Fisica Aplicada Telecomunicaciones 2c211y

Fisica Aplicada a las Telecomunicaciones

Apunte1

1

Comunicaciones de Datos Objetivo: 

Conocer y comprender los conceptos fundamentales de la transmisión de datos y telecomunicaciones en los aspectos análogo y digital.

Apunte1

2

Unidades Temáticas  1.- Comunicaciones electrónicas: Introducción,

Medios de Transmisión.  2.- Sistemas de Comunicación Digital:Técnicas de Codificación, Muestreo, Modulación/Demodulación, PAM, PPM, M,etc. Ruidos en Sistemas de Comunicaciones, Conversión A/D y D/A, Multiplexación.  3.- Redes de Computadores: Introducción, Definición, Modelo ISO/OSI, Topología, elementos de interconexión de redes, arquitectura, Protocolos.  4.- Redes industriales de Campo Apunte1

3

Sistema de Evaluación:  3 Certámenes:  Bibliografía: 

 



Comunicaciones y Redes de Computadores, William Stallings, 6ta. Edición Redes de Computadores, Andrew S. Tanenbaum Redes de Computadoras, Internet e Interredes, Douglas E. Comer Internet

Apunte1

4

Introducción La comunicación se lleva a cabo a través de transmisión de señales eléctricas, las cuales deben ser lo más rápidas y eficientes posible. Objetivo de los Sistemas de Transmisión: Transportar una corriente de bits o señales análogas desde una máquina fuente a una destino Apunte1

5

Introducción Cualquier medio físico de transporte de señal está sujeto a ciertas restricciones, en particular que se pierde intensidad en la señal a medida que se difunde. El número de cambios de estado de la línea por segundo se conoce como baudio. Esto no corresponde a los bits/s (o bps), puesto que usualmente se codifican varios bits en cada estado (según el número de estados diferentes de la línea: con 8 estados puedo transmitir de a tres bits a la vez). Apunte1

6

Introducción El ancho de banda de la línea indica cual es la banda de frecuencias que soporta la línea, esto limita seriamente la capacidad de bits/s que se pueden transmitir. Por ejemplo, en una línea telefónica, solo se transmite un rango audible y generable por la voz humana, esto da una frecuencia máxima de unos 3000 Hz. Usando codificación binaria normal, no hay como llegar a más de 9600 bps. Se mejora usando codificaciones diferentes en varias frecuencias a la vez (multiplexar). Apunte1

7

Modelo de un Sistema de Comunicaciones Fuente 

Genera la data a ser transmitida

Transmisor 

Convierte los datos en señales transmitibles, codificándolas.

Sistema de Transmisión 

Sistema que transporta la señal, puede ser una línea o una compleja red

Receptor 

Convierte la señal recibida en datos

Destino 

Recibe datos enviados Apunte1

8

Modelo de un Sistema de Comunicaciones

ETD/DTE DCE/ETCD ETD/DTE ETD/DTE: Equipo Terminal de Datos ETCD/DCE: Equipo Terminal de Circuito de Datos

DCE/ETCD 9

Tareas claves en la comunicación Utilización del Sistema de Transmisión: Uso eficaz Interfaces Generación de la señal de manera que se pueda propagar por el medio, para ser recepcionada en forma correcta. Sincronización: Determinar inicio y término de la comunicación y duración de cada dato. Gestión de intercambio: Acuerdo de función de cada elemento Apunte1

10

Tareas claves en la comunicación Detección de error y corrección Direccionamiento y encaminamiento: Identificación de cada equipo y rutas a seguir según destino. Recuperación ante fallas del Sistema de comunicación Formato de los datos o mensaje enviado Seguridad istración de red Apunte1

11

Ejemplo simple Sistema de Comunicación

Apunte1

12

Transmisión Análoga Modem Medio Transmisión Modem

Apunte1

13

Transmisión Digital DTU

Medio Transmisión

Apunte1

DTU

14

Capa 1: Medios de Transmisión Es el camino físico entre el transmisor y el receptor La información se transmite por cables al variar alguna propiedad física, como el voltaje o la corriente. En una transmisión se debe tomar en cuenta las características:    

