transparencias redes tema2

8/17/2019 Transparencias Redes Tema2

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Redes – Tema 2 1

Introducción y Conceptos Básicos (I)

La transmisión de datos entre un emisor y un receptor siempre se realiza a travésde un medio d e transm isión . Estos pueden clasificarse en:

Guiados . Estos pueden a su vez, ser:

Punto a punto.

Multipunto.

No Guiados

Los medios de transmisión pueden clasificarse, según la forma en que transmitenlas señales, en:

Simplex: La comunicación sólo es posible en un sentido determinado.

Half-Duplex: Se puede comunicar en ambos sentidos pero no simultáneamente.

Full-Duplex: Se puede comunicar en ambos sentidos y simultáneamente.


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Redes – Tema 2 2

Introducción y Conceptos Básicos (II)

El éxito de la transmisión de los datos depende de dosfactores fundamentales:

De la calidad de la señal que se transmite.

De las características del medio de transmisión.

Las transmisiones se realizan mediante señaleselectromagnéticas de diferente tipo. Estas señales pueden

ser continuas (analógicas) o discretas (digitales).


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Redes – Tema 2 3

Introducción y conceptos básicos (III)

Se define una señal continua como aquella en la que laintensidad de la señal varía suavemente en el tiempo.Matemáticamente, una señal s(t) es continua si:

)()(lim

a st

t s

para todo a.

Un ejemplo de señal continúa puede ser la voz.

Tiempo

Amplitud

a


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Redes – Tema 2 4

Introducción y conceptos básicos (IV)

Se define una señal discreta como aquella en que laintensidad de la señal se mantiene constante durante undeterminado intervalo de tiempo, tras el cual la señalcambia a otro valor constante. Una señal discreta puederepresentar, por ejemplo, valores binarios.

Tiempo

Amplitud


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Redes – Tema 2 5

Introducción y conceptos básicos (V)

Las señales más sencillas que pueden considerarse son las

periódicas, que se caracterizan por tener un patrón que serepite a lo largo del tiempo. Matemáticamente, una señal s(t) esperiódica si:

t t sT t s )()(

donde T es el periodo de la señal, que se define como lacantidad de tiempo transcurridos entre dos representacionesconsecutivas de la señal.

La frecuencia es la razón (en ciclos por segundo o Hertzios) ala que la señal se repite. La frecuencia es la inversa delperiodo.

La fase es una medida de la posición relativa de la señal dentro

de un periodo de la misma.


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Redes – Tema 2 6

Introducción y conceptos básicos (VI)

Una onda senoidal es la señal continua por excelencia. Viene expresadacomo )2sin()(

ft At s .

Tiempo

A

-A

periodo = T = 1/f t

V a l o r d e p i c o

d e

l a s e ñ

a l


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Redes – Tema 2 7

Introducción y Conceptos Básicos (VII)


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Redes – Tema 2 8

Introducción y Conceptos Básicos (VIII)

Se denomina longitud de onda ( ) a la distancia que ocupa un ciclo, o loque es lo mismo, la distancia entre dos puntos de igual fase en dos ciclosconsecutivos.

La longitud de onda está relacionada con el periodo de la señal mediante

la fórmula: T · , siendo la velocidad de propagación de la señaly T el periodo.

En ocasiones, cuando se utiliza un medio de transmisión adecuado:

= c; (c = 3x108 m/s)


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Redes – Tema 2 9

Introducción y Conceptos Básicos (IX)

En la práctica, una señalelectromagnética puedeestar compuesta pormuchas frecuencias.

(a) )2sin( 1t f

(b) 1/3 ))3(2sin( 1 t f

0 0.5 1 1.5 2 -1

-0.5

0

0.5

1

0 0.5 1 1.5 2 -1

-0.5

0

0.5

1


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Redes – Tema 2 10

Introducción y Conceptos Básicos (X)

(c) ))3(2sin(3/1)2sin( 11 t f t f

0 0.5 1 1.5 2 -1

-0.5

0

0.5

1


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Redes – Tema 2 11

Introducción y Conceptos Básicos (XI)

Cuando todas las componentes tienen frecuencias múltiplo de una dada, esta se

denomina frecuencia fundamental .

