Sistema origen
Sistema destino
Dispositivo De entrada Informacin entrada Datos entrada
Transmisor
Medio de transmisin Seal transmitida Seal recibida
Receptor
Dispositivo De salida Informacin salida
Datos salida
Telecomunicaciones I
RedEs un conjunto de dispositivos autnomos e independientes
conectados entre s para intercambiar informacin Arquitectura de red
(networking architecture) Conjunto de documentos organizados que
describen cada una de las funciones requeridas para la red.
Protocolo Reglas lgicas que los dispositivos deben seguir para
comunicarse
Telecomunicaciones I
Topologa Manera fsica en que se conectan las mquinas Punto -
punto
Telecomunicaciones I
Broadcast
Telecomunicaciones I
LAN Comunidad de dispositivos tale como, PCs, impresoras,
tablets, y servidores coexisistiendo en un medio comn de
comunicaciones y siguiendo un protocolo que regule como es su
acceso al medio; y cada individuo debe tener un identificador nico.
WAN Wide Area Netwok, Red de largo alcance, puede ser miles de
kilmetros. Se necesitan lneas que crucen grandes distancias por
debajo del suelo; estas redes son hechas por services providers MAN
Redes que abarcan una ciudad, no es tan grande como una WAN pro
abarca mas de un edificioTelecomunicaciones I
Modelo OSI
Telecomunicaciones I
Capa Fsica Proporciona la interface fsica a travs de
procedimientos mecnicos y elctricos. Se definen estndares de acceso
al medio, pin-out, voltajes, velocidad, cables. Intercambia bits
entre hosts. Capa de Enlace Define reglas que determinan cuando un
dispositivo puede mandar datos sobre un medio particular. Tambin
define el formato del encabezado que permite a los dispositivos
conectados al medio mandar y recibir datos exitosamente. Hace
correccin de errores. Su unidad es frame
Telecomunicaciones I
Capa de Red Define 3 grandes funciones: direccionamiento lgico,
ruteo y define caminos a travs de la red. Los conceptos de ruteo
define como los dispositivos (generalmente routers) mandan paquetes
a su destino final. Direccionamiento lgco define como cada
dispositivo tiene una direccin que puede ser usada en el proceso de
enrutamiento. Su unidad es el paquete. Capa de Transporte Se enfoca
en elementos relacionados a la entrega de datos a otra computadora.
Distingue entre aplicaciones de capas superiores, establece
comunicacin entre aplicaciones, define el control de flujo,
proporciona correccin de errores. Su tarea es proporcionar
transporte confiable y costeable de datos desde la mquina de origen
hasta la mquina destino independiente de la red fsica en uso.
Telecomunicaciones I
Capa de Sesin Define como empezar, controlar y terminar las
conversaciones (llamadas sesiones) entre host. Esto incluye el
control y administracin de mltiples mensajes bidireccionales para
que las aplicaciones puedan ser notificadas si solo algunas series
de mensajes estn completos. Capa de Presentacin Su propsito
principal es definir y negociar los formatos de datos, para su
administracin, intercambio, despliegue y control de datos. Tales
como texto ASCII, binario, JPEG. La encripcin tambin es definido
como un servicio de la capa de presentacin Capa de Aplicacin Provee
la interface entre el software y cualquier aplicacin que necesite
comunicarse fuera de la computadora en la que reside la aplicacin.
Tambin define el proceso de la autentificacin Telecomunicaciones
I
Beneficios del concepto de capa - Menos Complejo: El modelo
descompone los modelos en pequeas partes -Interfaces estandares:
Las definiciones entre cada capa permite a los vendedores crear
productos para competir en una funcin dada. - Fcil de aprender -
Fcil de desarrollar: Reduce la complejidad, permite el cambio de
programas de forma sencilla y el desarrollo de productos es ms
rpido. - Interoperabilidad multivendor: Permite que convivan
equipos de mltiples marcas en la misma red. - Ingeniera modular: Un
vendedor puede escribir programas de las capas superiores y otro
vendedor hacer programas que implementen las capas inferiores.
Telecomunicaciones I
Encapsulacin de OSI OSI define procesos por los cuales las capas
superiores piden servicios de la capa inmediata inferior. Para
proveer estos servicios, la capa inferior encapsula los datos detrs
de un encabezado (header). Los datos encapsulados reciben el nombre
de PDU (Protocol data unit). Un PDU representa los bits que
incluyen headers de esta capa, as como sus datos. OSI nombra Capa x
PDU, siendo la x el nmero de cada capa. Todas las capas a excepcin
de la fsica definen un header, con los datos de la siguiente capa
encapsulados detrs del header.La capa 2 define un header y un
trailer (final)
Telecomunicaciones I
TCP/IP Define una larga coleccin de protocolos que permiten a
las computadoras comunicarse, el detalle de estos protocolos estn
en documentos llamados RFCs (Requests for Comments) Tiene 4 capas:
Aplicacin Transporte IP Acceso a Red
Telecomunicaciones I
Capa de aplicacin TCP/IP Provee servicios a la aplicacin de
software corriendo en una computadora. No define a la aplicacin si
no los servicios que la aplicacin necesita, como la capacidad de
transferir un archivo en el caso de HTTP. Es decir la capa de
aplicacin provee una interface entre el software corriendo en la
computadora y la red. La aplicacin mas popular es un web
browser.
