CONCEPTOS BASICOS DE REDES CONCEPTOS BASICOS DE REDES............................................................................................................... 1 TEMA 1.- INTROUDUCCIN.......................................................................................................................... 3 Redes de comunicaciones ................................................................................................................................ 3 LAN (Local Area NetWork).......................................................................................................................... 4 WAN (Wide Area NetWork) ......................................................................................................................... 5 Estandares y organizaciones ........................................................................................................................... 5 Estandarizacin.............................................................................................................................................. 5 Modelos de referencia...................................................................................................................................... 6 Direccionamiento en Redes ............................................................................................................................. 7 TEMA 2.- TRANSMISIN DE DATOS (NIVEL FISICO) ............................................................................ 8 Conceptos.......................................................................................................................................................... 8 Medios de transmisin................................................................................................................................... 10 Par de hilos .................................................................................................................................................. 10 Par trenzado ................................................................................................................................................. 11 Coaxial ......................................................................................................................................................... 11 Fibra ptica .................................................................................................................................................. 11 Codificacin del canal.................................................................................................................................... 11 Modulaciones digitales .................................................................................................................................. 12 Tcnicas de modulaciones ........................................................................................................................... 13 Digitalizacin.................................................................................................................................................. 14 Multiplexacin................................................................................................................................................ 14 Codificacin de fuente ................................................................................................................................... 15 Modos de comunicacin ................................................................................................................................ 16 Modos de transmisin.................................................................................................................................... 16 Sincronismo de reloj .................................................................................................................................... 16 Sincronismo de caracter............................................................................................................................... 17 TEMA 3.- NIVEL ENLACE............................................................................................................................. 18 Entramado...................................................................................................................................................... 18 Deteccin de errores ...................................................................................................................................... 18 Paridad ......................................................................................................................................................... 19 Block Sun Check (LRC) .............................................................................................................................. 19 CRC: Cyclic Redundancy Check................................................................................................................. 19 Control de errores.......................................................................................................................................... 20 Stop&Wait ................................................................................................................................................... 20 Retransmisin continua................................................................................................................................ 23 Control de flujo.............................................................................................................................................. 25 Ventana deslizante ....................................................................................................................................... 25 Nmeros de secuencia ................................................................................................................................. 26 TEMA 4.