Debido a la constante baja en los costos de las computadoras, han proliferado los sistemas de computación en muchas partes, en la mayoría de los casos en forma independiente cada uno de ellos. Lo que ha provocado la necesidad de comunicarse entre sí, particularmente por medio de redes locales.

En este artículo se enfocan varios aspectos importantes, en especial los conceptos utilizados en este tipo de redes, con el fin de darlos a conocer al público usuario, y así facilitar el entendimiento del proceso que se está dando a pasos agigantados. Mencionaremos también las características y tipos de las redes locales, sus topologías, sus conexiones físicas, las tecnologías usadas en la transmisión de datos y lo más importante, algunos criterios que se deben tomar en cuenta cuando se va a seleccionar una red de este tipo.

LA ERA TECNOLÓGICA

La era en que vivimos ha resultado ser la "era de la computadora" y en consecuencia de la informática y todas sus derivaciones, como es el caso de la Comunicación de Datos. El éxito de la computadora se basa en su capacidad de almacenar y procesar grandes cantidades de datos, puede agregar, consultar, actualizar y recuperar los datos existentes, de tal manera que proporciona la información requerida. Todo esto lo puede hacer junto al procesador mismo o a miles de kilómetros, a través de líneas telefónicas convencionales, redes especiales, etc.

Otro aspecto significativo en el desarrollo de las computadoras, es el descenso, cada día más, de sus costos. Todo lo anterior ha hecho que hoy sea factible emplear la computación en aplicaciones que hasta hace unos cuantos años habrían sido imprácticas, tanto desde el punto de vista de los costos como de la misma capacidad de la computadora.

Paralelamente ha ocurrido la carrera vertiginosa de la información como el elemento fundamental para el desarrollo de cualquier organización. La integración total de la computación con las telecomunicaciones es ya indivisible. Igual que sucedió con la televisión, el teléfono, etc., la computación y la comunicación de datos han transformado al mundo, y lo seguirán transformando hasta límites que quizás no es posible imaginar.

En la búsqueda por lograr mayor oportunidad de la información, mejorar la exactitud de los datos y finalmente optimizar el uso de las computadoras, es que han nacido las redes.

CONCEPTO DE RED LOCAL DE COMPUTADORAS (LAN)

Una red local es un sistema que permite que dispositivos independientes se comuniquen entre sí. Se distinguen de las otras redes de datos en que, en las redes locales, la comunicación está restringida a una zona limitada, en la mayoría de los casos a un lugar de trabajo, que puede ser ejemplo: el campus de una universidad, un edificio de oficinas, una fábrica, etc.

El término Red Local de Computadoras significa una colección interconectada de computadoras independientes, unidas con el objetivo de intercambiar información. Sus características principales son:

— Interconecta varios cientos de dispositivos que pueden trabajar independientemente

— Está incluida totalmente en una determinada zona geográfica, con expansión de menos de 1km, típicamente dentro de un edificio.

— Proporciona a los dispositivos de la red un elevado nivel de interconexión.

— Se utiliza para la transmisión de información, normalmente en forma digital, con una alta tasa de datos (de 1 a 10 Mbits/s)

— Cada dispositivo puede comunicarse con cualquier otro dispositivo de la red.

— Se facilita el uso eficiente de recursos compartidos.

— El medio de transmisión y los dispositivos utilizados para la interfase a la red, son más baratos que en las otras redes.

— Los medios de transmisión que más utiliza son los cables coaxiales y los telefónicos de dos hilos.

— Es fácil de reconfigurar y mantener y es de bajo costo.

Es imposible resaltar la relación existente entre una red de computadoras y un sistema distribuido. Una red es solamente una serie de computadoras interconectadas por una red de comunicación. En cambio, un sistema distribuido es aquel donde el poder de procesamiento se encuentra repartido entre varias computadoras, que pueden comunicarse a través de un sistema de comunicación (puede ser una red). Este último puede ejecutar aplicaciones que utilicen más de una computadora; el usuario no tiene que estar consciente de que existen varios procesadores, ya que el sistema operativo los hace aparecer como uno solo.