Red TCP/IP Dame tu home page Aqu est el archivo Juan Servidor de
Web Jos Web BrowserTelecomunicaciones I
En este ejemplo se utilizan dos protocolos: HTTP y HTML
HTTP Header: Obten home.htm HTTP OK Contenido home.htm
Juan Servidor de Web
Jos Web Browser
En realidad el header incluye un cdigo de regreso, que indica si
lo pedido se puede servir, por ejemplo cuando la pgina no ha sido
encontrada se recibe un HTTP 404 not found
Telecomunicaciones I
Capa de Transporte TCP/IP Consiste en dos opciones principales
de protocolo: Transmission Control Protocol (TCP) Utiliza un
mecanismo para garantizar la entrega de datos, proporcionando
correccin de errores utilizando acknowledgments (acuses de recibo).
Y tambin realiza control de flujo para evitar congestionamiento en
la red User Datagram Protocol (UDP) No proporciona retransmisin ni
control de flujo, sin embargo utiliza menos bytes y no retrasa la
transferencia de datos como TCP, por lo que la VoIP y el video lo
utilizan
Telecomunicaciones I
Capa de Internet TCP/IP Esta definido por IP (Internet Protcol)
define las direcciones para que cada dispositivo tenga una IP
diferente. IP define el proceso de ruteo, as los dispositivos
llamados routers pueden escoger a donde mandar los paquetes de
datos para que sean entregados en el destino correcto. Jose 2.2.2.2
R2 R1 Juan 1.1.1.1 R3 IP define las direcciones lgicasDestino
1.1.1.1 Fuente 2.2.2.2Telecomunicaciones I
HTTP GET TCP IP TCP HTTP GET HTTP GET
Capa de Acceso a la red TCP/IP Define los protocolos y el
hardware requerido para entregar los datos a travs de una red
fsica, incluye los estndares de cableado, encabezado y trailers. En
esta capa esta Ethernet. Muchas personas describen esta capa como
dos, la capa de enlace y fsica. Encapsulacin en TCP/IPDatos TCP
Datos IP LH IP TCP Datos TCP Datos Bits LT
Telecomunicaciones I
OSI Aplicacin Presentacin Sesin Transporte Red Enlace Fsica
TCP/IP
Aplicacin Transporte Internet Acceso a RedTelecomunicaciones
I
Capa Fsica: Transmisin de seales Seal: Informa o avisa algo, es
una variacin de corriente elctrica que se utiliza para transmitir
informacin. Caractersticas: - Est en funcin del tiempo -
Frecuencia: Nmero de repeticiones del periodo por segundo -
Amplitud: Altura o profundidad de la onda - Desfasaje - En las
seales continuas no hay interrupcin de la seal - Seal discreta toma
un nmero finito de valores - Una seal peridica repite su forma en
el tiempo
Telecomunicaciones I
Seales Digitales Velocidad de modulacin (Vm): Es el nmero de
pulsos que una seal digital ejecuta por segund Vm: No. De
bits/Tiempo Velocidad de transmisin: Es el nmero de bits que se
envan o reciben por segundo en un sistema de transmisin de datos,
independientemente de si los mismos contienen informacin o no.
Velocidad de transferencia de datos: Cantidad de datos transportado
de un lugar a otro en un tiempo dado, medido en bits por segundo
Capacidad de un canal: Es la velocidad de transmisin mxima que se
puede alcanzar en el canal. Esta limitado por el ancho de banda
Ancho de banda: Rango de frecuencias de transmisin que puede
enviarse por un medioTelecomunicaciones I
Obstculos en la transmisin Ruido: Es una funcin de influencias
exteriores que agrega caractersticas a la seal. - Intermodular: 2
frecuencias se suman y la suma interfiere con otra - Crosstalk
(Diafona): Campo magntico que envuelve a la otra - Impulso: Cambios
abruptos generados por agentes ajenos a la lnea de transmisin -
Trmico, Gaussiano, Blanco: Excitacin de las molculas por
temperatura y es inevitable Atenuacin es una funcin de resistencia
del medio, el cual reduce el nivel de la seal, es una funcin
logartmica por lo tanto se mide en decibeles. Distorsin: Es una
funcin del medio que impide diferentes componentes de
frecuencias
Telecomunicaciones I
Repetidores Los repetidores son puestos en el cable cada cierto
intervalo para evitar las dificultades asociadas con la distancia
excesiva. Se pone a una distancia donde la seal original pueda ser
todava reconocida, a pesar de los efectos de la atenuacin,
interferencia y distorsin, y la seal se regenera y el largo del
cable se extiende.
repeater
Telecomunicaciones I
Modo de Operacin Simplex: Existe un solo canal unidireccional:
el origen puede transmitir al destino pero el destino no puede
comunicarse con el origen Half-Duplex: Existe un solo canal que
puede transmitir en los dos sentidos pero no simultneamente.
Full-Duplex: Existen dos canales, uno para cada sentido; ambas
estaciones pueden transmitir y recibir a la vez
Telecomunicaciones I
Medios de Transmisin Las caractersticas y calidad de la
transmisin de datos estn determinados por la naturaleza de la seal
y por la naturaleza del medio. Existen medios guiados y medios no
guiados. En el caso de los medios guiados , el medio determina las
limitaciones de la transmisin. Y para medios no guiados es el
espectro o banda de frecuencias de la seal producida por la antena
transmisora la que determina las caractersticas de la
transmisin.