El periodo de la señal suma de componentes es el periodo correspondiente a lafrecuencia fundamental.

Se puede demostrar, usando el análisis de Fourier, que cualquier señal estáconstituida por componentes senoidales de distintas frecuencias.

Se define el espectro de una señal como el conjunto de frecuencias que laconstituyen. En la transparencia anterior, el espectro se extiende desde f1 hasta 3f 1.

Se define ancho de banda absoluto de una señal como la anchura del espectro. En elejemplo anterior es 2f 1.

Se denomina ancho de banda relativo o simplemente ancho de banda a la banda defrecuencias donde se concentra la mayor parte de la energía de la señal.

Si una señal contiene una componente de frecuencia cero, esa componente sedenomina continúa.


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Redes – Tema 2 12

Análisis de Fourier

Dada una función g(t) continua y periódica de periodo T entonces:

)2cos()2(2

1)(

11

t nf bt nf senact g n

n

n

n

T

T

n

T

n

dt t g T

c

dt nft t g T

b

dt nft sent g T

a

0

0

0

)(2

)2cos()(2

)2()(2


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Redes – Tema 2 13

Perturbaciones en la transmisión (I)

Las señales que se reciben en un sistema decomunicaciones diferirá de las enviadas originalmentepor el emisor debido a diferentes factores:

Tipo de medio de transmisión

Velocid ad de transm isión

Distancia entre dos dispos i t ivos d e comunicación,

etc.

Las perturbaciones más significativas serán:

Atenuación y d istor sión de atenuación.

Distors ión d e retardo .

Ruido.


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Redes – Tema 2 14

Perturbaciones en la transmisión (II)

Unidades de medida para ganancias, pérdidas y valores relativos:

El decibelio es una medida de la diferencia entre dos niveles de potencia.

2

1

2

1 log20log10V

V

P

P N db

El decibelio-vatio (dBW) se usa cuando se necesita expresar un nivel absoluto depotencia. Suele emplearse en aplicaciones de microondas. Se elige como referencia 1vatio y se define como 0 dBW. El nivel absoluto de una potencia en dBW es:

Potencia(dBW)=10 log (Potencia en vatios/ 1 vatio)

Una unidad empleada en televisión por cable y LANs de banda ancha es el decibelio-

milivoltio (dBmV). Es una medida absoluta, donde 0 dBmV corresponde a 1 mV:

Tensión (dBmV) = 20 log (Tensión en mV/ 1 mV)


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Redes – Tema 2 15

Perturbaciones en la transmisión (III)

Atenuación: Se llama así a la pérdida de energía de la señal que se transmite en

un medio guiado.Distorsión de la atenuación: Variación de la atenuación a cada frecuencia.

500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

0

-5

5

10

Frecuencia (hertz)

A t e n u a c i ó n ( e n d e c i b e

l i o s )

1. Línea telefónica antesde ecualizar

2. Línea telefónica

ecualizada.


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Redes – Tema 2 16

Perturbaciones en la transmisión (IV)

Distorsión de retardo: Seproduce por el hecho de que la

velocidad de propagación de laseñal en el medio varía con lafrecuencia. Puede producirinterferencia entre símbolos

500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

1000

0

3000

4000

2000

Frecuencia (hertz)

R e t a r d o r e l a t i v o d e

l a e n v o l v e n t e ( µ S )


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Redes – Tema 2 17

Perturbaciones en la transmisión (V)

Ruido: Son las señales no deseadas que se insertan entre elemisor y el receptor. Es el factor de mayor importancia a la hora delimitar las prestaciones de un sistema de comunicación.

Puede clasificarse en:

Ruido térmico: El debido a la temperatura del medio.

Ruido de intermodulación: Dos señales en un mismo mediopueden generar ondas de frecuencias diferentes (suma,diferencia o múltiplo de las iniciales)

Diafonía: Dos señales en medios diferentes suficientementepróximos pueden inducir ruidos mutuamente.Ruido impulsivo: El generado por descargas eléctricas (ESD). Ruido ambiental: El generado por emisoras de radio (RFI).


