fibra
- ✅ Instalación más rápida que cables
- ✅ Buena velocidad de conexión
Desventajas:
- ❌ Menos extendido que otras tecnologías
- ❌ Puede verse afectado por el clima
- ❌ Requiere antenas especiales
Evolución de los estándares WiMAX:
-
📡 IEEE 802.16
Estándar Original (2001)
Característica Especificación Visión Línea de visión requerida Aplicación Backhaul fijo Tecnología Base para WiMAX Limitación Solo entornos despejados -
🏠 IEEE 802.16a
Sin Línea de Visión (2003)
Característica Especificación Visión Sin línea de visión (NLOS) Aplicación Acceso residencial Ventaja Mayor flexibilidad Uso Entornos urbanos -
🔧 IEEE 802.16d
WiMAX Fijo (2004)
Característica Especificación Tipo Fijo, estabilización Aplicación WiMAX fijo Estabilidad Alta confiabilidad Instalación Permanente -
📱 IEEE 802.16e
WiMAX Móvil (2005)
Característica Especificación Movilidad Limitada Aplicación WiMAX móvil Handover Entre estaciones Competencia Tecnologías celulares -
🚀 IEEE 802.16m
4G WiMAX (2011)
Característica Especificación Generación 4G Velocidad Alta velocidad Aplicación Competencia LTE Tecnología Avanzada -
📊 Comparativa
Resumen Evolutivo
Aspecto Progresión Visión LOS → NLOS Movilidad Fijo → Móvil Velocidad Básica → 4G Aplicación Backhaul → Consumo
📱 Redes móviles (WWAN)¶
Las redes móviles son las que usamos en nuestros teléfonos para conectarnos a Internet y hacer llamadas. Han evolucionado mucho desde los primeros teléfonos hasta los actuales.
¿Qué significa cada generación?
- 1G: Los primeros teléfonos móviles (solo voz, muy básicos)
- 2G: Teléfonos digitales (voz + SMS)
- 3G: Primeros smartphones con Internet básico
- 4G: Internet rápido en móviles (como tenemos ahora)
- 5G: Internet súper rápido (el futuro)
¿Por qué es importante el 5G?
El 5G promete ser mucho más rápido que el 4G actual, permitiendo: - Descargar películas en segundos - Jugar online sin retrasos - Conectar muchos más dispositivos a la vez
-
📞 1G
Primera Generación (1980s)
Característica Especificación Velocidad 2,4 Kb/s Tipo Analógico Aplicación Solo voz Limitación Sin datos -
📱 2G
Segunda Generación (1990s)
Característica Especificación Velocidad 64 Kb/s Tipo Digital Estándares GSM, CDMA Novedad SMS -
🌐 3G
Tercera Generación (2003)
Característica Especificación Velocidad 2 Mb/s Aplicación Voz + datos Novedad Internet móvil Uso Navegación web -
🚀 4G
Cuarta Generación (2009)
Característica Especificación Velocidad 100 Mb/s Tecnología LTE Protocolo IP Aplicación Banda ancha móvil -
⚡ 5G
Quinta Generación (2020s)
Característica Especificación Velocidad 1+ Gb/s Latencia <1 ms IoT Millones dispositivos Aplicación Vehículos autónomos -
📊 Comparativa
Evolución Tecnológica
Aspecto Progresión Velocidad Kb/s → Gb/s Tipo Analógico → Digital Uso Voz → IoT Aplicación Básico → Avanzado
🛠️ Actividades¶
Formato de entrega
Para la entrega de las actividades, genera un documento con la práctica descrita a continuación. Deberás crear un archivo PDF con el siguiente formato de nombre: ACXXX.pdf o PRXXX.pdf, donde las X representan el número de la actividad. Una vez finalizada la práctica, sube el archivo a Aules (antes de la fecha de vencimiento) para su calificación.
- AC301. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Investiga y documenta las diferentes categorías de cable de par trenzado. Elabora una tabla comparativa con sus características, velocidades máximas y aplicaciones típicas.
- AC302. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Investiga y documenta las características del cable coaxial utilizado en redes locales. Elabora un informe que incluya:
- Estructura y composición del cable coaxial
- Tipos principales de cable coaxial (RG-59, RG-58, RG-6, etc.) y sus aplicaciones
- Ventajas y desventajas frente a otros medios de transmisión
- Ejemplos de uso en redes de datos actuales y obsoletas
- 🎯 Reto Grupal RG303: Crimpado de Cables de Par Trenzado (RA3 // CE3a, CE3b, CE3c, CE3d). Aplica las técnicas de crimpado de conectores RJ-45 en cables de par trenzado, siguiendo los estándares T568A y T568B, y demuestra la calidad del trabajo mediante pruebas de conectividad y presentación de resultados ante el resto de grupos.