Telecomunicaciones I
Medios Guiados Par trenzado (twisted pair) Descripcin: Consiste
en 2 alambres de cobre aislados puestos en un patrn regular
espiral. El trenzado de los alambres minimiza la interferencia
electromagntica entre los pares. Usos: Sistemas telefnicos y LANs
Caractersticas de transmisin: Los pares de alambres pueden usarse
para transmitir seales digitales y analgicas. Para seales analgicas
se requieren amplificadores cada 5 o 6 Km para seales digitales se
usan repetidores cada 2 o 3km . Es susceptible a interferencia y
ruido
Telecomunicaciones I
UTP (Unshield Twisted Pair) Es el cable comnmente utilizado en
Ethernet, cuenta con 2 o 4 pares de cables. Como los cables son
delgados y quebradizos, el cable tiene un recubrimiento flexible de
plstico para sostener el cable. Cada alambre de cobre
individualmente tiene una cubierta de plstico para prevenir que se
rompa y cada una tiene diferente color para identificarla. El cable
tpicamente termina en un conector RJ-45. El cual tiene 8 posiciones
en donde se pueden insertar los 8 alambres del cable, llamados pin
positions
Telecomunicaciones I
Cable coaxial Descripcin Un alambre duro, aislado, con una capa
de conductor y despus otra de aislamiento. Usos: Distribucin
televisiva, LANs, telefona. Caractersticas de transmisin: Tiene
mayor ancho de banda que el par trenzado debido a su construccin
concntrica es mucho menos susceptible a la interferencia y ruido.
Se utiliza en transmisin de seales digitales y analgicas.. Es
propenso a la atenuacin y al ruido nter modular.
Telecomunicaciones I
Fibra Optica Descripcin: Consiste en fibras de vidrio delgado
que puede llevar informacin dentro de frecuencias en un espectro
visible de luz. Una fibra ptica tpica consiste en una hebra de
vidrio llamada ncleo (core). Alrededor del core est una capa
concntrica de vidrio llamada cladding. El diametro del ncleo
normalmente es de 62.5 microns (1micron = 10-6 metros) y el de
cladding de 125 microns. Se recubre con plstico, llamada
jacket.
Telecomunicaciones I
Una caracterstica de la fibra ptica es la refraccin. El ncleo
refracta la luz y la gua al cable y el cladding refleja la luz y no
deja que se escape. Modos de Transmisin ptica Step Index: Tiene un
ncleo grande donde los rayos de luz tienden a rebotar, reflejando
en el cladding, dentro del ncleo. Esto causa que los rayos tomen el
camino mas largo o corto a traves del nucleo. Como resultado la luz
llega al receptor en diferentes tiempos. Se usan LED de luz
Telecomunicaciones I
Grade Index: Tiene un cambio en el indice de refractario del
ncleo. Esto causa que el rayo de luz se adapte al camino del ncleo.
Se usa luz LED.
Simpel mode: Tiene indices diferentes para el cladding y el
core. El rayo de luz pasa a travs del ncleo con pocas reflexiones
del cladding. Single mode es usada para una sola operacin de fuente
de luz. Requiere laser y el ncleo es muy pequeo de 9 microns
Telecomunicaciones I
Ventajas de Fibra ptica: inmunidad al ruido, seguridad, gran
capacidad de Ancho de banda, no es corrosiva, distancias ms largas
que el cobre, mas pequea y liviana que el cable de cobre
Desventajas: La vibracin fsica puede aparecer como una seal con
ruido, arco limitado del arco del cable, difcil de empalmar
Comparacin de Medio Guidados Data rate Par trenzado 4 Mbps Ancho
de banda 3 MHz Distancia entre repetidores 2-10 km 1-10 km 10-100
kmTelecomunicaciones I
Cable coaxial 500 Mbps 350 MHz Fibra ptica 2 Gbps 2 GHz
Medios no guidado Los medios no guiados son aquellos donde la
seal de datos viaja a travs del aire. Son clasificados por el tipo
de propagacin de onda. Radio Frecuencia Hay tres tipos de
propagacin de Radio Frecuencia (RF) - Onda terrestre: Sigue la
curvatura de la Tierra, puede llevar frecuencias hasta de 2 Mhz.
Ejemplo AM - Ionosfrica: Rebota en la Ionosfera de la Tierra. Opera
en frecuencias de 30-85 Mhz, ya que depende del clima y la hora. -
Lnea de vista (LOS): La estacin que recibe debe de ser vista por la
transmisora. Esta limitada por la curvatura de la tierra para las
estaciones de tierra (100km: horizonte a horizonte). Ejemplos FM,
microondas y satliteTelecomunicaciones I
La Radio Frecuencias estn en un rango de 300 Khz a 10 GHz. Las
redes inalmbricas actuales o WLANs usan radio frecuencias que son
radiadas en el aire de una antena y crean ondas de radio. Estas
ondas pueden ser absorbidas, refractadas o reflejadas por paredes,
agua o metal, resultando en una perdida de seal.