- REDES LAN.................................................................................................................................... 26 Introduccin................................................................................................................................................... 26 Arquitectura de Niveles................................................................................................................................. 26 Medios de transmisin................................................................................................................................... 27 Guiados ........................................................................................................................................................ 27 No guiados ................................................................................................................................................... 27 Topologias....................................................................................................................................................... 28 Bus ............................................................................................................................................................... 28 Anillo ........................................................................................................................................................... 29 Estrella ......................................................................................................................................................... 29 Acceso al Medio.............................................................................................................................................. 30 Token Ring ..................................................................................................................................................... 30 CBXC- 2 Anillos de baja velocidad ( 4Mbps)........................................................................................................... 31 Anillos de alta velocidad (20Mbps)........................................................................................................... 31 Ethernet .......................................................................................................................................................... 32 DIX vs IEEE................................................................................................................................................ 32 Acceso al Medio .......................................................................................................................................... 33 Caractersticas del MAC Ethernet ............................................................................................................... 35 Segmentacin LAN........................................................................................................................................ 35 TEMA 5.- REDES WAN................................................................................................................................... 37 Servicios .......................................................................................................................................................... 37 Orientados a la Conexin............................................................................................................................. 37 No Orientados a la Conexin....................................................................................................................... 38 Conmutacin .................................................................................................................................................. 38 Conmutacin de circuitos ............................................................................................................................ 38 Conmutacin de Paquetes por Circuitos Virtuales ...................................................................................... 39 Conmutacin de Paquetes por Datagrama ................................................................................................... 40 Control de Flujo y de la Congestin............................................................................................................. 40 Encaminamiento ............................................................................................................................................ 41 Tcnicas de encaminamiento....................................................................................................................... 42 TEMA 6.- INTERCONEXIN DE REDES.................................................................................................... 42 CBXC- 3 TEMA 1.- INTROUDUCCIN REDES DE COMUNICACIONES ParacomunicardosaplicacionesseutilizanllamadasalS.O,esdecir,tenemoslainterfciede comunicacionesdel sistema operativo (pipes, mailbox, FIFO, etc.) A la hora de comunicar aplicaciones que se encuentran en diferentes ordenadores, esta comunicacin se ha de realizar mediante hardware, y no como antes que se hacia mediante ficheros utilizando las llamadas write yread.Ahoralasaplicacionessiguenutilizandoestasllamadas,peroelS.Olashadeinterpretardediferente forma. La informacin se ha de convertir en seales elctricas (voltajes) ya que el hardware es lo que utiliza. En el estado de reposode un cable, puede haber un voltaje y tenemos que diferenciar cuando hay y cuando no hay informacin.Para diferenciarestas situaciones se encapsula la informacin en lo que se llama, una trama, es decir, sabemos cuando empieza y cuando acaba la informacin. Porlotantonecesitamosunasfuncionesparapoderencapsularestainformacin(abrirfichero, encapsularinformacin, convertirla informacin de voltajes, etc.). De este tipo de funciones surgi la idea de realizar la caracterizacin de las redes por niveles. Estos niveles son los siguientes: -Fsico: define el tipo de conector, la