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Redes – Tema 2 18

Perturbaciones en la transmisión (VI)

Ruido térmico: Se debe a la agitación térmica de los electrones dentro delconductor. El ruido térmico presente en un ancho de banda de W hertzios sepuede expresar en vatios como:

W T k N ··

siendo: k = constante de Boltzmann = 1.3803 x 10-23 J/ºKT = temperatura, en grados Kelvin

O en decibelios-vatio:

W T dBW N W T k N

log10log106.228;log10log10log10

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Cuerponegrografico.png


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Redes – Tema 2 19

Perturbaciones en la transmisión (VII)

Capacidad del canal: Se denomina así a la velocidad a la que sepueden transmitir los datos en un canal o ruta de comunicaciónde datos. Depende de:

La velocidad de los datos en bits por segundo (bps). Lasunidades son Kbps(10

3), Mbps(10

6), Gbps(10

9), Tbps(10

12).

El ancho de banda de la señal transmitida.

El nivel medio de ruido a través del camino de comunicación.

La tasa de errores (BER: bit error rate).

Otros conceptos

Baudio: número de cambios de la señal por segundo.

M: número de estados de la señal posibles.


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Redes – Tema 2 20

Perturbaciones en la transmisión (VIII)

En un canal exento de ruido, según la fórmula de Nyquist,la capacidad del canal viene dada por:

(bps)log2 2 M W C siendo:

W = ancho de banda de la señal.M = Número de niveles de la señal.

La relación señal-ruido se define como:

ruidodel potencia/señallade potencialog10dB N S


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Redes – Tema 2 21

Perturbaciones en la transmisión (IX)

Según Shannon, la capacidad del canal teniendo encuenta la relación señal-ruido viene dada por:

bps1log 2 N S W C

Esta ley se conoce con el nombre de Shannon-Hartley.

En dB


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Redes – Tema 2 22

Transmisión en Circuitos Publicos Analógicos (I)

En la red Telefónica Conmutada (RTC) es necesario modular laseñal para transmitirla. El receptor debe demodular la señalpara poder recoger los datos transmitidos.

El dispositivo que realiza la modulación se denominamodulador y el que realiza la demodulación, demodulador .

Un dispositivo que realiza ambas funciones se denominamodem.

Transmisión en banda base: cuando no se modula.Transmisión en banda portadora: Señal modulada en unaportadora de una única frecuencia.Transmisión en banda ancha: Portadoras de distitintasfrecuencias.


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Redes – Tema 2 23

Transmisión en Circuitos Publicos

Analógicos (II)

Existen tres tipos básicos demodulación:

Modulación en amplitud

(AM).

Modulación en frecuencia(FM o FSK: Frecuencyshift keying).

Modulación de fase (PMo PSK: Phase shiftkeying) podemos usarPSK coherente en fase yPSK diferencial.


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Redes – Tema 2 24

Transmisión en Circuitos Publicos Analógicos (III)

Ejemplo de un modem full-duplexa 300 bps con modulación FSK:

a) Espectro de frecuencias.b) Asignación de frecuencias en

EEUU.

c) Asignación de frecuenciasCCITT (ITU-T).


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Redes – Tema 2 25

Transmisión en Circuitos Publicos Analógicos (IV)

Se define la razón de señalización (signalling rate)como el número de veces que un pulso defrecuencia, fase o amplitud constante cambia porsegundo. Se mide en baudios.

Si transmitimos más de dos valores distintos (cuatrou ocho), entonces la razón de bits (bps) es dos o tresveces la razón de señalización.

Pueden combinarse diferentes técnicas de

modulación. Por ejemplo AM-PSK (siguientetransparencia)


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Redes – Tema 2 26

Transmisión en Circuitos Publicos Analógicos (V)

Técnicas de modulaciónalternativas:

a) PM con cuatrocambios de fase.

b) Diagrama de fase

PM.c) AM-PSK.