Telecomunicaciones I
Las bandas de radiofrecuencias son regulados por los gobiernos,
las radiofrecuencias utilizadas en las WLAN son de acceso pblico
(2.4Ghz y 5Ghz), en casi todos los pases. En Mxico las
radiofrecuencias son reguladas por la Secretara de Comunicaciones y
Transportes (SCT) por su organismo Comisin Federal de
Telecomunicaciones (COFETEL)
Telecomunicaciones I
Espectro Electromagntico Es el conjunto de longitudes de onda de
todas las radiaciones electromagnticas
Nombre Gamma Rays X-Rays Ultra-Violet Light Visible Light
Infrared Light EHF - Extremely High Frequencies SHF - Super High
Frequencies UHF - Ultra High Frequencies VHF - Very High
Frequencies HF - High Frequencies MF - Medium Frequencies LF - Low
Frequencies VLF - Very Low Frequencies VF - Voice Frequencies ELF -
Extremely Low Frequencies
Frecuencia (Hertz) 10^19 + 10^17 7.5 x 10^15 4.3 x 10^14 3 x
10^11 30 GHz 3 GHz 300 MHz 30 MHz 3 MHz2 300 kHz 30 kHz 3 kHz 300
Hz 30 Hz
Ejemplos
Radar Satellite & Microwaves UHF TV (Ch. 14-83) FM & TV
(Ch2 - 13) Short Wave Radio AM Radio Navigation Submarine
Communications Audio Power Transmission
Microondas Es en lnea de vista. La estacin transmisora debe
tener contacto visible con la estacin receptora. Esto limita la
distancia de las estaciones, tpicamente debido a la curvatura de la
tierra es solo de 50 km. Debe haber repetidoras para que la seal de
datos pueda saltar e ir a travs del pas. Las microondas operan a
altas frecuencias de 3 a 10Ghz; esto les permite llevar gran
cantidad de datos. Usos: Telecomunicaciones de largo alcance
Desventajas: Atenuacin por objetos slidos, reflejadas por
superficies planas y refractadas por la atmsfera
Telecomunicaciones I
Satelites Son transponders (unidad que recibe en una frecuencia
y retransmite en otra) puestos en orbita geoestacionaria (3600km de
la superficie de la tierra) sobre el ecuador. En este punto la
fuerza de gravedad y la centrifuga estn en equilibrio y se
cancelan
Telecomunicaciones I
El uplink es el transmisor de datos al satelite. El downlink es
el receptor de datos. Uplinks y downlinks son llamadas estaciones
de tierra. La huella es la sombra en donde el satlite puede
transmitir.
Telecomunicaciones I
Las longitudes de onda largas pueden recorrer grandes distancias
y atravesar obstculos, pero cuanto mayor sea la frecuencia (y por
tanto, menor la longitud de onda), ms fcilmente pueden detenerse
las ondas. Las Bandas mas utilizadas en los sistemas de satlites
son:
Banda L Banda C
1.53-2.7 Ghz Downlink 3700-4200 Ghz Uplink 5.925-6.425 Ghz
Gran longitud de onda Geoestacionarios Longitud de onda mediana,
grandes cantidades de datos
Poca capacidade transmisin Transmisin punto-punto Mayor
potencia, antenas mas grandesTelecomunicaciones I
Banda ku Downlink 11700-12200 G Uplink 14000-14500 Ghz
Codificacin de datos - Datos Digitales sobre seales analgicas se
necesita modular y lo hacen los MODEMS. - Datos Digitales sobre
seales digitales: dos alternativas: - La seal consiste en 2 niveles
de voltaje para representar los dos valores binarios. - Los datos
se codifican para producir una seal digital con propiedades
deseadas. - Datos analgicos sobre seales digitales, se codifican
por medio de CODEC
Telecomunicaciones I
Modem Los datos son codificados modulando una de las tres
caractersticas de la seal: amplitud, frecuencia o fase o alguna
combinacin de estas.
Telecomunicaciones I
Modems Todos los modems utilizan una combinacin de tcnicas de
modulacin para transmitir multiples bits por baudio. Multiples
cambios de amplitud y fase son combinados para transmitir muchos
bits por simbolo QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) usa mltiples
cambios de fases por simbolo
Telecomunicaciones I
Datos Digitales en seales digitales La seal digital es una
secuencia discreta de pulsos de voltajes. La duracin del bit, es el
tiempo que toma el transmisor en emitir el bit Puntos a considerar
es el timing del bit, recuperacin de la seal, sensible al ruido Non
Return- to-Zero (NRZ) Estos cdigos utilizan dos niveles de voltajes
diferentes (uno positivo y otro negativo) como los elementos de la
seal para los dos dgitos binarios. NRZ-L (Level) Un voltaje para el
0 y otro para 1, generalmente es un nmero negativo y uno positivo.
Un pulso es un elemento de seal, el voltaje es constante durante la
duracin del bit. Es difcil de coordinar entre el receptor y
transmisor, es utilizado para distancias cortas ej.
Modem-computadora
Telecomunicaciones I
NRZ-I (Invert on ones) Cuando hay un 1 existe una transicin de
seal al principio del bit (puede bajoalto o alto-bajo), cuando hay
un 0 no existe transicin de seal. Es un esquema de codificacin
diferencial, la seal se codifica comparando la polaridad del
elemento de la seal adyacente, es ms robusto 0 1 0 0 1 0 0 1 0
Telecomunicaciones I
Cdigos Bi-Phase Requieren por lo menos una transicin por tiempo
de bit y puede tener hasta dos transiciones. La mxima velocidad de
modulacin es el doble que en NRZ y se necesita mayor ancho de
banda. Ventajas: Sincronizacin- con una transicin predecible por
bit y el receptor puede sincronizarse en la transicin. Correccin de
errores, la falta de una transicin esperada puede ser utilizada
para detectar errores
Telecomunicaciones I
Bipolar AMI Cuando existe un 1 se alterna +1/2, -1/2 voltaje y
cuando hay 0 e voltaje es 0. No puede haber dos seales altas
juntas. Tiene el mismo problema que NRZI con una larga cadena de 0s
Manchester Es uno de los ms utilizados en LAN. Agrega un reloj al
mensaje para ser utilizado en el lado receptor. Siempre va a haber
una transicin de la seal del mensaje en medio del tiempo del bit.