tarjeta..., el hardware necesario para crear la red. -Enlace: proceso que acta de interfcie entre la aplicacin y el hardware. -Aplicacin: proceso creado por nosotros mismos. Con una distancia larga el voltaje que se recibe es mucho menor que la que se ha emitido (hasta puede tenerdiferenteforma,quenoseacuadrada).Estadistorsinesdebidoaqueelcableirradia,esdecir,pierde informacin,ypuedecaptarotrascomunicacionesyaqueactacomoantena.Parasolucionaresto,elnivel enlace debe tener unas funciones que traten la gestin de errores: -Entramar. -Detectar errores. -Control de errores. -Controldeflujo:regularlacantidaddeinformacinqueviajaatravsdelared.Unordenador puede ser mas lento que el que recibe la informacin. Ahoratenemosdosordenadoresconectadosperodondepuedehabermasdeunaaplicacin ejecutndose a la vez. Ahora las aplicaciones llaman siempre al mismo proceso de enlace, y este no sabra a que aplicacindarlainformacinquelellega,parasolucionarestotenemoslafuncindemultiplexar.Para multiplexar hay que poner un identificador, este identificador de aplicacin se guardar en la trama junto con la informacin de control de errores. A1 Hw A2 Hw Distancia larga (50 mt) trama A1 Hw A2 Hw Distancia corta A1 A2 Hw A3 A4 Hw CBXC- 4 Ahora intentaremos conectar mas de dos ordenadores formando una red. Conlaconexinquehemosestadoutilizandohastaahora(tipopuntoapunto)noesfactibleyaque aumenta de forma muy rpida el nmero de enlaces necesarios con pocos ordenadores, veamos un ejemplo: Parasolucionarestosproblemasdeconexinexistendostiposdefilosofasdistintasparalaconexin de ordenadores en red. LAN (LOCAL AREA NETWORK) Esta conexin utiliza un medio (cable, infrarrojos, ondas, etc.) compartido por todos los ordenadores. Tienen que formar una topologa (conexin en bus, en forma de anillo, estrella, etc.). Estas dos caractersticas definen el nivel fsico. Necesitaremosunalgoritmodearbitraje(accesoalmedio)ademsdelasfuncionesvistas anteriormente. Niveles del LAN: -Aplicacin. -Transporte: busca errores, entrama la informacin, identifica la aplicacin (dar un id al proceso). -Interconexin (IP): unifica la informacin, busca direcciones (rutas), da un identificador de la red a la cual queremos acceder. -Enlace: LLC (Logical Link Control) MAC (Medium Acces Control) Realiza el entramado. Acceso al medio. Identificador del ordenador. -Fsico. Ahoratenemosdosidentificadores,unoparaelordenadoryelotroparalaaplicacinquenecesitala informacin. Parainterconectardiferentesredessehadeunificarlainformacin,estaunificacinlarealizael Rooter. Trama: idDatosControl A1 A2 Hw A3 Hw A4

Hw A5 A6 Hw ? 2 ordenadores 1 enlace 3 ordenadores 3 enlaces 5 ordenadores 10 enlaces Conestetipodeconexintenemosqueconnordenadores obtenemos: 2) 1 ( N N enlaces. CBXC- 5 Ejemplo:telnet www.cisco.com direccin IP identificador de la aplicacin WAN (WIDE AREA NETWORK) Red de Area Extendida. Seutilizaunmediomuyrpidoparalacomunicacin,perosolotenemosunmedio.Porlotatolos ordenadores estn conectados a un aparato que multiplexa y enva la informacin y busca rutas. Los niveles de este tipo de redes son los siguientes: -Aplicacin. -Transporte. -Red: Interconexin (IP) Red: busca rutas dentro de la WAN, conmutacin. -Enlace. -Fsico. NecesitamoselmismonmerodeidentificadoresqueenelcasodelasredesLAN,aunquepodras utilizar ms identificadores. Las redes que se pueden encontrar actualmente son las siguientes: -LAN: Ethernet (80% del mercado), Token Ring, FDDI, LAN ATM (10 % del mercado) -WAN: Red telefnica Conmutacin (RTC), RDSI, X25, Frame Relay, ATM. ESTANDARES Y ORGANIZACIONES Lossistemascerradossecomponendeunordenadorquedisponedesoftwareyhardware,propietaria de una empresa, para comunicarse con otros ordenadores. Si se instala otro software o hardware en otro equipo, no nos podremos comunicar. Enlossistemasabiertostenemosunordenadorconsoftware/hardwaredediversosfabricantesy disponedelaposibilidaddeconectarconotrosordenadoresconotrascaractersticas.Paraestableceresta comunicacincomprensibleentreambos,necesitamosunaestandarizacin,organismo de estandarizacin,que define un estndar (definir reglas /algoritmosque permiten la comunicacin entre varios subsistemas) ESTANDARIZACIN Las ventajas de una estandarizacin son las siguientes: -Estimulalacompetitividad(sinohayunmonopoliolospreciosbajanyporlotantosefacilitael acceso a los usuarios). -Flexibilidadalahoradeinstalarlared(puedesponerequiposdedistintosfabricantes).Ejemplo: tarjetas de distintas marcas, etc. Las desventajas son las siguientes: -Losorganismosdeestandarizacinsonmuylentos(3o4aosaproximadosparadeclararun estndar). WAN Simil de la Telefonica Red WAN C1 C2 C5 C4 CBXC- 6 -Quien compone los organismos de estandarizacin (empresas: inters por no dejarse aventajar por la competencia; poltica: comunicacin de los votos, universidades: I+D..) Ejemplo: Ethernet IEEE 802.3 DIX (Digital-Intel-Xerox) Ethernet II Compatible mediante protocolo -Demasiados organismos de estandarizacin. A continuacin veremos unos organismos de estandarizacin: -IEEE (Instituction of Electrical and Electric Enginers): esta organizacin declar el protocolo LAN pero no el LAN-ATM. -EIA (Electrical Industries Asociation): declar el cableado estructural. -CCITT(InternationalTelegraphandTelephoneConsultatueComitte):declarlatelefona, actualmente esta absorbida por ITU (International Telecomunication Union), esta ultima declar el ATM i la RDSI (comunicacin digital) -IETF (Internet Engineiring Task Force): declar el protocolo de Internet. -ISO (International Standard Org): Modelos de referencia MODELOS DE REFERENCIA Los modelos de referencia intentan definir niveles. Cada modelo define sus funciones. Ejemplo: Un modelo de referencia es el siguiente: OSI (Open System Interconexion) El organismo de este modelo de referencia es ISO. Este modelo posee tres niveles: - 3 nivelesorientados a la aplicacin: la aplicacin, la presentacin y la Sesin. - 1 nivel de transporte - 3 ltimos niveles orientados a redes: el nivel de red, enlace y fsico. Estos niveles se comunican entre si a