Topologías para Redes

1. Topologías más
   comunes
2. Mecanismos para la
   resolución de conflictos en la transmisión de
   datos
3. Diferentes formas de
   topología y la longitud máxima de los segmentos
   de cada una.
4. Red Neuronal (Neural, Neural
   Networks)
5. Aspectos a considerar en la red
   neuronal
6. Ventajas que ofrecen las Redes
   Neuronales
7. Red Digital

La topología o forma lógica
de una red se define
como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo
individuales; por muros, suelos y techos
del edificio. Existe un número de factores a considerar
para determinar cual topología es la más apropiada para
una situación dada.

La topología en una red es la
configuración adoptada por las estaciones de trabajo para
conectarse entre si.

Topologías
más Comunes

Bus: Esta
topología permite que todas las estaciones reciban la
información que se transmite, una
estación transmite y todas las restantes escuchan.
Consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se
cuelgan todos los elementos de una red. Todos los nodos de
la red están
unidos a este cable: el cual recibe el nombre de "Backbone
Cable". Tanto Ethernet como
Local Talk pueden utilizar esta topología.

El bus es pasivo, no se produce
regeneración de las señales en cada nodo. Los nodos
en una red de "bus" transmiten la información y esperan que ésta no
vaya a chocar con otra información transmitida por otro de
los nodos. Si esto ocurre, cada nodo espera una pequeña
cantidad de tiempo al azar,
después intenta retransmitir la
información.

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Anillo: Las estaciones están
unidas unas con otras formando un círculo por medio de un
cable común. El último nodo de la cadena se conecta
al primero cerrando el anillo. Las señales circulan en un
solo sentido alrededor del círculo, regenerándose
en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la
información que es enviada a través del anillo. Si
la información no está dirigida al nodo que la
examina, la pasa al siguiente en el anillo. La desventaja del
anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red
completa.

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Estrella: Los datos en estas
redes fluyen del
emisor hasta el concentrador, este realiza todas las funciones de la
red, además actúa como amplificador de los datos.

La red se une en un único punto, normalmente con
un panel de control
centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de
información son dirigidos a través del panel de
control central
hacia sus destinos. Este esquema tiene una ventaja al tener un
panel de
control que monitorea el tráfico y evita las
colisiones y una conexión interrumpida no afecta al resto
de la red.

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Híbridas: El bus lineal, la
estrella y el anillo se combinan algunas veces para formar
combinaciones de redes
híbridas.

Anillo en Estrella: Esta topología se utiliza con
el fin de facilitar la
administración de la red. Físicamente, la red
es una estrella centralizada en un concentrador, mientras que a
nivel lógico, la red es un anillo.

"Bus" en Estrella: El fin es igual a la topología
anterior. En este caso la red es un "bus" que se cablea
físicamente como una estrella por medio de
concentradores.

Estrella Jerárquica: Esta estructura de
cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales
actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada par
formar una red jerárquica.

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Árbol: Esta estructura se
utiliza en aplicaciones de televisión
por cable, sobre la cual podrían basarse las futuras
estructuras de
redes que alcancen los hogares. También se ha utilizado en
aplicaciones de redes locales analógicas de banda
ancha.

Trama: Esta estructura de red es típica de
las WAN, pero también se puede utilizar en algunas
aplicaciones de redes locales (LAN). Las
estaciones de trabajo están conectadas cada una con todas
las demás.

Mecanismos para la
resolución de conflictos en
la transmisión de datos:

CSMA/CD: Son
redes con escucha de colisiones. Todas las estaciones son
consideradas igual, es por ello que compiten por el uso del
canal, cada vez que una de ellas desea transmitir debe escuchar
el canal, si alguien está transmitiendo espera a que
termine, caso contrario transmite y se queda escuchando posibles
colisiones, en este último espera un intervalo de tiempo y
reintenta de nuevo.

Token Bus: Se usa un token (una trama de datos)
que pasa de estación en estación en forma
cíclica, es decir forma un anillo lógico. Cuando
una estación tiene el token, tiene el derecho exclusivo
del bus para transmitir o recibir datos por un tiempo determinado
y luego pasa el token a otra estación, previamente
designada. Las otras estaciones no pueden transmitir sin el
token, sólo pueden escuchar y esperar su turno. Esto
soluciona el problema de colisiones que tiene el mecanismo
anterior.

Token Ring: La estación se conecta al
anillo por una unidad de interfaz (RIU), cada RIU es responsable
de controlar el paso de los datos por ella, así como de
regenerar la transmisión y pasarla a la estación
siguiente. Si la dirección de la cabecera de una determinada
transmisión indica que los datos son para una
estación en concreto, la
unidad de interfaz los copia y pasa la información a la
estación de trabajo conectada a la misma.

Se usa en redes de área local con o sin
prioridad, el token pasa de estación en estación en
forma cíclica, inicialmente en estado
desocupado. Cada estación cundo tiene el token (en este
momento la estación controla el anillo), si quiere
transmitir cambia su estado a
ocupado, agregando los datos atrás y lo pone en la red,
caso contrario pasa el token a la estación siguiente.
Cuando el token pasa de nuevo por la estación que
transmitió, saca los datos, lo pone en desocupado y lo
regresa a la red.