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Redes – Tema 2 27

Transmisión en Circuitos Publicos Digitales (I)

_

Digitalización de datos analógicos. Técnicas: PAM, PPMy PWM. Su codificación: PCM. Ejemplo a 64Kbps


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Redes – Tema 2 28

Transmisión en Circuitos Publicos Digitales (II)

Digitalización de datos analógicos (companding).


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Redes – Tema 2 29

Codificación digital de datos (I)

Los más utilizados son:

No retorno a cero (NRZ-L). Sencillo de implementar.Tiene componente de continua. Difícil sincronización.

No retorno a cero invertido (NRZI). Robusto ante

cambios de polaridad.Bipolar-AMI: Elimina la componente de continua.Más robusto ante errores. Ancho de banda másestrecho.

Pseudoternario.

Manchester. Asegura la sincronización. Mejor controlde errores. Ancho de banda amplio.

Manchester diferencial.


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Redes – Tema 2 30

Codificación digital de datos (II)


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Redes – Tema 2 31

Codificación digital de datos (III)

Representación del espectro de una misma informacióntransmitida bajo los diferentes sistemas de codificación. El rojocorrespondería a los sistemas “bifase” (Manchester y Manchester

diferencial).


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Redes – Tema 2 32

Transmisión asíncrona y síncrona (I)

Es necesario determinar el principio y el fin de cadabit que se transmite. Esta sincronización se puederealizar de dos formas:

Mediante la transmisión de una señal de reloj por

separado para sincronizar emisor y receptor

(transmisión síncrona).

Proporcionando la sincronización en la propia

señal transmitida (transmisión asíncrona).


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Redes – Tema 2 33

Transmisión síncrona y asíncrona (II)

Transmisión asíncrona


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Redes – Tema 2 34

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) I

DTE (Data Terminal Equipment – equipo teminal de datos): Esel dispositivo de comunicación que genera la información o larecibe. Ejemplos: un PC, un escáner, una impresora.

DCE (Data Circuit-terminating Equipment – equipo terminacióndel circuito de datos): Es el dispositivo de comunicación que se

encarga de traducir los datos a señales adecuadas para latransmisión. Ej: un módem.


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Redes – Tema 2 35

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) II

_

Líneas de control y de señal.


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Redes – Tema 2 36

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) III

ITU-T V24 equi valen te a EIA RS-232-E

Primera especificación: EIA RS-232 en 1962

La actual es la quinta versión (1991)

Especificaciones:

Mecánicas: ISO 2110

Eléctricas: V.28 (establecida en 1993)

Funcionales: V.24 (establecida en 1993)De procedimiento: V.24


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Redes – Tema 2 37

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) IV

V24/EIA-232-E: Asignación de los terminales


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Redes – Tema 2 38

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) V

V24/EIA-232-E: Modos de test


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Redes – Tema 2 39

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) VI

V24/EIA-232-E: Establecimiento de una llamada (I).


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Redes – Tema 2 40

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) VII

V24/EIA-232-E: Establecimiento de una llamada (II).


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Redes – Tema 2 41

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) VIII

V24/EIA-232-E: Establecimiento de una llamada (y III).


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Redes – Tema 2 42

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) IX

V24/EIA-232-E:

Modem nulo.

Cable “null-modem”: Cable DB9-DB9 que internamente presenta esta conexión.

Cable “roll-over”. Cable RJ-45-DB9(transpuesto ) diseñado para conectar un PC a un

puerto denominado “de consola” de un equipo (router, switch) para su configuración.


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Redes – Tema 2 43

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) X

RS-449: Este estándar se usa con las señales eléctricas RS-422/423cuando se necesita una separación mayor entre el DCE y el DTE.

Emplea un conector de 37 patillas.

Cada línea RS-422, al ser diferencial, necesita dos cables.

En la práctica, hay dos especificaciones separadas: RS-422

(balanceada) y RS-423 (no balanceada).

Circuito Receptor Máxima separación (m) Máxima tasa de bits

RS-42310 100 kbps

100 10 kbps1000 1 kbps

RS-42210 10 Mbps

100 1 Mbps1000 100 kbps


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Redes – Tema 2 44

Interfaces (estándares de conexión DTE-DCE) XI


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Redes – Tema 2 45

Medios de Transmisión (I)

Medios de Transmisión Guiados

Hay varios tipos:

UTP (Unshielded Twisted Pairs). Par trenzado simple. Muy usado el de Categoría 5e

STP (Shielded Twisted Pairs). El mejor. Pares y cable apantallados.