travs de daemons (procesos). Endiferentesordenadoreslosnivelessecomunicansoloconaquellos niveles que estn en la misma posicin. CadaequipoqueformepartedelaredtendrimplementadoslosnivelesdeRedsisigueelmodelo OSI. Nivel NNivel N protocolo PDU Implementada en alto nivel Comuniacin entre niveles parejos (iguales) PDU: Protocol Data Unit CabeceraDatosTail En la cabecera se guarda la informacin de protocolo (deteccin de errores, etc.) Aplicacin Presentacin Sesion Transporte Red Enlace Fisico Software Hardware A P S T R E F A P S T R E F R E FR E FR E Fprotocolo CBXC- 7 En diferentes ordenadores el nivel de aplicacin solo podr comunicares con el nivel de aplicacin del otro ordenador, as para todos los niveles. Si algn equipo intermedio no tiene todos los niveles de red, el nivel que n este presente tendr una comunicacin directa con el siguiente equipo que tenga el mismo nivel. Estacomunicacinsehaceatravsdeunsolocablefsicoporlotantolacomunicacinentre aplicaciones se realiza de la siguiente forma: Laaplicacinrealizaunwriteyporlotantolaaplicacinquerecibelainformacinhaderealizarun read. Elniveldepresentacinencapsulalainformacindelaaplicacinyleponeunacabeceraconel control de errores y/o flujo creando el PDU del nivel de presentacin. ElniveldesesinencapsulalaPDUdepresentacinyaadesupropiacabecera.Lacomunicacin entre los diferentes niveles se realiza mediante una simple comunicacin de procesos. As se va formando el PDU definitivo que llega al nivel de enlace, cuyo nivel encapsula el PDU de red leaadesucabeceraylatail(finaldelPDU) y loenva alnivelfsico el cual conviertedicha informacin en seales elctricas y las enva a travs de la red fsica. Las funciones que desempean los diferentes niveles sn las siguientes: -Nivel A: ofrece servicios de transferencia de archivos, gestin de correo electrnico, etc. Ofrece la posibilidad de crear sus propios servicios. -NivelP:estrelacionadoconlarepresentacinsintcticadelosdatos(presentacindelosdatos). Tambin est relacionado con la seguridad informtica, es decir, con temas de encriptacin. -Nivel S:sincroniza las aplicaciones, por ejemplo cuando hay una cada de la red y al poco tiempo vuelve este nivel hace que las aplicaciones funcionen correctamente. -Nivel T: intenta realizar una conexin correcta para esto realiza el control de flujo y de errores. -Nivel R: busca rutas para llegar al destino, y da un identificador de red (direccin de ordenador y de interconexin) -Nivel E: ofrece un servicio libre y seguro realizando el control de flujo y errores, pero a travs de los terminales intermedios. Los niveles R no aseguran que hayan errores y por eso se realiza aqu, tambin, el control de flujo y errores. -Nivel F: se ocupa de la electrnica y mecnica, tipologas, etc. Modelos TCP/IP Los niveles de este modelo son: -Aplicacin -Transporte:TCP-UDP.ElTCPofreceuncontroldeerrores(OSI)peroelUDPnoofreceeste control de errores, al no utilizar este control tarda menos en realizar la comunicacin y por lo tanto es muy til para aplicaciones en tiempo real. -Interconexin: IP -Orientados a red: puede tener todos los niveles que se quieran. La comunicacin entre IP y el nivel de red se realiza mediante drivers. ElnivelArealizalasoperacionesqueserealizabanenlosnivelesA,P,Sdelmodelodereferencia OSI. DIRECCIONAMIENTO EN REDES Normalmente debera haber una direccin por cadanivel , pero hay niveles internos que no necesitan, por lo tanto las direcciones necesarias para alcanzar una maquina remota son tres: -Unadireccinparaidentificarlaaplicacin:conocidacomopuerto,TCP/IPoA-SAP(Service Acces Point) -Direccin de Internet (IP). Identifica la red y el ordenador (la identificacin de ordenador , en esta direccin solo es interesante para ordenadores conectados a la misma red). CabeceraR-PDUTail Enlace-PDU Esquema del PDU de enlace, los demas PDU no tienen el tail CBXC- 8 -Direccinfsicaohardware,identificaladireccinpropiadelatarjetadered(identificadordel ordenador real) Ejemplo: LAN A TCP-UDP puerto IP @ IP LLC la @ LLC identificara la jerarqua de protocolos. MAC @ hardware F WAN: cada WAN tiene diferentes niveles. RDSI,RTC:solodefinenelnivelfsico.LosnivelesRyEsecomunican directamente. Necesitamos un aparto que nosadapte la seal digital a la del medio (si es telefnica un modem, si es RDSI otro aparatito). X25: tiene los niveles F, E, R, es la nica que sigue el modelo OSI. FrameRelay:definesolohastaelnivelenlace,hapasadofuncionesdelnivelRal nivel E y ha quitado funciones del nivel E. ATM:sedefinesuspropiosniveles:F,ATM(secorrespondealnivelE,pero totalmente diferente). En los terminales ofrece un nivel de adaptacin de protocolos. TEMA 2.- TRANSMISIN DE DATOS (NIVEL FISICO) CONCEPTOS El nivel fsico define las caractersticas elctricas de la transmisin. Seal:ondaelectromagnticaquesetransmite,propagaporunmediodetransmisin.Lassealesse representa con un voltaje o una intensidad. Los diferentes tipos de seales son: -Continuas: seal que no tiene saltos temporales. Funcin del tiempo (seal) continua (sin saltos). -Discretas: seal que tiene discontinuidades. Dominio temporal: representacin de una seal en el tiempo. Dominiofrecuencial:representacindeunasealenelejedefrecuencias.Estarepresentacinse realiza mediante una transformacin (transformacin de Fourier). AnchodeBanda:delasealsedefinecomoaquellascomponentesfrecuencialesquecontienenla energa de la seal. Si recuperamos estas seales recuperamos la seal. Funcindetransferencia:funcinquedependedelasfrecuencias,estafuncindaelrangode frecuencias en las cuales oscila un circuito determinado. Transmisin analgica: el receptor recupera con la mxima fidelidad la seal transmitida. El receptor haderedibujarlamismaformadeondadeltransmisor.Unasealdiscretasepodratransmitirconla transmisin analgica, pero hay seales discretas que no. Transmisindigital:estatransmisindefinesmbolos.Elreceptortomadecisionesduranteun tiempo fijo para decidir que smbolo se ha recibido. En cada smbolo encapsula un nmero determinado de bits. Velocidaddetransmisin(Vt):nmerodebitsquesetransmiteporunidaddetiempo(porsegundo). Se