📋 Ver detalles completos del reto →
- AC304. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Realiza una investigación sobre la fibra óptica como medio de transmisión guiado. Elabora un resumen que incluya:
-
- Principio de funcionamiento de la fibra óptica
- Estructura y tipos principales de fibra óptica (monomodo y multimodo)
- Aplicaciones típicas en redes locales y de área amplia
- Ventajas y desventajas frente a otros medios (cobre, inalámbricos)
- Medidas de seguridad y precauciones en su manipulación
- AC305. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Investiga y documenta los medios de transmisión no guiados utilizados en redes de comunicación. Elabora un informe que incluya:
-
- Definición y ejemplos de medios no guiados (radiofrecuencia, microondas, infrarrojos, satélite, etc.)
- Cuadro comparativo con sus características (alcance, bandas de frecuencia, velocidad, aplicaciones)
- Ventajas y limitaciones de los principales tipos
- Ejemplos reales de uso en redes tanto en interiores como exteriores
-
AC306. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Investiga y elabora una infografía o esquema visual que resuma los medios de transmisión no guiados utilizados en redes de comunicación, centrándote en los siguientes aspectos:
- Clasificación de los medios no guiados (radiofrecuencia, microondas, infrarrojos, luz visible, etc.)
- Ejemplos representativos de cada tipo y sus aplicaciones (Wi-Fi, Bluetooth, LTE/5G, satélite, ZigBee, WiMAX, infrarrojos, etc.)
- Principales estándares técnicos asociados a cada medio (por ejemplo: IEEE 802.11 para Wi-Fi, IEEE 802.15 para Bluetooth/ZigBee, IEEE 802.16 para WiMAX, ITU y 3GPP para tecnologías móviles, etc.)
- Ámbitos de aplicación: redes personales, locales, metropolitanas, de área amplia, etc.
- Puedes complementar con imágenes, iconos y descripciones breves.
-
AC307. (RA2 // CE2a, CE2b // 1-3p). Explora la infraestructura mundial de cables submarinos utilizando la herramienta interactiva Submarine Cable Map y elabora un informe detallado que incluya:
- Análisis geográfico: Identifica y documenta las principales rutas de cables submarinos que conectan España con otros continentes
- Características técnicas: Selecciona 3 cables submarinos específicos y documenta sus características técnicas (longitud, capacidad, año de instalación, empresas propietarias)
- Puntos de amarre: Localiza y describe los principales puntos de amarre en territorio español y su importancia estratégica
- Análisis comparativo: Compara las rutas del Atlántico Norte, Mediterráneo y otras regiones en términos de densidad de cables y capacidad
- Impacto económico: Investiga cómo estos cables afectan a la economía digital española y europea
- Conclusiones: Reflexiona sobre la importancia estratégica de esta infraestructura para las comunicaciones globales
Formato de entrega: Documento PDF con capturas de pantalla de la herramienta interactiva, mapas anotados y análisis detallado de cada punto requerido.
- PR308. (RA2 // CE2a, CE2b, CE2c // 1-10p).
Como futuros técnicos en Sistemas Microinformáticos y Redes, el alumnado debe aprender a identificar y trabajar con los componentes físicos de la capa de red mediante la simulación práctica.
En esta actividad individual, deberás utilizar Cisco Packet Tracer para explorar las características físicas de los dispositivos de interconexión de redes, seleccionar los módulos correctos para la conectividad y realizar conexiones entre dispositivos utilizando los tipos de cable adecuados.
🏢 Escenario
- Router Este: Dispositivo con interfaces LAN y WAN configuradas
- Switches: Switch1, Switch2, Switch3 y Switch4 con diferentes capacidades
- PCs: 9 equipos cliente para conectar a la red
- Access Point: Para conectividad inalámbrica
- Dispositivos móviles: Portátil y TabletPC con capacidades inalámbricas y celulares
🛠️ Tareas
-
Identificar características físicas de dispositivos: - Examinar puertos de administración en routers - Identificar interfaces LAN y WAN disponibles - Verificar ranuras de expansión para módulos
-
Seleccionar módulos de expansión: - Determinar qué módulos proporcionan la conectividad requerida - Insertar módulos en dispositivos (requiere apagar dispositivos para módulos no intercambiables en caliente) - Verificar la correcta inserción mediante comandos CLI
-
Conectar dispositivos: - Utilizar diferentes tipos de cables (directo, cruzado, fibra, serial) - Conectar PCs, switches, routers y access points según tabla de especificaciones - Verificar conexiones mediante comandos de estado de interfaz
-
Verificar conectividad: - Comprobar estado de interfaces mediante
show ip interface brief- Configurar y verificar conectividad inalámbrica (WiFi y 3G/4G) - Probar acceso web desde diferentes dispositivos
🧰 Herramientas