Eléctricas Mecánicas Medio de Transmisión Procedimiento de Transmisión. Apunte1

15

Definiciones Medio Físico 



guiado: por ejemplo: par trenzado, fibra óptica No guiado:por ejemplo: aire, agua, vacío

Apunte1

16

Definiciones Enlace Directo 

Sin dispositivo intermedio

Punto a Punto  

Enlace Directo Sólo 2 equipos comparten el enlace

Multi-punto 

Más de 2 dispositivos comparten el enlace Apunte1

17

Definiciones Simplex 

Transmisión sólo en una dirección,  ejemplo: Televisión

Half duplex 

En ambas direcciones, pero no al mismo tiempo  ejemplo: Transmisiones de radio

Full duplex 

En ambas direcciones al mismo tiempo  ejemplo: teléfono Apunte1

18

Definiciones Full Duplex: 



En muchas aplicaciones se requiere que los datos fluyan asincrónicamente en ambos sentidos simultáneamente (Tx dúplex). El conductor G es la conexión de tierra o retorno de señal. El terminal T es el de Tx, el R es el de Rx de datos.

Apunte1

19

Definiciones Velocidad en Baudios: Es la velocidad que se mide según el número de cambios de niveles que experimenta una señal o símbolos, determinando la capacidad necesaria de un canal dado. (Velocidad en Baudios= 1/ Ts, donde Ts: Tiempo duración de un Símbolo) Apunte1

20

Definiciones Transmisión Serial: 

La información es transmitida secuencialmente por un cable

Transmisión paralela: 

Varios bits son transmitidos en forma simultánea, por diferentes cables, uno por señal.

Apunte1

21

Frecuencia, Espectro y Ancho de Banda Conceptos en el dominio del tiempo 

Señal continua  La intensidad de la señal varía suavemente en el tiempo,

sin discontinuidades



Señal Discreta  La intensidad de la señal se mantiene constante durante

un intervalo de tiempo, tras el cual cambia a otro valor constante



Señal periódica  Poseen un patrón que se repite en el tiempo  s(t + T) = s(t)



Señal no periódica  No existe patrón que se repita en el tiempo Apunte1

22

Señal Continua y Señal Discreta

Apunte1

23

Señales Periódicas

Apunte1

24

Señal Sinusoidal Amplitud Peak (A) 

Máxima intensidad de la señal

Frecuencia (f)    

Velocidad de cambio de la señal Hertz (Hz) o ciclos por segundo Period = tiempo para una repetición (T) T = 1/f

Fase () 

Posición relativa de la señal en el tiempo Apunte1

25

Señales Sinusoidales

Apunte1

26

Longitud de Onda Distancia ocupada en un ciclo Distancia entre 2 puntos correspondiente a la misma fase en dos ciclos consecutivos  

Asumiendo la señal de la velocidad v   = vT  f = v  c = 3*108 ms-1 (velocidad de la luz en el espacio)

Apunte1

27

Conceptos en el Dominio de la frecuencia Una señal puede estar compuesta de muchas frecuencias, es decir por varias componentes de señales sinusoidales Tal como lo da el análisis en la Serie de Fourier

Apunte1

28

Conceptos en el Dominio de la frecuencia Serie de Fourier: 

Si g(t) es una función periódica, ésta se puede representar como una suma finita de senos y cosenos, según la Serie de Fourier de la siguiente manera:

g(t) = ½ * c +an sen(2nft) + bncos(2nft) Donde f= 1/T frecuencia fundamental y: g(t)sen(2ft)dt an= (2/T)*

c= (2/T)* g(t)dt

bn= (2/T)* g(t)sen(2ft)dt Apunte1

29

Suma de Component es de Frecuencias Diferentes

Apunte1

30

Dominio de la Frecuencia

Apunte1

31

Espectro y Ancho de Banda Espectro 

Conjunto de frecuencias que contiene la señal

Ancho de Banda absoluto 

Ancho del espectro

Ancho de Banda efectivo  Banda estrecha donde se concentra la mayor energía de la señal  Normalmente llamado Ancho de Banda Componente continuo (DC) 

Componente de frecuencia cero Apunte1

32

Conceptos en el Dominio de la frecuencia Si se envía una señal digital por medio de una Serie de Fourier, al perderse algunas armónicas componentes de la señal o disminuir su intensidad, sólo provoca que la señal resultante disminuya en amplitud, pero no se distorsiona. Generalmente, como los canales de transmisión tienen un Ancho de Banda limitado, con una frecuencia de corte (fc), siempre parte de las componentes se perderán. Las componentes que no se atenúan van desde 0 a fc.