mide en bits por segundo (bps) Velocidaddemodulacin(Vm):nmerodesmbolosquesetransmiteporsegundo.Semideen baudios. Vt = nVm = Vmlog2Mn= # bits m=# smbolos Tenemos que:Vm=1/Tsimbolo, y que la frecuencia fundamental (la que lleva la mayor parte de la energa de la onda) es: fs=1/Ts. i la frecuencia de las seales restantes es fi = i fs. Donde i es una constante. fsfs = ifs CBXC- 9 Ancho de Banda: esto es el camino por el cual discurren los datos de la comunicacin de la red Por ejemplo: tenemos 2 smbolos (1 bit). Vm=sT1; fs B.Ws (ancho de banda de la seal)= (fi-fs)= (ifs-fs)= fs(i-1) sT1(i-1) = ancho de banda de la seal. Si Ts es muy grande entonces: Vm=sT'1SiTs aumentaentoncesVmdisminuyefs sT1baja(lafrecuenciafundamental disminuye, i adems el resto de las frecuencias se juntan) B.W. disminuye. Si Ts disminuye entonces: Vm=sT ' '1 Si Ts disminuye entonces Vm aumenta fs sT1 aumenta (la frecuencia fundamental se dispara, i adems el resto de las frecuencias se alejan unas de otras) B.W. aumenta. Limite de la velocidad de modulacin: SiTsesdemasiadopequea,tenemoselcriteriodeNyquist,dondeVm(max)=2B.Wc(anchodebanda del canal) eso si no se produce distorsin. Vm = 2BWs Vm(max) = 2BWc [BWs BWc] Distorsin:Alaumentarlavelocidaddetransmisinseproducenretardosenlasfrecuencias (interferencia intersimblica) La interferencia intersimblica es la perdida de energa por parte de una de las seales. Atenuacin: reduccin de la amplitud de la seal, es decir perdida de energa de la seal. Estaatenuacinsedebealviajeatravsdelcableomediodelaseal,porlotantopodemosacabar perdiendo la seal ya que el receptor no puede discernir seales. Nosotros la potencia la medimos en dB y no en vatios por lo tanto tenemos que transformar esta potencia en vatios a decibelios. fsfs = ifs B.W. fsfs = ifs B.W. Aumentaelnmerodesmbolos transmisibles BWc Apartirdeestepuntolasealnoseregenera Se emite y se recibe laseal perfectamente CBXC- 10 P | dB = 10log10refPP = 10 log10P dondePref=1wt L=P(atenuacin)= recibemitPP 1.10log L= L (dB) = 10log10rePP= (10log10Pe) - (10log10Pr) L(dB)= Pe(dB)-Pr(dB) Pr =Pe-L. De un cable se da la atenuacin mediante un parmetro () que indica la atenuacin del material segn su longitud en kilmetros. Ruido: el ruido es una seal no deseada en el medio de transmisin. Un cable aunque no este conectado a ningn aparato, este tiene una seal elctrica, a esto se le conoce como ruido. Hay diferentes tipos de ruido: -Impulsivo:ruidoinfluenciadoporotrosmedios,equipos,ootrassealeselctricas(tormenta elctrica crea el efecto click). Tampoco se debe poner equipos cerca de circuitos de alta tensin, ya que el campo electromagntico es muy grande y esto afecta a la comunicacin -Crosstalk(diafonia):debidoaqueenlareddetelefnica,loscablesestnpegadosunosaotros, formandoungrancable.Loshilosqueformanpartedeestecableactancomoreceptoresy emisores a la vez, y al irradiar los hilos puede haber otros hilos que capten esta irradiacin y si esta energacapturadadeotrohiloesmayorquelaquetransmite,esestalaqueserecibealfinal.En equiposquetransmitenyrecibentambinpuedehaberestosproblemasyaquela entraday salida deinformacinestamuycercana.Estetipoderuidossepuedeeliminarmediantecircuitos especializados. -Trmico:esteruidoestaasociadoalmovimientodeloselectrones.Estosseagitanconla temperaturayporlotantoexisteunasealelctrica.Lapotenciadelruidomedidaenvatiossela calcula mediante la siguiente frmula: N(watt) = k T BWdondekeslaconstantedeBoltzman=1380310-23 J/K y T la temperatura en K Larelacinsealruido(SNRoS/N)nosindicacomodebuenoesunreceptor.Sindicala sensibilidad del receptor (mnima potencia en el receptor para poder detectar la seal). SNP wat t sNP wat t skTBwwat t sr r

_, ( ) ( ) SNSNdB wat t s

_,

_, 1010logLaformuladeShanonindicalamximavelocidadalaquesepuedetransmitirporunmedio,tal que la cantidad de errores es mnima (es decir que no nos afecta el propio ruido del cable). bpsNSCwatts

,_

,_

+ 1 log Bw = maxima V = canal del Capacidad2 t Si superamos C seguro que encontraremos errores. Si se transmite a una velocidad menor o igual a C tendremos un sistema que recupera la seal sin errores. MEDIOS DE TRANSMISIN Hay dos medios de transmisin: -Guiados:encapsulanlaondaelectromagntica.(pardehilos,partrenzado,cablecoaxial,fibra optica..) -No guiados: no encapsulan la onda (radio, infrarrojos, satlite,...) PAR DE HILOS Aqutenemosdoshilos,unoconectadoatierrayotroporelquesetransmite.Solopermiteuna comunicacin a muy corta distancia (30-40 metros). La velocidad de transmisin es menos a los kbps. CBXC- 11 PAR TRENZADO Para evitar el ruido que se produca en el caso anterior, trenzan los dos cables y entonces los dos cables cogenalavezladiafoniayantessololacogaelcablededatos.Assepuedentransmitiradistanciasmas largas y a velocidades anteriores. ElEIA568-Aestructuroestecableyasseconsiguilamayorvelocidaddetransmisin.Defini diferentes categoras: -UTP-3 16 Mbps -UTP-4 20 Mbps -UTP-5 100 Mbps Todos pueden transmitir a una distancia de 100 metros. Este sistema es el mas utilizado. COAXIAL Se pone un hilo central protegido por un dielctrico y este por una malla, as se asla el hilo central de las interferencias del exterior. El dielctricoo refracta o refleja las ondas del exterior. La distancia mxima de transmisin es de 500 metros (aunque podra llegar a 1 Km.) a una velocidad de 100 Mbps. FIBRA PTICA Funcionaconledsolseresqueemitenunhazdeluzdentrodeuncablefino.Lanicainterferencia que podra haber seria la de la luz y para evitar esto el cable se encapsula con una capa opaca. No tiene ruido trmico y la longitud de transmisin puede ser muy grande al igual que la velocidad, el nico inconveniente es que esta tecnologa es muy cara. CODIFICACIN DEL CANAL El cable transmite seales y no bits, por lo tanto se ha de codificar los bits en diferentes seales. Hay so tipos de seales: -Unipolares:todosloselementosdelaseal(smbolos)osonpositivosonegativos.Solose transmite un bit por smbolo. -Polares: los smbolos pueden ser positivos o negativos o 0. Existen dos tipos de categoras de seales polares: -Polaresconretornoacero:enuntiempodesmbololasealelctricatienequevolveraceroy quedarse un tiempo: -Polares sin retorno a cero: durante el tiempo de smbolo no vuelve a cero. +v1 0-v1 0 +v2 1-v2 1 +v1