Lo que ocurre en el borde depende del estado del bit anterior y no
siempre se produce una transicin. Si un 1 lgica se define como una
transicin media de bajo a arriba y un 0 es una transicin media de
arriba a bajo.
Telecomunicaciones I
El primer paso es establecer el ancho de banda utilizado. Despus
se puede determinar el intervalo medio del bit como del periodo del
ancho de banda. Ej 4kHz, esto da un periodo de 1/f= 1/4000 =
0.00025s o 250 microseg. Dividido en 2 es 125 microseg (T). Se
codifica: 11000101. El mtodo ms sencillo es utilizar un timer que
expire en un intervalo T. Tambin se necesita un mtodo para seguir
que periodo de bit estamos mandando
En Ethernet un 0 es una transicin de alto voltaje a bajo voltaje
a la mitad de 1/10,000,000th de segundo.
Telecomunicaciones I
Manchester diferencial La transicin a la mitad del intervalo del
bit es solo para cronometrar. En un 1 no hay transicin al principio
del intervalo del bit, en el 0 hay transicin al principio del
intervalo del bit. La velocidad de modulacin es del doble que la
velocidad de datos (ancho de banda) por lo que es ineficiente en
aplicaciones de larga distancia. Lo ocupa token ring.
Telecomunicaciones I
Telecomunicaciones I
Datos Analgicos a Seal Digital Pulse Code Modulation (PCM) Una
seal puede ser reconstruida por una muestra tomada en: Intervalos
de tiempo regulares A una velocidad ms alta que dos veces la
frecuencia ms alta significativa La conversin tiene tres etapas
Muestreo de la amplitud de la seal (pulsos PAM) Digitalizacin de
la amplitud de la seal (pulso PCM) Codificacin de los
bitsTelecomunicaciones I
La cuantizacin de los pulsos PAM introduce una cuantificacin de
errores sin permitir recobrar el pulso original. Todo el rango de
la amplitud de la onda analgica se divide arbitrariamente en un
serie de valores estndar (niveles siempre estn dados en algn valor
de potencia de 2) A mayor nmero de niveles usados , mas cercana ser
la aproximacin PCM utiliza una codificacin no lineal, reduce la
distorcin Introduce un error de cuantificacin (o ruido): Una
diferencia entre el valor original de la amplitud muestreada y el
valor aproximado correspondiente a la escala
seleccionada.Telecomunicaciones I
Delta Modulation Consiste en comparar una sucesin de pulsos de
amplitud los cuales son crecientes mientras la amplitud de esta
sucesin se encuentra por debajo de la amplitud dada y es
decreciente cuando la amplitud de los pulsos de muestreo supera la
amplitud de la seal.
Telecomunicaciones I
Como la modulacin delta aproxima la seal X(t) mediante una
funcin escalonada lineal, el cambio de la seal debe se
relativamente lento en comparacin con la tasa de muestreo. Este
requerimiento implica que la seal debe ser sobremuestreada, es
decir muestreada al menos cinco veces mayor que Nyquist. Sobrecarga
de pendiente: Cuando la velocidad de cambio es muy grande se tiene
lo que se denomina sobrecarga de pendiente, puede reducirse
aumentando la altura de los escalones. Ruido granular: este es el
resultado de la utilizacin de un escaln de altura muy grande en
tramos donde la seal tiene poca variacin. El ruido granular puede
reducirse disminuyendo la altura de los escalones. La seal obtenida
no ser la seal transmitida, sino que en su lugar se transmite una
sucesin de dgitos binarios los cuales slo indican la polaridad de
los escalones.Telecomunicaciones I
La secuencia binaria se puede usar en el receptor para
reconstruir la funcin escalera obtenida durante el muestreo de la
seal original. La seal reconstruida puede suavizarse mediante un
procedimiento de integracin o mediante un filtro pasa bajos que
genere una aproximacin analgica a la seal analgica de entrada. La
principal ventaja de la modulacin delta con respecto a la modulacin
de pulsos codificados es que es sencilla de implementar. No
obstante en general con la modulacin de pulsos codificados se
consigue una mejor relacin seal ruido que con una modulacin
delta.
Telecomunicaciones I
Multiplexacin (multiplexing) Proceso que permite la transmisin
de la informacin procedente de varias fuentes sobre un mismo canal
fsico. Reduce el nmero de cables requeridos para conectar mltiples
sesiones. Una sesin es considerada ser una comunicacin de datos
entre dos dispositivos. La operacin de los multiplexojers (MUXs) es
transparente para las computadoras, no interfiere con el flujo de
datos.
Telecomunicaciones I
FDM Frequency Division Multiplexing Muliplexacin por divisin en
frecuencias El Ancho de banda til del medio, excede al ancho de
banda requerido por lo canales. Cada seal es modulada a una
frecuencia portadora diferente Las frecuencias portadoras estn
separadas para evitar que las seales de informacin se sobrepongan
(overlap) se utiliza guard-band (mas banda de frecuencia) El canal
es reservado aunque no haya datos. Ej. 3 terminales cada una
requiere un ancho de banda 3kHz y 3000 Hz de guard-band, la
Terminal 1 se le asignar el canal ms bajo de frecuencia 03kHz, a la
terminal 2 el siguiente canal de frecuencia de 3.3. kHz 6.3 kHz y a
la terminal 3 se le asignara el canal de frecuencia final 6.6
kHz-9.6kHz El ancho de banda aumenta
Telecomunicaciones I
Telecomunicaciones I
FDM no requiere que todos los canales terminen en un solo lugar.
