COMUNICACION_DE_DATOS

8/2/2019 COMUNICACION_DE_DATOS

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REDES DE DATOSINDUSTRIALES

Ing. Paul Glvez

TELECOMUNICACIN DE

DATOS


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REDES DE DATOS INDUSTRIALES2011

Transmisin de informacin a largasdistancias

En un sistema de comunicaciones se desea:

Rapidez en la entrega de informacin

Integridad de los datos

Seguridad de los datos


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Modelo Bsico de un sistema de

comunicaciones de datos

Fuente Transmisor Sistema detransmisin

Receptor Destino

Informacin

de entrada

Entrada de

datos

Seal

transmitida

Seal

recibida

Informacin

de salida


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Modelo Bsico de un sistema de



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Fuente: genera datos a transmitir

Transmisor: Transforma y codifica la informacinantes de ser transmitida

Sistema de transmisin: elementos necesarios parallevar la informacin al destino

Receptor: admite la seal proveniente del sistema y laconvierte

Destino: recibe y utiliza los datos entregados por elreceptor

Componente de un sistema de



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Conceptos

Datos: Entidades que transportan informacin. Datos analgicos: valores continuos dentro de un

intervalo(sonido, vdeo). Datos digitales: valores discretos (texto, enteros).

Seales: Representacin fsica de los datos. Seales continuas (analgicas) y discretas(digitales).

Transmisin: Comunicacin de datos por

propagacin y procesamiento de la seal. Medios uiados cable y no uiados.


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Transmisin mediante sealesanlogas

Telfono

Modem

Seal Anloga

Seal Anloga

Seal AnlogaModulada con unaFrecuencia portadoraSeal Dgital


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Transmisin mediante sealesdigitales

Codec

Tx Digital

Seal Digital

Seal Anloga

Seal DigitalSeal Digital


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Normalmente una seal est formada por muchasfrecuencias.

Se puede ver como la suma de muchas ondas tiposeno de frecuencias distintas (anlisis de Fourier).

Espectro: rango de frecuencias contenidas en unaseal y su energa.

Ancho de banda absoluto: ancho de banda delespectro.

Ancho de banda efectivo (ancho de banda): bandaconteniendo la mayor parte de la ener a del

Composicin de las seales


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Aunque la seal a transmitir tenga un ancho debanda infinito, es posible limitar el espectro a

transmitir, bajando as los costos, utilizando sistemasde transmisin con anchos de banda menor.

En general:Si velocidad de transmisin = WEl ancho de banda necesario para transmitir lainformacin ser:2W (Hz)

Relacin entre velocidad detransmisin y ancho de banda


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Ej: se necesita transmitir a 2 Mbps, calcular BWnecesario.

Se necesitara un sistema de transmisin con unancho de banda de:4 Mhz

Obs: Si la seal no tiene ruido significativo, se podrausar un ancho de banda

Relacin entre velocidad detransmisin y ancho de banda


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Perturbaciones de la seal:Atenuacin

Atenuacin

La energa de una seal decae con la distancia ,por lo que hay que asegurarse que llegue con lasuficiente energa como para ser captada por lacircuitera del receptor y adems, el ruido debe sersensiblemente menor que la seal original. Paramantener la energa de la seal se utilizanamplificadores o repetidores.


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-

+

A

MPLITUD

EFECTO DE LA DISTORSIN PORATENUACIN

t


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Distorsin de retardo

Debido a que en medios fsicos de transmisin, la velocidad depropagacin de una seal vara con la frecuencia , hayfrecuencias que llegan antes que otras dentro de la mismaseal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia dela seal llegan en instantes diferentes al receptor . Paraatenuar este problema se usan tcnicas de ecualizacin .

La atenuacin vara en funcin de la frecuencia , por lo que lasseales analgicas llegan distorsionadas , lo que lleva a utilizarsistemas que le devuelvan a la seal sus caractersticasiniciales ( usando bobinas que cambian las caractersticaselctricas o amplificando ms las frecuencias ms altas ) .


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Perturbaciones de la seal: Distorsinen fase:

Es el retardo de la seal. Es un fenmenocausado por el hecho de que la velocidad de

propagacin de la seal vara con lafrecuencia. Las seales no se propagan avelocidad infinita, si las distancias a recorrerson muy grandes, pueden ser apreciables losretardos entre emisin y recepcin.

ste efecto es incorregible, aunque a pesar deello, no es uno de los errores msdesagradables. No se retardan todas lasfrecuencias por igual, puede ocurrir que si

existe mucho retardo, se confundan unarmnico con el anterior esto se llama


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Perturbaciones de la seal: Eco

Este efecto proviene de un desajuste de

impedancias (resistencia que se manifiesta enun circuito a una corriente alterna) de algunaparte del circuito, y por una variacin en elndice de refraccin en la fibra ptica y en lascomunicaciones por microondas.