+v2+v1 0-v1 0 +v2 1-v2 1 +v1 1+v1 1 -v2 0 0 v 0 +v1

+v2 +v1

0 v+v1

+v2 1 0+v1

+v2 1 0CBXC- 12 Las caractersticas que interesan en una codificacin de canal son: -Enunatransmisindigitalexisteunanchodebandaenbandabase(esdecir,tienefrecuencias cercanasa0). Encambio la bandatrasladadano estacercanaaestas frecuencianulas. Pero la red telefnica se comunica con banda trasladada de 300 Hz, por lo tanto interesa trasladar la frecuencia de la transmisin digital a esta frecuencia. -No nos interesa que la seal tenga componente continua, ya que las componentes continuas tienen frecuenciacercanasacero.Altenerestafrecuencia,enelreceptorloscondensadoresnodejan pasar esa frecuencia y por lo tanto esta seal no pasara. -Nos interesan seales que permitan una buena sincronizacin. Existen diferentes tipos de codificaciones: -NRZ-L:NonReturntoZeroLevel.Podrasermultinivel,esdecir,tenersmbolosparacodificar mas bits a la vez.. Pueden producirse cambios de polaridad, y puede tener componentes continuas. No permite la extraccin de reloj de la propia seal. 0Nivel alto (+v) 1Nivel bajo (-v) -NRZ-I: NonReturn toZeroswith Inversion. Si hay ununo hay transmisin al inicio del bit y con un 0 no hay transicin al inicio de bit. Puede seguir habiendo una componente continua si existen muchos ceros consecutivos. 0No transicin 1Transicin -AMI-Bipolar:solopuedetenercomponentescontinuassihaysoloceros,tampocopermitela extraccin del reloj. 0No nivel 1+/- alternado -Manchester:Sepuedeextraerelreloj.Senecesitamasanchodebandaparatransmitir.Los anterioresconesteanchotransmitanmasrpido.Acusalainversinquepudieranprovocar transformadores. 0 1 -Manchester diferencial: evitan que si hay hardware que invierta la polaridad de la seal el receptor aun pueda distinguir las seales. 0transicin al principio 1no transicin -B8ZS:Bipolarwith8ZerosSubstitution.Rompeloscerosseencuentra8cerosconsecutivos, provocando violaciones de cdigo. Sigue alternado los unos, al igual que con el AMI-bipolar. MODULACIONES DIGITALES CuandounordenadorestaconectadoaunaLANlacomunicacinesdigitalyporlotantoserecibe perfectamente, lo mismo ocurre cuando se conectan PCs mediante puerto serie, etc. El problema surge al conectar el PCa una WAN, ya que la comunicacin no es digital. Para adaptar la seal digital a la seal de la WAN existe la unidad de interconexin (DCE: Data Circuit Equipment). La WAN puede transmitir analgicamente (RTC) o digitalmente (RDSI, Atm, X25, Frame Relay). El DCE adapta la seal digital a analgica, ya que aunque la WAN sea digital, esta puede utilizar una codificacin diferente a la del PC. Si la WAN es analgica se utiliza como DCE el mdem.. Latransmisindigitalutilizaunabandabase(frecuenciascercanasa0)ylatransmisinanalgica utiliza la banda trasladada (frecuencias diferentes de 0), por lo tanto las frecuencias digitales se han de trasladar 0100110001 0100110001 0100110001 0100110001 0100110001 011 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00000000v violacin 000vb0vbb no violacin As se rompen las componentes continuas CBXC- 13 a las frecuencias adecuadas para la transmisin analgica, a este proceso se le denomina modularizacin. Este traslado de frecuencias se puede conseguir multiplicando la frecuencia inicial por una seal sinusoide. El receptor recupera la seal trasladando la frecuencia que viaja, hasta llevarla cerca de las frecuencias nulas. TCNICAS DE MODULACIONES -ASK(AmplitudSihftedkey):estatcnicacodificalasealsegnlaamplitud.Estatcnicahace que la seal se pueda atenuar y por lo tanto confirmar cuando hay un 1 por un cero o viceversa. Se puede utilizar con fibra-optica la cual tiene una atenuacin muy baja. -FSK (Frequency Shifted Key): esta tcnica distingue los niveles segn la frecuencia que encuentre. Esta tcnica tiene como desventaja que se tiene centrar en dos frecuencias diferentes y por lo tanto no se aprovecha todo el ancho de banda. Se utilizaba en mdem de baja velocidad. -PSK(PhaseShiftedKey):lamodulacinsehacesegnlafasedelaonda.Estatcnicasufre atenuacin pero no tiene el problema de la tcnica ASK. Puede utilizar todo el ancho de banda del canal, pero si existen bobinas en el camino estas hacen que se invierta la seal. 1001101 0A0 1A1 Poco utilizada Mucha atenuacin A1sen(2ft+) si 1f, son constantes A2sen(2ft+) si 0 s(t)= 0f0 1f1 Modems debaja velocidad (300-1200) 1001101 Asen(2f1t+) si 1 A, son constantes i varia Asen(2f2t+) si 0 la frecuencia s(t)= Asen(2ft+1) si 1 A, f son constantes i varia Asen(2ft+2) si 0 la fase s(t)= 0=0 1=180 1001101 CBXC- 14 -PSK-diferencial: con esta tcnica se soluciona el problema de la inversin del seal. Esta tcnica lo que hace es sumar una fase a la frecuencia actual, cuando se cambia de smbolo. Tambin se puede modular seales multinivel con este mtodo: 11= 0 11 10=90 10 01=180 01 00=270 00 Estastcnicassepuedencombinarparaobtenermassmbolosyporlotantoirmasrpido.Peroesto tiene un limite por el hardware, y por lo tanto existe un lmite de velocidad. DIGITALIZACIN Nosotros transmitimos en digital y la RTC inicialmente era totalmente analgica, actualmente tiene una partedigital(soloesanalgicoelprocesoderecepcinyelemisor).Porlotantolasealsehadedigitalizar para poder comunicarse con el resto de la RTC.PAM: Pulse Amplitud Modultaion SAMPLER: muestreador. ElcircuitovatomandomuestrasespaciadasTMycadamuestratienesuamplitud.Estassealespasan por un cuantificador que lo que hace es asignar n bits a cada muestra. Se mira cada muestra y segn esta tendr unos determinados bits, y estos bits se codifican segn unos de los mtodos de codificacin del canal. Tm = Intervalo a que se toman las muestras = 1/fM. Cuantificador de niveles : n bits/muestra 2n niveles. Teorema de muestreo de Nyquist :fTBwmm 12Vt =fMn (N es el numero de simbolos) Ejemplo : Bw = 4KHz, 8 bits/muestra. fm = 