La base sobre la cual se construyen generalmente las redes consiste de una o más computadoras “especiales” que manejan la mayor parte, si no es que todas, las órdenes y funciones de la red. Debido a que estas máquinas especiales existen primeramente para atender los requerimientos de las otras PCs del sistema se conocen como servidores de red.

Dependiendo de su rol en la red y de sus operadores individuales, se pueden clasificar en servidores dedicados (solo como servidor) y servidores no-dedicados (servidor y además como micro).

Los circuitos que forman una red de datos, se pueden clasificar en:

1. Punto a punto: este circuito está permanentemente cableado entre todas las estaciones de la red y solo se permite que una estación transmita a la vez.

2. Conmutación (Circuit Switching): en este circuito el controlador de comunicaciones está conectado en forma de estrella a las estaciones.

Las comunicaciones se dan entre las estaciones y el controlador, o el controlador establece circuitos entre dos o más estaciones.

La comunicación se establece cuando una estación envía una señal al controlador para que conecte el circuito y cuando la estación ha enviado su mensaje, también le envía una señal indicando al controlador que desconecte el circuito.

• Trámite de mensajes (Message Switching): las estaciones de paso tienen la capacidad de recibir mensajes, almacenarlos por un tiempo y transmitirlos a la estación destino, inmediatamente cuando el circuito y la estación estén disponibles.

Un aspecto importante de las redes es la compatibilidad entre computadoras de diferentes fabricantes, de manera que máquinas diferentes se puedan "comunicar''. Para ello se utilizan los protocolos, que son un conjunto de funciones de software (a veces definidos en firmware o hardware), que controlan la transferencia de información en una red de comunicación

TOPOLOGÍA DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL

Se llama topología de una red a la configuración formada por sus nodos y las interconexiones que los unen. Se puede definir como la configuración física y lógica de la red, y tiene un impacto significativo sobre el desempeño de ésta, especialmente en lo que se refiere a tiempos de respuesta, seguridad y flexibilidad para cambios.

Al analizar una topología, se deben tomar en cuenta varios factores, como por ejemplo: Seguridad en cuanto a fallas, tráfico de información que maneja la topología sin degradar el desempeño total de la red, costo de los medios de comunicación que pueden usarse con la topología, su facilidad de instalación y mantenimiento, flexibilidad y complejidad al variar el número de estaciones de la red.

Según la forma en que lleguen los mensajes a las estaciones, las topologías se pueden dividir en dos clases principales: de difusión y secuencial.

• De difusión: en esta configuración, la información se entrega a todas las estaciones conectadas a la red en forma simultánea, sin que intervenga un algoritmo de enrutamiento. Por ejemplo, las configuraciones donde se utiliza un bus como canal de comunicación.

• Secuencial: en esta configuración, un mensaje se transmite solo a una estación siguiendo un algoritmo de enrutamiento, sin que las demás estaciones se vean afectadas por ello.

Las topologías más comunes para redes son:

1. Estrella: consiste de un nodo central al cual están conectados todos los dispositivos de la red por medio de un cable bidireccional. El nodo o estación central efectúa funciones de conmutación.

2. De anillo: esta topología conecta sus estaciones en una red cerrada, de modo que los mensajes pasan por todas ellas. Estos paquetes de datos o mensajes, circulan alrededor del anillo, generalmente de manera unidireccional y en un tiempo fijo. No existe un nodo que autorice a los restantes, cuándo pueden recibir o enviar mensajes. Los mensajes o bloques de información, una vez situados en el anillo, se van regenerando al pasar por los repetidores y están circulando continuamente hasta que son excluidos o señalizados para pasar a disposición de otros nodos. Específicamente, en cada estación existe un repetidor o módulo de comunicaciones, con dos funciones principales:

1. Transmitir todos los bits recibidos y hacerlos circular alrededor del anillo y proporcionar un punto de acceso para que las estaciones puedan transmitir y recibir paquetes de datos.