DIFERENTES
FORMAS DE TOPOLOGÍA Y LA LONGITUD MÁXIMA DE LOS
SEGMENTOS DE CADA UNA.

InterRedes: Un nuevo concepto que ha
surgido de estos esquemas anteriores es el de Intercedes, que
representa vincular redes como si se vincularán
estaciones.

Este concepto y las
ideas que de este surgen, hace brotar un nuevo tipo especial de
dispositivo que es un vinculador para interconectar redes entre
sí (la tecnología de
Internet
está basada en el concepto de InterRedes), el dispositivo
en cuestión se denomina "dispositivo de
interconexión". Es decir, lo que se conecta, son redes
locales de trabajo.

Un enlace central es utilizado a menudo en los
entornos locales, como un edificio. Los servicios
públicos como las empresas de
telefonía, proporcionan enlaces de
área metropolitana o de gran alcance.

Las tres topologías utilizadas para estos tipos de redes
son:

Red de Enlace Central: Se encuentra
generalmente en los entornos de oficina o campos,
en los que las redes de los pisos de un edificio se interconectan
sobre cables centrales. Los Bridges y los Routers gestionan el
tráfico entre segmentos de red
conectados.

Red de Malla: Esta involucra o se
efectúa a través de redes WAN, una red malla
contiene múltiples caminos, si un camino falla o
está congestionado el tráfico, un paquete puede
utilizar un camino diferente hacia el destino. Los routers se
utilizan para interconectar las redes
separadas.

Red de Estrella Jerárquica: Esta
estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes
locales actuales, por medio de concentradores dispuestos en
cascada para formar una red jerárquica.

Red Neuronal (Neural, Neural
Networks)

Es un sistema compuesto
por un gran número de elementos básicos, agrupados
en capas y que se encuentran altamente interconectados. Esta
estructura posee varias entradas y salidas, las cuales
serán entrenadas para reaccionar (valores O), de
una manera deseada, a los estímulos de entrada (valores
I).

Estos sistemas emulan,
de una cierta manera, al cerebro humano.
Requieren aprender a comportarse y alguien debe encargarse de
enseñarles o entrenarles, en base a un conocimiento
previo del entorno del problema.

Las redes
neuronales no son más que un modelo
artificial y simplificado del cerebro humano,
que es el ejemplo más perfecto del que disponemos para un
sistema que es
capaz de adquirir conocimiento a
través de la experiencia. Una red neuronal es "un nuevo
sistema para el tratamiento de la información, cuya unidad
básica de procesamiento está inspirada en la célula
fundamental del sistema nervioso
humano: la neurona".

Por lo tanto, las Redes
Neuronales:

• Consisten de unidades de procesamiento
  que intercambian datos o
  información.
• Se utilizan para reconocer patrones,
  incluyendo imágenes, manuscritos y secuencias de
  tiempo, tendencias financieras.
• Tienen capacidad de aprender y mejorar
  su funcionamiento.

Una primera clasificación de los
modelos de
redes neuronales podría ser, atendiendo a su similitud con
la realidad biológica:

1) El modelo de tipo
biológico. Este comprende las redes que tratan de simular
los sistemas
neuronales biológicos, así como las funciones
auditivas o algunas funciones básicas de la
visión.

Se estima que el cerebro humano contiene
más de cien mil millones de neuronas estudios sobre la
anatomía
del cerebro humano concluyen que hay más de 1000
sinápsis a la entrada y a la salida de cada neurona. Es
importante notar que aunque el tiempo de conmutación de la
neurona ( unos pocos milisegundos) es casi un millón de
veces menor que en los actuales elementos de las computadoras,
ellas tienen una conectividad miles de veces superior que las
actuales supercomputadoras.

Las neuronas y las conexiones entre ellas
(sinápsis) constituyen la clave para el procesado de la
información.

Algunos elementos ha destacar de su
estructura histológica son:

Las dendritas, que son la vía de
entrada de las señales que se combinan en el cuerpo de la
neurona. De alguna manera la neurona elabora una señal de
salida a partir de ellas.

El axón, que es el camino de salida
de la señal generada por la
neurona.

Las sinapsis, que son las unidades
funcionales y estructurales elementales que median entre las
interacciones de las neuronas. En las terminaciones de las
sinapsis se encuentran unas vesículas que contienen unas
sustancias químicas llamadas neurotransmisores, que ayudan
a la propagación de las señales
electroquímicas de una neurona a
otra.

2) El modelo dirigido a aplicación.
Este modelo no tiene por qué guardar similitud con los
sistemas biológicos. Su arquitectura
está fuertemente ligada a las necesidades de las
aplicaciones para la que es
diseñada.

Aplicación: Esta
tecnología
es muy útil, estas aplicaciones son aquellas en las cuales
se dispone de un registro de datos
y nadie sabe la estructura y los parámetros que pudieran
modelar el problema. En otras palabras, grandes cantidades de
datos y mucha incertidumbre en cuanto a la manera de como estos
son producidos.