FTP o ScTP (Foiled Twisted Pairs). El cable está apantallado.

Par trenzado :

o Aislado independientementeo Trenzado conjuntamenteo A veces “embutido” en un cable. o Normalmente se instala en los

edificios cuando se construyen.


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Redes – Tema 2 46

Medios de Transmisión (II)


Cable coaxial. 75 ohmios para banda ancha50 ohmios para banda base


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Redes – Tema 2 47

Medios de Transmisión (III)


Fibra ópti ca: Esquema general de un enlace óptico.

Los conectores pueden ser: SC (cuadrados, normalmente asociados a fibra

multimodo) o ST (redondos tipo BNC, típicos de monomodo) y las conexionesplanas, en ángulo, PC o ultra.

LED: 850 nm o 1310 nm. LAN

LASER: 1310 nm o 1550 nm. WANFotodiodo PIN

(diodo P-Intrínseco-N)


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Redes – Tema 2 48

Medios de Transmisión (IV)


Fibra ópti ca: Refracción y reflexión de la luz.


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Redes – Tema 2 49

Medios de Transmisión (V)


Fibra ópti ca: Reflexión de la luz en índice discreto.

Apertura numérica de la fibra: seno del “ángulo crítico” a partir del cual el

rayo no se propaga.


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Redes – Tema 2 50

Medios de Transmisión (VI)


Fibra ópti ca: Fibras multimodo gradual y fibras monomodo.

. Buffer: Tubo de plástico vacío o Tubo de plástico de amortiguación estrecha.

Recubrimiento: Una capa de Kevlar o fibra de Aramido y una capa de plástico naranja.


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Redes – Tema 2 51

Medios de Transmisión (VII)


Fibra óptica: Dispersión. Sus causas principales son ladispersión de modo y la dispersión del material.


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Redes – Tema 2 52

Medios de Transmisión (VIII)

Medios de Transmisión GuiadosFibra ópti ca: Efecto de ladispersión enlos distintostipos de fibra.

La atenuaciónse mide con el

OTDR


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Redes – Tema 2 53

Medios de Transmisión (IX)

Medios de Transmisión No Guiados

Microondas terrestres. Usan antenas direccionalesmontadas normalmente en torres. La distancia

máxima entre antenas verifica:

hk d ·14.7 siendo:d = distancia de separación en kilometros.H = la altura de la antena en metros.

k = factor de corrección de la refracción de las microondas conla curvatura de la tierra, tipicamente k=4/3.


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Redes – Tema 2 54

Medios de Transmisión (X)

_


Microondas terrestres. La atenuación viene expresadacomo:

dBen4

log10

2

2

d L

siendo:d = la distancia.λ = la longitud de onda.La frecuencia de emisión determina el ancho de banda y la razón debits que puede utilizarse.

Banda (GHz) Ancho de banda (MHz) Razón de datos (Mbps)

2 7 12

6 30 9011 40 9018 220 274


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Redes – Tema 2 55

Medios de Transmisión (XI)

_


Microondas por satélite: Un satélite es esencialmente una estación que retransmitemicroondas. Entre sus aplicaciones podemos citar:

Difusión de televisión. Transmisión telefónica a larga distancia. Redes privadas.

Los satélites deben ser geoestacionarios (a una distancia de 35784 Km), y estarseparados unos grados para evitar interferencias.

El rango de frecuencias óptimo para la transmisión via satélite es de 1 a 10 GHz. Sinembargo las bandas más usadas son: 4-6 Mhz, 12-14 Mhz y 20-22 Mhz.

La transmisión hacia el satelite y la transmisión desde el satélite se efectúan a frecuencias

distintas, lo que permite una transmisión continúa.


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Redes – Tema 2 56

Medios de Transmisión (XII)

_


Microondas por satélite: Distintas configuraciones de comunicacionespor satélite.