2. Cuando el repetidor encuentra una dirección diferente a la suya, simplemente transmite todos los bits de ese paquete al próximo repetidor.

• Topología de bus: consiste de un único medio de comunicación o cable que recorre todas las estaciones de la red. En esta topología los paquetes de datos llegan casi simultáneamente a todas las estaciones de la red.

• Topología de árbol: puede verse como una extensión de la topología de estrella, por interconexión de varias de ellas, o como una extensión de la de bus, en la cual se unen varios buses por medio de repetidores activos o mediante separadores pasivos.

TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS

Se define el ancho de banda (bandwidth) de un circuito de transmisión como la diferencia entre las frecuencias superior e inferior que se pueden transmitir en condiciones óptimas por ese circuito. Todos los medios de transmisión tienen un ancho de banda limitado y característico. El medio de transmisión y los dispositivos conectados a él limitan el ancho de banda.

Las velocidades de transmisión de datos se suelen expresar en bits por segundo o en baudios.

Transmisión sincrónica/asincrónica

La transmisión de caracteres sobre un circuito puede ser asincrónica, es decir, que el intervalo de tiempo entre dos caracteres no es fijo; varía constantemente. El receptor reconoce el inicio de un carácter por medio de un start-bit que viaja al frente de cada carácter, y uno o dos stop-bit transmitidos al final de cada carácter.

La transmisión asincrónica no usa bits de inicio o fin de carácter, sino que utiliza los mismos intervalos de tiempo de transmisión entre caracteres.

Modos de transmisión

Existen tres modos de transmisión según el tipo de línea:

1. Transmisión simplex: una línea simplex transmite datos en una sola dirección. Es el caso de las transmisiones de radio y TV., pues para sistemas computacionales no permite la retransmisión.

2. Transmisión half-duplex: una línea half-duplex puede enviar y recibir datos pero no simultáneamente. En un momento actúa como receptor, luego cambia a transmisor, para posteriormente retornar a receptor.

e) Transmisión full-duplex: una línea full-duplex puede enviar y recibir

CONEXIONES FÍSICAS

Los medios para unir físicamente los dispositivos de una red son los conectores y los medios de transmisión, básicamente.

1. Conectores: son los dispositivos que se utilizan para unir una estación al cable.

2. Medios de transmisión: el medio de transmisión determina: la velocidad de transmisión, la seguridad de los datos en cuanto a que sean afectados por interferencias electromagnéticas, fallas en el medio, robos distancia máxima entre estaciones y la facilidad para la expansión de la red.

Los tres medios de transmisión más convenientes para las comunicaciones locales, desde el punto de vista de costo y disponibilidad son:

• Cable de par trenzado: se compone de dos líneas compuestas por uno o más hilos conductores, entrecruzados en espiral, dentro de una cubierta o envoltura. Se conoce también como cable telefónico.

  Es extremadamente susceptible a la interferencia eléctrica. Para incrementar la distancia sobre la que pueden viajar los datos, se usan amplificadores, si la transmisión es analógica, o repetidores si la transmisión es digital, los cuales regeneran la señal recibida.

• Cable coaxial: se compone también de dos conductores, pero uno está en el centro, mientras que el otro forma una pantalla alrededor del primero. El conductor central es el que transporta la señal y está rodeado por un aislador dieléctrico, y a su vez, están rodeados por una cubierta de metal. Debido a que todas las capas son concéntricas, es que se le llama coaxial.

  Es en gran medida inmune al ruido, puede trabajar con velocidades de transmisión de hasta 150 Mbs y distancias mayores que el par trenzado, En ambos casos la transmisión se hace por medio de ondas electromagnéticas, de manera que lo que viaja por los cables es un lujo de electrones (electricidad).

• Fibras ópticas: la transmisión por fibras ópticas se hace por medio de ondas de luz a diferentes frecuencias (LASER). Debido a ello requiere de dispositivos especiales para convertirlas señales eléctricas a señales lumínicas y viceversa.

PROTOCOLOS

Los protocolos son el conjunto formal de reglas que gobiernan el formato, la sincronización, la secuencia, y el control de errores en el intercambio de mensajes en una red de computadoras.