Los canales pueden ser extrados utilizando tcnicas de multi-drop,
las terminales pueden estar en diferentes lugares dentro del
edificio o ciudad. AT&T diseo una jerarqua de esquemas FDM y
otro por la ITU-T - Grupo 12 canales de voz (c/u 4kHz), rango de
60kHz a 108 kHz - Supergrupo 60 canales de, FDM de 5 grupos de
seales sobre portadoras entre 420kHz y 612kHz - Grupo maestro: 10
Super grupos en AT&T 5 en ITU-T
Telecomunicaciones I
TDM Time Division Multiplexing Es una tcnica donde un muestreo
de tiempo para cada canal es insertado en la trama de datos. Cada
canal es muestreado en su turno y despus la secuencia es repetida.
El periodo de la muestra tiene que ser lo suficientemente rapido
para muestrear cada canal de acuerdo al teorema de Nyquist (2x la
frecuencia mas alta) y debe ser capaz de muestrear todos los otros
canales dentro del mismo periodo de tiempo. Cada canal tiene su
espacio de tiempo (ranuras de tiempo, timeslots) asignado sin
importar si la terminal esta siendo utilizada o no. Otra vez para
las estaciones transmisoras y receptoras parece como si tuvieran
una sola lnea conectadolas. Todas las lneas se originan en un lugar
y terminan en un lugar. TDM es mas eficiente, ms fcil de operar,
menos complejo y ms barato que FDM.
Telecomunicaciones I
Mltiples seales digitales se mezclan en el tiempo Velocidad de
transmisin del medio excede a la velocidad de las seales digitales
a transmitir. Los timeslots no tienen que ser iguales para todas
las fuentes
Telecomunicaciones I
Control del Enlace en TDM No hay cabecera ni cola propias de una
comunicacin sincrnica No se necesita un protocolo de control de
enlace Flow Control (control de flujo) - la velocidad en la lnea
del multiplexor es fija - Si un canal receptor no puede recibir
datos, los otros deben poder seguir recibiendo - La fuente
correspondiente debe ser detenida - Esto deja slots vacos Control
de errores - Los errores son detectados y manipulados, esto se hace
en cada canal individuamente
Telecomunicaciones I
STDM Statistical Time Division Multiplexing Utiliza dispositivos
inteligentes capaces de identificar cuando una terminal est ociosa.
Solamente se asigna tiempo cuando es requerido. Esto quiere decir
que ms lneas pueden estar conectadas al medio de transmisin, por
que este dispositivo estadstico compensa por el tiempo ocioso
normal en las lneas de comunicacin de datos.. Los multiplexores de
STDM proveen capacidades adicionales tales como compresin de datos,
prioridad de lnea, compartir puertos, deteccin automtica de
velocidad. Velocidad de la lnea multiplexada es menor que la suma
de las velocidades de las lneas de entrada Puede haber problemas
durante los perodos picos Solucin: Buffers de entrada para absorber
temporalmente el exceso de datos de entrada Mantener el tamao de
los buffers al mnimo para reducir el retardoTelecomunicaciones
I
Wavelength Division Multiplexing Mltiples rayos de luz a
diferentes frecuencias Viajando en una fibra ptica Es una forma de
FDM Cada color de luz (longitud de onda) lleva informacin de un
canal diferente. Sistemas comerciales de 160 canales de 10 Gbps
estn ahora disponibles Alcatel 256 canales a 39.8 Gbps cada uno
10.1 Tbps, sobre 100 km Un nmero de fuentes generan haces de luz a
diferentes frecuencias Los multiplexores consolidan las fuente de
transmisin en una misma fibra Amplificadores pticos incrementan
todas las longitudes de onda Demultiplexores separan los canales en
el destino Principalmente en el rango de 1550 nm
Telecomunicaciones I
Sonet /SDH Synchronous Optical Network (ANSI) Synchronous
Digital Herarchy (ITU-T) Jerarqua de seal Synchronous Transport
Signa level 1 (STS-1)lu Optical Carrier level 1 (OC1) 51.84 Mbps
Puede llevar una sola seal DS-3 o un gruo de seales de velocidades
inferiores Mltiples STS-1 se combinan en una seal STS-N Sonet ITU
Vel Mbps Vel de info. util STS-3/OC-3 STM-1 155.52 150.336
STS-12/OC-12 STM-4 622.08 601.344 STS-48/OC-48 STM-16 2,488,32
2,405,376 192 64 9,953,28 9,621,504
Telecomunicaciones I
Timing Timing se refiere como el sistema receptor sabe que
recibi el empiezo de un grupo de bits y el final del grupo de bits,
adems de velocidad y duracin. Dos esquemas son usados
frecuentemente: Transmisin asncrona y sincrona. Modos de
transferencia: Serial: Una transferencia secuencial de bits a travs
de un solo cable Paralela: Transferencia simultanea de un grupo de
bits a travs de mltiples cables. Transmisin asncrona manda solo 1
carcter a la vez. Un carcter es una letra del alfabeto o nmero o
carcter de control. Antes de cada carcter est un bit de comienzo y
al final de cada carcter hay un bit o mas de alto (stop bits). El
receptor puede sincronizar su reloj al principio de cada
carcter.
Telecomunicaciones I
Transmisin sincrona manda paquetes de caracteres a la vez. Cada
paquete es precedida de un frame de comienzo (start frame) que es
utilizada para decirle al sistema receptor que un paquete de
caracteres estn llegando y sincronizar el reloj interno de la
estacin receptora (dos tipos de sincronizacin reloj, puede estar en
la seal, y datos). El paquete tambin tiene end frames para indicar
el final del paquete. El paquete puede contener hasta 64000 bits.