24KHz = 8000 muestras/seg Vt = 8000 muestras/seg8 bits/muestra = 64000 bps MULTIPLEXACIN Tenemos N canales y cada canal con su determinada velocidad de transmisin, y su ancho de banda. Si queremos transmitir por el canal necesitaramos N cables y esto es caro. Es mas barato que solo haya una lnea decomunicacinentredospuntos,ypor lo tanto se hande juntarlos canales enunasola lnea, esta uninde canales la realizar la multiplexacin. Hay diferentes formas de realizar esta multiplexacin: 0=90 1=270 1001101 Este seria un PSK-4, es decir un PSK con 4 smbolos: Ejemplo: PSK-4 (4 fases) Vt=2Vm PAM SamplerQuant ificadorde nivells Codificadorenlace canal1 canalN Bwenlla >> Bwcanals o Vtenlla >> Vtcanals CBXC- 15 -FDM(FrequencyDivisonMultiplexing):estamultiplexacinseutilizaparatransmisin analgicas. Modulan las frecuencias y las suman. Se han de preocupar muy bien de centrar estas frecuencias para que no se solapen y o superen el ancho de banda. A cada canal le asignamos una frecuencia diferente (portadora), consu BW correspondiente. BW +NiNii iABW BW1 1ABWi es el ancho de banda para que no se solapen las frecuencias. Bw Bwenlla iN> 1 (damos un ancho de banda de margen) Elreceptorloquehaceesponerfiltrosendiferentesfrecuenciasyasitienensololasealdeun canal que despus es demodulada. -TDM (Time Division Muultiplexing): esta tcnica se utiliza para las transmisiones en forma digital. Esta tcnica va dando un cierto tiempo para transmitir a cada canal, por lo tanto se van alternando lainformacin,estoesdebidoaquesolohayunanchodebanda.Acadacanalseleasignan ranuras (slots). Existen diferentes formas de rellenar estos slots: Sincrono(RDSI):seasignauntiempoacadacanaltengaonotengainformacinque transmitir. Una vez que termina con todos los canales, vuelve a empezar. A la unidad de slots detodosloscanalesselellamatramadigital.Detodoslosslotsexisteunoquellevala informacin de control. Trama = NTslot(N es el numero de slots) Tslots = slotbits #Tb(Tb = tiempo de bit = tV1; Vt es la velocidad del enlace). Se ha de asegurar que Vt VitiV1 Vti= Vt del canal y Vt del enlace Asincrono(ATM):siuncanaltieneinformacinatransmitirseleasignaunperiodode tiempoysinotieneinformacinnoseleasignaningntiempo.Enestatcnicanoexisteel concepto de trama. Esta tcnica permite que hayan mas usuarios que no en la anterior. CODIFICACIN DE FUENTE Los canales de transmisin transmiten bits y estos se convierten en seales elctricas. Para enviar texto, este se ha de codificar de alguna forma en bits, para esto existen los siguientes cdigos fuentes: -ASCII: 7 bits por carcter. -EBCDIC (IBM): 8 bits por carcter. Los bits sufren una codificacin de canal. Todos los cdigos tienen dos tipos de caracteres: -Imprimibles: letras, nmeros, signos, etc. -Noimprimibles:estossonloscaracteresqueseutilizanenredes.Algunoscaracteresno imprimibles son: STX (start of text), ETX (end of text), DLE (Data Link Escape). Estos caracteres tambintienensucodificacinenASCIIoEBCDIC, porlo tanto cualquier usuariopuede utilizar estos caracteres y por lo tanto tenemos que diferenciar cuando los utiliza el usuario y cuando la red para su control. Bwc1Bwc2BwcN Bwenlla 123N123N ......... t r ama CBXC- 16 MODOS DE COMUNICACIN Existen tres modos de comunicacin: 1.Simplex: la informacin solo va en un sentido (la seal de un medidor de temperatura). 2.HalfDuplex(HDX):lacomunicacinsepuederealizarenlosdossentidosperonoalmismo tiempo. 3.FullDuplex(FDX):lacomunicacinsepuederealizarenambossentidosalmismotiempo.No puede haber un solo par de hilos, sino que se necesitan dos pares de hilos (uno para cada sentido de lacomunicacin).Nonecesitainvertirloscircuitosparapoderrecibirotransmitir.Silaseales analgica se podra utilizar un solo par de hilos ya que se puede utilizar diferentes frecuencias para las comunicaciones en los diferentes sentidos. MODOS DE TRANSMISIN Existen dos modos de transmisin: -Asincrono:orientadoacarcter:Seenvauncarcterportrama,normalmente,siseenvanmas caracteres la eficiencia disminuye. -Sincrono: puede ser orientado a carcter o orientado a bit Lacomunicacindelniveldeenlacealnivelfsicoserealizamediantetramas,yestaspuedenserde caracteres o de bits (en cuyo caso no se distingue ninguna codificacin). Independientemente de la transmisin, existen dos tipos de sincronismo: -Sincronismo de reloj: (bit) esta sincronizacin intenta recuperar todos los bits. -Sincronismodecarcter:sitenemosunmododetransmisinorientadoacarcterelnivelfsico tiene que detectar cual es la frontera entre caracteres. SINCRONISMO DE RELOJ Asincrono -Se transmite con codificaciones de canal sencillas (NRZ), se utilizan para una comunicacin a poca distancia entre equipos. -Definenunestadodereposo,queserelestadoconvencional(todosunos).Deestaformaenel estado de reposo (cuando nadie transmite) se ven V voltios. -Tenemos que decidir cuando se toma una muestra de reloj. El sincronismo de reloj ha de diferenciar si tenemos un uno o un cero, para ello toma una muestra de la informacin que se transmite en medio del bit. En el sincronismo de reloj con una transmisin asincrona los relojes de la transmisin y de la recepcin son independientes. feloj = Nvt Treloj=1/freloj =1/Vvtvt=1/Tb Treloj=Tb/N Tb=NTreloj Tb = tiempo de bit N = numero de pulsos del reloj por bit. El inicio de Tb no tiene porque coincidir con el Treloj. Lo que nos interesa es que la N sea grande (mayor que 16). AB Rx tr Tx Tr:tiempoquetardaunequipoencambiardesertransmisoraserreceptoryviceversa(tiempodeinversindecircuitos).Estetiempoesaproximadoaltiempodepropagacin. TxRxreloj 0100011 CBXC- 17 Tenemos que diferenciar cuando empieza y acaba el carcter, pero la lnea cuando no transmite est en reposo,esdecir, como si se indicaraquetenemos un uno, y si al comenzar una transmisin el primer carcter empieza por un bit uno no se sabra cuando empieza el carcter ni la transmisin. Para solucionar esto se aade el bit de start. -Bit start: facilita el sincronismo de carcter (un flanco de subida y adems indica cuando empieza el sincronismo de bit. Si la lnea de