Las funciones del protocolo se realizan con el intercambio de mensajes entre los procesos remotos. El formato y el significado de esos mensajes forman la definición del protocolo o sintaxis.

Las principales funciones de los protocolos son:

— Definición de la interfase de la red y ésta.

— Control del medio de transmisión

— Control de errores

— Sincronización entre transmisor y receptor

— Establecimiento de la compatibilidad entre los elementos de la red.

— Establecimiento de la sesión como hal! o full duplex.

— Establecimiento del envío y recepción de frecuencias de modem.

— Transporte del bloque hacia el elemento receptor.

— Estrategia de enrutamiento de bloques.

— Reporte de la recepción exitosa y defectuosa de bloques.

— Corrección de bloques defectuosos o retransmisión.

— Control del congestionamiento del tráfico.

Actualmente el problema más importante en el campo de la comunicación de datos, es la compatibilidad y la estandarización de los protocolos. A través de gateways se pueden comunicar protocolos incompatibles.

CRITERIOS PARA SELECCIONAR LAN

Cada aplicación específica tiene sus propios

requerimientos de hardware y software, y en cada caso, se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos con el fin de seleccionar el producto de red local más adecuado.

1. Soporte técnico: es de suma importancia considerar el soporte técnico brindado por proveedores en tres momentos: en la instalación, en el mantenimiento preventivo y correctivo del software y hardware de la red, y en la expansión de sus capacidades,

2. Costos de:

— Análisis, diseño y negociación de la red

— Instalación y mantenimiento

— El equipo completo, con cables, tomacorrientes, etc.

— El software

— Nuevos elementos a causa de incompatibilidades.

— El crecimiento esperado o del upgrade

— Entrenamiento y capacitación, incluyendo el costo de manuales.

— Administración de la red.

• Características del tráfico de información de la red: se debe tener en cuenta la velocidad y el ancho de banda del medio de transmisión en relación con el volumen de tráfico actual y su crecimiento.

• Confiabilidad de la red: la red no debe ser vulnerable a fallas en las estaciones y deben tenerse algunos repuestos disponibles como conectores, cables, etc., además del personal capacitado en caso de falla. El costo del tiempo perdido por fallas en la red se incrementa sí la productividad de los usuarios depende de su servicio.

e)Comunicaciones entre redes: debe considerarse la posibilidad de conectar la red con otras redes. Podrían requerirse para ello gateways adicionales.

• Compatibilidad con el equipo existente.

• Seguridad: para cuando la seguridad o privacidad de la información de la red, son elementos importantes,

• Número de nodos soportados sin degradación de la red.

• Distancia máxima entre nodos y diámetro de la red: es importante comprobar mediante demostración, la distancia máxima entre nodos del producto que se ofrece, su capacidad para ampliarla y su efecto en la velocidad de transmisión.

Referencias 

• https://www.scielosp.org/article/rcsp/2020.v46suppl1/e2597/ https://www.scielosp.org/pdf/spm/2007.v49n3/218-226/es

• https://www.fcfm.buap.mx/assets/docs/docencia/tesis/matematicas/EmileneCarmelitaPliegoPliego.pdf

• https://culturacientifica.com/2020/08/24/el-modelo-sir-un-enfoque-matematico-de-la-propagacion-de-infecciones/ http://www.criiasupr.org/multimedia/documents/Modelos%20Puerto%20Rico%20varios-Dr.%20Juan%20Carlos%20Orengo.pdf

• Álvarez, C., Andrade, E. & Gauthier, V. (2015). Modelos epidemiológicos en redes: una presentación introductoria. Boletín de Matemáticas, 22(1), 21–37. https://revistas.unal.edu.co/index.php/bolma/article/view/51844

• Rodríguez, R. (2015). La reinvención de la epidemiología a la luz de las nuevas tecnologías. Revista Ciencias de la Salud, 13(2), 283-291.https://doi.org/10.12804/revsalud13.02.2015.13