Ambos frames de comienzo y final tienen una secuencia especial de
bit que la estacin receptora reconoce para indicar el comienzo y
final del paquete. El frame de start y end pueden tener solo 2
bytes cada uno.
Telecomunicaciones I
La transmisin asincrona es simple y barata de implementar. Es
utilizada principalmente en puertos seriales y conexiones de
dial-up. Requiere bits de comienzo final, esto agrega un alto
overhead. Por ejemplo cada byte de datos, agrega 1 bit de comienzo
(start) y 2 bits de paro (stop) 11 bits son necesarios para
transmitir 8. Se utiliza en velocidades de transmisin baja
tipicamente hasta 56 kbps. La transmisin sncrona es ms mas
eficiente ya que solo 4 bytes (3 frames de start y 1 byte deframe
de paro) son requeridos para transmitir hasta 64 kbits. Es ms
dficil y caro de implementar. Es utilizado en comunicaciones de
velocidades de transmisin altas: Ethernet puede ser de 56 kbps a
100Mbps. Compara una transmisin de 10Kbyte (10Kbytes=80kbits)
Asincrona: Agreaga3 bits por cada byte 80 Kbits +30kbits =110 kbits
Eficiencia = data transmitidas/total de datos manados x 100 =80/110
x100=73% Sincrona: Agraga 4 bytes por todo el paquete de datos de
10Kbyte 80 kbits +32 bits =80,032Kbits =99,96%Telecomunicaciones
I
Las caractersticas electricas asociadas a la capa fsica de OSI
son: -Velocidad de transmisin (bits/sec) -Niveles de voltage
-Codificacin de lnea -Retardo de propagacin Las caractersticas
mecnicas asociadas a la capa fsica de OSI son: -Tipo de conector
-Tipo de cable y tamao - Longitud del cable -Topologa
Telecomunicaciones I
Capa de Enlace Es la responsable del formato y control de frame,
control de errores, control de flujo, administracin de enlace,
transparencia (informacin de control no se confunda con los datos.
Acceso al enlace (link) encapsula el datagrama en frame, agregando
header y trailer Implementa canal de acceso si el medio es
compartido Utiliza las direcciones fsicas usada en el header para
identificar fuente y destino Acceso confiable entre dos
dispositivos fsicamente conectados. Se logra con acknowledgments
(reconocimiento) y retransmisiones Esto provoca overhead, por lo
que los enlaces con poco margen de error no incluyen una entrega
confiable dentro de la capa de enlace (enlaces como fibra coaxial y
UTP) Control de flujo El tiempo entre el transmisor y
receptorTelecomunicaciones I
Deteccin de errores errores causados por la atenuacin de la seal
y ruido El receptor detecta la presencia de errores. (poniendo bits
de deteccin de errores en el frame y haciendo que el nodo receptor
haga una revisin de errores, usualmente es ms sofisticado que el de
las capas de transporte y red y se implementa en hardware) Manda al
transmisor peticin de retransmitir o descarta el frame Correccin de
errores El receptor identifica y corrige el error del bit sin pedir
retransmisin Comunicacin half-duplex y full-duplex.
Telecomunicaciones I
Clasificacin de los protocolos de enlace Los protocolos de
enlace pueden describirse y clasificarse por medio de: Formateo de
mensajes Mtodo de control de lnea Mtodo de manejo de errores
Procedimiento de control de flujo
Telecomunicaciones I
Formato de mensajes Asncrono: Son simples, utilizados en las PCs
Sincrono orientado a bytes: Usan las mismas cadenas de bits y bytes
para representar caracteres de datos y de control. Los protocolos
de byte usan un formato en el cual los campos de control ocurren en
lugares variables dentro del frame. Sincrono orientado a bit: Los
protocolos ms avanzados usan el enfoque orientado a bit. Aqu los
bits de control son nicos y no pueden ocurrir en la secuencia de
datos. Logran transparencia de cdigos
Telecomunicaciones I
Comunicacin Asincrona L as comunicaciones o transmisiones
asncronas mandan caracteres uno a la vez delimitados por un bit de
empiezo y 1 o 2 bits de paro. Start/stop bits El propsito del bit
de empiezo es notificar a la estacin receptora que un nuevo carcter
esta llegando. Tpicamente los datos se muestran movindose de
izquierda a derecha. El MSB (Most Significan Bit) es enviado
primero y el LSB (Least Significant Bit) es mandado al ltimo El
propsito de los bits de paros es indicar el final de los datos. En
la transmisin asncrona, los caracteres son enviados individualmente
con un periodo de silencio entre ellos. La transmisin asncrona
requiere que la estacin transmisora y la receptora tengan relojes
individuales free-running (relojes autnomos) operando a la misma
frecuencia. Free-running significa que el reloj no estn amarrados.