reposo es cero el bit de start tendr que ser uno, y si el estado de reposo es uno el bit de start ser cero. Cuando termina el carcter (el ultimo bit del carcter) la lnea se mantiene un cierto tiempo T en estado de reposo (1, 1.5, 2 Tb) para distinguir cuando se ha llegado al final del carcter. Estasincronizacinnoesbuenayaqueelrelojderecepcinsepuedeirdesfasandoyllegarun momento en confundir un uno por un cero o viceversa. Se puede observar en el siguiente ejemplo: Deestosededucequeelsincronismosehadehacerporcadacarcter,yporlotantonoesmuy eficiente. Sincrono -Las codificaciones de canal son mas complejas (Manchester). -El reloj del receptor est sincronizado con el de transmisin. -La frecuencia del relojes 32vt (32 pulsos por bit) y utilizan un circuito DPLL (Digital Phase Lock Loop), que persigue la fase del reloj y intenta mantener el sincronismo. LacodificacinManchestercambiasiempredeestado(esdecirsiemprehaytransiciones).Encada transicin el reloj cuenta 32 pulsos y si se pasa o se queda corto el circuito mencionado anteriormente totaliza el numero de pulsos hasta 32. SINCRONISMO DE CARACTER Sielmododetransmisinesorientadoacarctersenecesitaelsincronismodecarcter.Este sincronismo consiste en que el transistor introduce dos caracteres al principio del carcter que nos interesa. TransmisorSYN SYN es un carcter de sincronismo. La tcnica scrambler provoca las transiciones multiplicando la informacin por alguna constante. Bit de start Estado de reposo Bit de start Vt= 100 KbpsTb=1/Vt= 100 s Reloj Rx desplazamiento de 7% 8 bits por caracter Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 8 start100 200 300 400 500 600 700 800Bit stop 0 93186279372465558651744 Dos muestras del mismo bit CBXC- 18 TEMA 3.- NIVEL ENLACE El nivel de enlace tiene las siguientes funciones: -Entramado. -Cdigos detectores de errores (poner el cdigo). -Control de errores. -Control de flujo. Larecepcinesmaslentaquelatransmisin,porlotantolosbufferssepuedenllenaryperderlainformacin, el control de flujo hace reducir la velocidad de transmisin hasta la velocidad de la recepcin. ENTRAMADO La informacin que le llega al enlace se empaqueta y se le aade una cabecera y una cola formando as la trama. HeadPaqueteTail Generalmentelacolaeselcdigodetectordeerroresyopcionalmentepuedeestarelsincronismode trama. En la cabecera suele estar el sincronismo de trama y la informacin de control (una direccin, en redes LAN la direccin MAC). Sincronismo detrama: tenemosquediferenciar cuando empieza y acaba una trama, el nivel fsico no ve tramas sino caracteres. Segn cual sea sincronizacin del nivel fisico podemos tener dos tipos de distincin de tramas: -Dentrodelatramaesorientadoacarcter:paradiferenciarelcomienzoyfinaldetrama utilizaremos caracteres especiales. STX Start of Text principio de trama ETX End of Text final de trama. STXContrDatosCodETX SidentroelatramahayunETXhayquediferenciarlo,paraelloexistelatcnicaCharacter Stuffing(transparenciadelainformacin)queutiliza el carcterDLE (Data Link Escape)el cual se aade al STX y ETX de principio y final de trama. DLESTXDatosDLEETX Pero, tambin nos podemos encontrar la secuencia DLE+ETX dentro de los datos de la trama, por lotantosepuedenproducirerrores,parasolucionarloaadimosunDLEsiseencuentraotro carcter DLEDLESTXDLE.DLE ETXDLEETX Ejemplo: datos A DLE ETX Trama DLE + STX | A + DLE + DLE + ETX | DLE + ETC Otra tcnica para delimitar tramas seria indicar la longitud del campo de datos. SOHControlLongitudDatoscodigo SOH Start Of Head, indicacin de principio de cabecera. -Orientadoabit:podemosutilizaruncampoparaindicarlalongitudoutilizarflagsdeaperturay cierre. Un flag de apertura y cierre es el siguiente 01111110 seis unos Dentro de los datos puede haber una secuencia como el del flag de apertura y cierre. Por lo tanto hay que utilizar otra vez la transparencia de la informacin (bit Stuffing). Esta tcnica lo que hace es que justo despus de cinco unos inserta un cero y continua. Ejemplo: 01111110 | 100101011111010011 | 01111110 01111100 011111000 DETECCIN DE ERRORES La deteccin de errores aade informacin redundante para detectar los errores. Existen dos tcnicas para la deteccin de errores: -FEC (Forward Error Control): detecta y corrige errores. CBXC- 19 -Feedback Error Control: esta tcnica solo detecta errores, y por lo tanto una vez detectado se ha de realizar un control de flujo (volver ha enviar la informacin, es decir, la trama). Losdossistemassebasanenladistanciahamming,quedefineelmnimonmerodebitsdiferentes entre cualquier palabra de cdigo. Si la distancia es d entonces se pueden detectar n+1errores. 0000 0011 1100 1111 Parapodercorregirunerrorsehadecumplirqueladistanciahammingsead=2n+1yassepueden corregir n errores. PARIDAD Esta tcnica aade un bit de paridad a la palabra. La paridad puede ser par o impar: -Paridad par: la suma de unos tiene que ser par: 10111011 -Paridad impar: la suma de unos tiene que ser impar: 10111010 Esta tcnica solo sirve para detectar un error. BLOCK SUN CHECK (LRC) Longitudinal Redundancy Check Se van transmitiendo caracteres con su propia paridad y al final se pone un caracter de paridades (Block Check Character- BCC). Se mira la paridad en sentido horizontal (paridad de un caracter) y en sentido vertical para formar el BCC. pppBCCp bit paridad C110111011par C201101010 C300011110 C411101101 BCC11011101 impar Este sistema detecta mas de un bit erroneo dentro de un carcter, aunque hay errores que no se pueden detectar. El Checksun es otra tcnica de deteccin de errores per es utilizado en TCP y IP. Lo que hace es sumar palabras de 16 bits en complemento a uno. CRC: CYCLIC REDUNDANCY CHECK Esta tcnica es utilizada en redes LAN. Se basa en cdigos polinominales, ya no tenemos caracteres, sino una secuencia de bits. BER:BitErrorRate,probabilidaddequeunbitseaerrneo(Pb),esteparmetrodependedelmedio, ruido, etc. ApartirdePbpodemossaberlaprobabilidaddequeunatramaseaerrneaono(Pf).Sitenemosuna trama de L bits se puede deducir lo siguiente: Pf =1- (1-Pb)L LPb si LPb