Aparece una seal de las mismascaractersticas que la emitida pero retardada yatenuada en el tiempo. El desajuste deimpedancia se debe al uso en la lnea de

amplificadores, ecualizadores, etc. Puedeexistir eco en el emisor en le rece tor. Para


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Perturbaciones de la seal: Ruido

El ruido es toda aquella seal que se inserta

entre el emisor y el receptor de una seal dada. Hay diferentes tipos de ruido : ruido trmicodebido a la agitacin trmica de electronesdentro del conductor , ruido deintermodulacin cuando distintas frecuencias

comparten el mismo medio de transmisin ,diafona se produce cuando hay unacoplamiento entre las lneas que transportanlas seales y el ruido impulsivo se trata depulsos discontinuos de poca duracin y de

gran amplitud que afectan a la seal


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Perturbaciones de la seal: Relacinseal a ruido (S/N)

Para que un canal de comunicaciones

funcione satisfactoriamente, la seal de salidano deber caer por debajo de nivel especficosobre el nivel del ruido de salida. La diferenciatolerable de nivel entre la seal y el ruidodepende de la naturaleza de la seal que est

siendo transmitida (voz, video o datos ) y deltipo de sistema utilizado (cable metlico, fibraptica o espacio libre). La relacin seal aruido (S/N) y se expresa generalmente endecibles, siendo as:

Relacin seal/ ruido= 10log10(s/n)


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S es la potencia de la seal, tomada como valor medio para laseal transmitida y N es la potencia media del ruido.La potencia de ruido se puede considerar de dos tipos diferentes:primero, las fuentes fundamentales de ruido tales como el ruidotrmico y el ruido de granalla o impacto en los dispositivoselectrnicos ambos tipos de rudos inevitables.

Cuando se trabaja en ingeniera de transmisin, la relacin seala ruido es posiblemente el criterio que se usa con ms frecuencia quecualquier otro, cuando se disea un sistema de telecomunicaciones.


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La relacin seal a ruido expresa, endecibeles (dB), la cantidad en que el nivel dela seal sobrepasa al del ruido dentro de unancho de banda (BW) especfico.

Al revisar el tipo de informacin a transmitir;voz video o datos, se observa que cada unorequiere una relacin seal a ruido (S/N)mnima para satisfacer al cliente usuario ohacer funcionar al equipo de recepcin con un

criterio especfico. Para tal efecto, se puedees eci icar las si uiente relaciones seal a


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En la siguiente figura se presenta una seal de 1

KHZ. Con relacin seal ruido de 10 dB, el nivel deruido es de 5 dBm y el de la seal de 15 dBm.

Ruido

Relacin seal a ruido.

Se

al

dB

m

0

5

10

15

300020001000

(S/R)dB=nivel (seal en dBm) nivel(ruido en dBm)


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Medios guiados

Par trenzado.

Consiste en dos alambres de cobre con un grosor de 1 mmaproximado.Se trenzan con el propsito de reducir la interferenciaelctrica de pares similares cercanos.Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta comn

de PVC (Policloruro de Vinilo) en cables multipares depares trenzados (de 2, 4, 8, ...hasta 300 pares).Aplicaciones: Telefona. RedesA pesar que las propiedades de transmisin de cables depar trenzado son

inferiores a las del cable coaxial, Muy usado por costo,


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Medios guiados

CABLE DE PAR TRENZADO NO APANTALLADO

(UTP, Unshielded Twisted Pair)

Cable de pares trenzados ms simple, sin pantallaadicional.

El conector ms frecuente con el UTP es el RJ45, (entelfonos RJ11)

Es el mas utilizado por costo, accesibilidad y fcilinstalacin.


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Medios guiados

CABLE DE PAR TRENZADO APANTALLADOS(STP, shielded Twisted Pair)

Cada par va recubierto por una malla conductora queacta de apantalla frente a interferencias y ruido elctrico.

Adicionalmente el conjunto de pares va cubierto por otra

pantalla.

Nivel de proteccin a perturbaciones externas es mayor alofrecido por UTP.

Ms costoso y requiere ms instalacin.


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Medios guiados

CABLE DE PAR TRENZADO CON PANTALLA GLOBAL(FTP, Foiled Twisted Pair)

Como en el UTP, sus pares no estn apantallados, pero

dispone de una pantalla global para mejorar su nivel deproteccin ante interferencias externas.

Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.


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Medios guiados

Cable coaxial

Cable formado por dos conductores concntricos.

El conductor central (ncleo) formado por un hilo slido de

cobre (llamado positivo o vivo) (D).

Rodeado por una capa aislante (llamado dielctrico) que losepara del externo (C).

Externo formado por una malla trenzada de cobre o


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Medios guiados

Cable coaxial

Existen mltiples tipos de cable coaxial, cada uno con undimetro e impedancia diferentes.

Se utiliza en redes de comunicacin de banda ancha ycables tambin en redes LAN (banda base).

Velocidades de transmisin en banda base:10 Mbps (10base2)

10 Mbps (10base5)


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Medios guiados

Fibra ptica

Varilla delgada y flexible de vidrio u otro materialtransparente con un ndice de refraccin

Es capaz de concentrar, guiar y transmitir la luz con muy

pocas prdidas incluso cuando est curvada.

Est formada por dos cilindros concntricos:El interior llamado ncleo (material de alta pureza paramnima atenuacin)

El exterior llamado revestimiento (manto) que cubre el


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Estructura Jerrquica de redes de datos

Industriales


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Buses de Campo

Los buses de campo conectan actuadores, controladores,sensores y dispositivos similares en el nivel inferior de laestructura jerrquica de la automatizacin industrial.

Una arquitectura de bus de campo es un sistema abiertode tiempo real. Pero no necesariamente ha deconformarse con el modelo OSI de 7 capas, pues es ms

importante que la conexin sea de bajo coste y altafiabilidad frente a las posibilidades de interconexin aredes generales.


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Buses de Campo

Objetivo: Reduccin y simplificacin del cableado a costade reducir la disponibilidad de la informacin (codificacindigital muestreada en el tiempo y discretizada en su valor).

La informacin se multiplexa temporalmente

Canal bidireccional

Se requiere un procedimiento de acceso de lainformacin al canal Se requiere un mtodo de identificacin de la

informacin transmitida

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