Se deben poner de acuerdo a la velocidad que se
transmite.Telecomunicaciones I
Los relojes estn sincronizados por lo que los bits estn
igualmente espaciados y son iguales las muestras recibidas que los
transmitidos
Si el reloj del receptor est en una frecuencia ms alta (menor
periodo) las muestras van a estar ms juntos.Telecomunicaciones
I
El nmero de bits por carcter mas comn es el formato de 8-bit,
donde se utilizan 7 bits de datos y el 8th bit es el bit de paridad
(parity bit), reservado para propsitos de revisin de errores. Este
tipo de revisin de errores se llama Parity Checking. Even parity
(Paridad par) Bit seleccionado para proporcionar un nmero par de 1s
en la transmisin. Si el nmero de 1s en los datos es par el parity
bit esta puesto en 0. Odd parity (Paridad impar): Cuenta los 1s en
los datos para ver si el total es un nmero impar. Si el nmero de 1s
es impar el bit de paridad esta puesto en 0 None Esta desabilitado
ASCII (American Standard Code for Information Interchange 128 carct
o ext 256) y EBCD utilizan este tipo de formato. Las estaciones
deben acordar en el tipo de paridad antes de transmitir.
Generalmente se configura en los parmetros de comunicacin: 8n1 (8
datos de bit, sin paridad, 1 bit de stop) o 7e2(7 de datos, paridad
par, 2bits de paro)Telecomunicaciones I
Paquete Genrico Sincrono
Preamble: Al inicio de cada trama va haber una secuencia de
octetos para informar a la estacin que recibe que un nuevo paquete
esta llegando y sincronizar el reloj del receptor con el del
transmisor. Tiene un patrn de bit especifico Campo de direccin:
Consiste en la direccin fuente y/o destino. Estn en hexadecimal y
se toman del firmware de las tarjetas de interface de red. Campo de
Control; Se utiliza para indicar el tipo de informacin que se est
enviando como datos. El propsito es identificar si la trama es de
control o de datos. Tambien se puede utilizar para dar el
tamao.Telecomunicaciones I
Data: Es la informacin que se va a transmitir, puede tener tamao
fijo (donde si la informacin es mas pequea se rellena con 0s para
llegar al tamao) o puede ser variable CRC/Frame Check
Sequence(FCS): Contiene un nmero de revisin de errores que el
destino puede utilizar para verificar que el paquete este sin
errores. CRC es abreviacin para Cyclic Redundancy Checking. El
Frame Check Sequence tpicamente incorpora una revisin de 32 bit de
CRC Cuando cada paquete es enviado, la fuente calcula un nmero de
revisin para los datos utilizando un algoritmo predeterminado. El
resultado de este clculo se agrega a la trama en el campo de FCS.
En el destino, la misma operacin se realiza y el resultado es
comparado con la secuencia de FCS transmitida. Si el resultado
generado en el destino es igual al FCS, entonces se asume que el
frame no tiene errores a nivel bit.
Telecomunicaciones I
End Frame Delimiter: Es una serie de octetos que tienen un patrn
especifico de datos que identifica el final del frame.
Telecomunicaciones I
Mtodo de Control de Lnea Tres tipos de enlace: -point-to-point
(un solo cable, ejem ppp, slip) -Consiste en un solo transmiisor en
un extremo del enlace y un solo receptor del otro extremo
-Broadcast (medio compartido, ej Ethernet, WLANs) -Puede tener
mltiples nodos transmisores y receptores, todos conectados en un
mismo canal de broadcast, donde cada nodo en el canal recibe una
copia de todos los frame enviados, existe el problema de coordinar
el acceso -Switched (switched ethernet, ATM) -Es un enlace directo
que permite acceso dedicado mltiple y simultaneo a la LAN por tanto
permite transmisin simultanea.
Telecomunicaciones I
Multiple Access protocols Un solo canal de comunicacin
compartido Dos o mas transmisiones simultneas por los nodos:
Interferencia o colisiones Solo un nodo puede mandar exitosamente a
la vez Protocolos de Acceso mltiple -Algoritmo distribuido que
determina como las estaciones comparten el canal (determina cuando
pueden transmitir las estaciones -Debe utilizar el medio mismo para
controlarlo. -Caracteristicas -Sincrono o asncrono -Informacin
necesaria acerca de las otras estaciones -Robustez (errores de
canal) -Performance (desempeo)
Telecomunicaciones I
Tres clases -Partiendo el canal - Dividir el canal en pequeas
partes (timeslots, frequency) - Asignar piezas al nodo para uso
exclusivo -Acceso Aleatorio - Permite colisiones -Recobra las
colisiones -Tomando turnos -Coordina el acceso compartido para
evitar colisiones El objetivo es que estos sean eficientes, justos,
simples y decentralizados
Telecomunicaciones I
Protocolo de particin de Canal CDMA = Code Division Multiple
Access (Mltiple acceso por divisin de cdigos) Utilizado en los
canales de broadcast inalmbricos (celular, satlites) Un cdigo
asignado para cada usuario Todos los usuarios comparten la misma
frecuencia pero cada un tiene su propio cdigo para codificar los
datos, llamada secuencia chipping, (seal que cambia mas rpido que
los datos originales Seal codificada = datos originales x secuencia
chipping Permite que varios usuarios existan y transmita
simultneamente con una interferencia mnima
Telecomunicaciones I
Protocolos de Acceso Aleatorio - Cuando un nodo tiene un paquete
que mandar Lo transmite a la velocidad completa del canal R No se
coordinan entre los nodos antes de mandar informacin -Si dos o mas
nodos transmiten al mismo tiempo existen colisiones cada nodo
involucrado transmite el frame hasta que pase sin colisin No lo
transmite inmediatamente si no que espera un tiempo aleatorio -Los
protocolos de acceso aleatorio especifican: Como detectar las
colisiones Como recuperarse de las colisiones -Ejemplos del
protocolos de acceso random -ALOHA -Slotted ALOHA -CSMA y
CSMA/CDTelecomunicaciones I
ALOHA data
ack
i=1 While (i