Como ejemplos de las aplicaciones de las
redes neuronales (Neural Networks) se pueden citar: las
variaciones en la bolsa de valores,
los riesgos en
préstamos, el clima local, el
reconocimiento de patrones (rostros) y la minería de
datos (data mining).

Diseño: Se
pueden realizar de varias maneras. En hardware utilizando transistores a
efecto de campo (FET) o amplificadores operacionales, pero la
mayoría de las RN se construyen en software, esto es en
programas de
computación.

     Existen muy
buenas y flexibles herramientas
disponibles en Internet que pueden simular
muchos tipos de neuronas y estructuras.    

Aspectos
a considerar en la red
neuronal:

Elemento Básico. Neurona Artifial: Pueden
ser con salidas binarias, análogas o con
codificación de pulsos (PCM). Es la unidad básica
de procesamiento que se conecta a otras unidades a través
de conexiones sinápticas.
   

Una neurona artificial es un elemento
con entradas, salida y memoria que puede
ser realizada mediante software o hardware. Posee entradas (I)
que son ponderadas (w), sumadas y comparadas con un umbral
(t).

La Estructura de la Red (Neural
Network): La interconexión de los elementos
básicos. Es la manera como las unidades
básicas se interconectan.

Por lo general estas están
agrupadas en capas (layers), de manera tal, que las salidas de
una capa están completamente conectadas a las entradas de
la capa siguiente; en este caso decimos que tenemos una red
completamente conectada.

Para obtener un resultado aceptable, el
número de capas debe ser por lo menos tres. No existen
evidencias, de que una red con cinco capas resuelva un problema
que una red de cuatro capas no pueda. Usualmente se emplean tres
o cuatro capas.

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Ventajas que Ofrecen las Redes
Neuronales:

Las redes neuronales artificiales presentan un
gran número de características semejantes a las del
cerebro. Por ejemplo, son capaces de aprender de la experiencia,
de generalizar de casos anteriores a nuevos casos, de abstraer
características esenciales a partir de
entradas que representan información irrelevante, etc.
Esto hace que ofrezcan numerosas ventajas y que este tipo de
tecnología se esté aplicando en múltiples
áreas.

Entre las ventajas se
incluyen:

Aprendizaje Adaptativo: Capacidad de aprender a
realizar tareas basadas en un entrenamiento o
en una experiencia inicial.

Auto-organización: Una red neuronal puede crear
su propia organización o representación de la
información que recibe mediante una etapa de aprendizaje.

Tolerancia a Fallos: La destrucción parcial
de una red conduce a una degradación de su estructura; sin
embargo, algunas capacidades de la red se pueden retener, incluso
sufriendo un gran daño.

Operación en Tiempo Real: Los
cómputos neuronales pueden ser realizados en paralelo;
para esto se diseñan y fabrican máquinas
con hardware especial para obtener esta
capacidad.

Fácil Inserción Dentro de la
Tecnología Existente: Se pueden obtener chips
especializados para redes neuronales que mejoran su capacidad en
ciertas tareas. Ello facilitará la integración modular en los sistemas
existentes.

Red Digital

ISDN
(Red Digital de Servicios
Integrados): Implica la digitalización de la red
telefónica, que permite que voz, datos, graficas,
música,
videos y otros materiales
fuente se transmitan a través de los cables
telefónicos. La evolución de ISDN representa un esfuerzo
para estandarizar los servicios de suscriptor, interfases de
usuario/red y posibilidades de red y de
interredes.

RDSI Red Digital de Servicios Integrados:
Una línea RDSI es muy parecida a una línea
telefónica Standard, excepto que es totalmente digital y
ofrece una velocidad de
conexión mucho más alta, hasta de 128
kbps.

Las líneas RDSI están pensadas para
ser usadas por pequeñas empresas y
personas que necesitan usar Internet en su vida profesional. Si
eliges una conexión por RDSI, lo primero que hace falta es
una línea telefónica RDSI y un adaptador
RDSI.

También se puede comprar un paquete
integrado que incluya línea RDSI, hardware, software y
soporte técnico. Si ya tienes una red local (LAN) en tu
oficina y
quieres dar acceso a Internet a varios ordenadores,
también se puede usar una configuración
multipunto.

Este tipo de solución es más
económico que la "tradicional" con router y
cortafuegos.

BIBLIOGRAFIA

Stephen
Grossberg. "Teoría
de Resonancia Adaptada". Disponible
http://inf.udec.cl/~yfarran/web-redes/ind-redes.htm

[Consulta 2004, febrero 12]

Microsoft Corporation. (1993-1998). Redes de
Comunicación, Enciclopedia Microsoft
Encarta 99.

Autor:

Rengifo Frederick

Méndez Norkelys

Méndez
María

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN CULTURA Y
DEPORTES

INSTITUTO UNIVERSITARIO "CARLOS
SOUBLETTE"

MARACAY – ARAGUA