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Redes – Tema 2 57

Medios de Transmisión (XIII)

_


Microondas porsatélite: ConfiguraciónVSAT (Very Small

Aperture Terminal). Esuna técnica de bajo

coste basada en el usode concentradores(hubs), o estacionesque aglutinan el tráficode múltiples usuarios.


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Redes – Tema 2 58

Medios de Transmisión (XIV)

_


Ondas de Radio: A diferencia de las microondas, éstas son

omnidireccionales. No necesitan antenas parabólicas.


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Redes – Tema 2 59

Medios de Transmisión (XV)


Infrarrojos: Las comunicaciones se llevan a cabo mediantereceptores y transmisores que modulan luz infrarroja nocoherente. Los receptores y transmisores deben estar alineados

o pueden aprovechar superficies reflectantes, como el techo deuna habitación.

A diferencia de las microondas, los rayos infrarrojos no puedenatravesar las paredes.

No existen problemas de asignación de frecuencias, ya que enesta banda no se necesitan permisos.


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Redes – Tema 2 60

Introducción y Conceptos Básicos (XIV)

Datos analógicos

(ondas de sonido: voz) Señal analógica

Datos digitales(pulsos de tensión binarios)

Señal analógica(modulada sobre la

frecuencia de la portadora)

Datos analógicos(ondas de sonido: voz)

Señal digital

Datos digitales(un fichero)

Señal digital

Señales digitales: representan datos medianteuna secuencia de pulsos y de tensión.

Señales analógicas: representan datos mediante unaonda electromagnética que varía continuamente.


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Redes – Tema 2 61

Multiplexación (I)

_

La multiplexación consiste en compartir la capacidad de unenlace de datos entre varias estaciones emisoras y/oreceptoras de datos.

Los tipos fundamentales de multiplexación son: _

Multiplexación por división en frecuencias (FDM – Frecuency Division Multiplexing).

Multiplexación por división en el tiempo síncrona (TDM –

Time Division Multiplexing).Multiplexación TDM estadística.


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Redes – Tema 2 62

Multiplexación (II)


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Redes – Tema 2 63

Multiplexación por división en frecuencias (I)

_

Es posible siempre que el ancho de banda útil del medio detransmisión sea mayor que el ancho de banda útil de la señaltransmitida.

Cada señal se modula con una frecuencia portadora distinta,separadas lo suficientemente como para que no se solapen.


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Redes – Tema 2 64

Multiplexación por división en frecuencias (II)


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Redes – Tema 2 65

Multiplexación por división en frecuencias (III)


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Redes – Tema 2 66

Multiplexación por división en el tiempo


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Redes – Tema 2 67

Multiplexació n estadística (I)


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Redes – Tema 2 68

Multiplexación estadística (II) _

Formatos de trama TDM estadística:


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PDH (Jerarquía Digital Plesiócrona): formato de multiplexión que utiliza unatecnología “cuasi-síncrona”. Los datos van precedidos de una cabecera de relleno quepermite una holgura de sincronismo. Para determinar su tamaño se utiliza un sistemade punteros. Esto implica que para extraer un canal hay que demultiplexar todo. En

Europa las velocidades más usuales son E0,E1 y E3(64,2.048 y 34.638 Kbps). Hoy díaesta tecnología está siendo reemplazada por SDH, más rápida.

SDH(Jerarquía Digital Síncrona): formato de multiplexión en el que los equipostransmiten una señal de sincronismo. Está basado en SONET un protocolodesarrollado por Bellcore para aprovechar las ventajas de la fibra óptica. Muy rápida, elnivel mínimo es una trama STM-1, a 155.52 Mbit/s. Los equipos utilizados en fibra

óptica son:- Multiplexores y demultiplexores.- Repetidores de señal.- ADM (Add Drop Multiplexer): extraen e introducen tributarios en el anillo.- Conmutadores: Realizan cross-conexiones entre los flujos de datos.

Algunas definiciones:- Sección: tramo existente entre todo tipo de equipos.

- Línea: tramo existente entre equipos sin contar con los repetidores.- Ruta: conjunto de líneas entre los dos equipos que establecen conexión.

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