Apunte1

33

Señal con componente continua

Apunte1

34

Velocidad de Transmisión y Ancho de Banda Cualquier Sistema de Transmisión está limitado a una banda de frecuencias Esto limita la velocidad de los datos que pueden ser transportados

Apunte1

35

Transmisión y Ancho de Banda Tasa de envío máxima de un canal: 

Tiempo para transmitir un bit depende de la forma de codificación,como de la velocidad de transmisión.

Teorema de Nyquist: Máxima tasa de envío de un canal de ancho de banda B, para una señal con N niveles discretos, según el teorema de Nyquist es: Velocidad máxima= 2Blog N



²

En condiciones ideales.

Apunte1

Bits/seg

36

Transmisión y Ancho de Banda Teorema de Shannon: Si el canal tiene ruido, y S/N, es la relación Potencia de Señal/Potencia Señal ruido en decibeles, el teorema de Shannon determina que: Velocidad máxima= B*log (1 + S/N) Donde: B= Ancho de Banda S/N=10log(S/N) decibeles 

Apunte1

37

Transmisión de Data Análoga y Digital Datos 

Entidad capaz de transportar información

Señales 

Representaciones eléctricas o electromagnéticas de los datos

Transmisión 

Comunicación de datos mediante la propagación y procesamiento de las señales

Apunte1

38

Datos Análogos 

Valores continuos dentro de un intervalo.

Digital 

Valores discretos

Apunte1

39

Señales Forma que los datos se propagan Análoga  

Varía continuamente Se transmite por diferentes medios  cobre, fibra óptica, espacio

  

Ancho Banda de la voz 100Hz a 7kHz Ancho Banda del Teléfono 300Hz a 3400Hz Ancho Banda del Video 4MHz

Digital 

Use 2 componentes DC Apunte1

40

Datos y Señales La transmisión de los datos puede ser:  Análoga, para lo cual, se necesitan equipos moduladores y demoduladores, que transformen la señal digital a análoga (Modems).  Digital: Se utilizan equipos intermedios llamados DTU (Data Terminal Unit) que adecuan la señal digital a transmitir según las características de la transmisión y la codificación a utilizar. Apunte1

41

Datos y Señales Usualmente se utilizan señales digitales para datos digitales y señales análogas para datos análogos Se puede utilizar señales análogas para llevar datos digitales 

Modem

Se pueden utilizar señales digitales para llevar datos análogos 

Compact Disc

Apunte1

42

Señales Análogas llevando datos digitales y análogos

Apunte1

43

Señales Digitales llevando datos análogos y digitales

Apunte1

44

Transmisión Análoga Las señales análogas pueden ser transmitidas independientemente del contenido Pueden ser datos digitales o análogos Se atenúan con la distancia Usa amplificadores para reconstruir la señal También amplifica el ruido Apunte1

45

Transmisión Análoga Cuando se desea transmitir una señal digital por un medio análogo, se debe convertir de una señal a otra por medio de equipos Moduladores y Demoduladores ( Modems). La señal se puede modular según diversos estándares, donde algunos de ellos son: 



Modulación FM: Se varía la frecuencia de la señal cada vez que se transmite un bit, según el valor de éste ( 1 ó 0). Modulación AM: Se varía la amplitud de la señal cada vez que se transmite un bit, según el valor de éste ( 1 ó 0).

Problema de estas modulaciones. Sólo un bit por período de la señal.

Apunte1

46

Transmisión Análoga Transmisión Análoga: 

Modulación por fase (PM): Se varía la fase de la señal según los bits a transmitir. En este caso, se pueden enviar varios bits, en un ciclo, al significar un desfase la representación de un número binario de 2, 3 ó más bits. Todo depende de la cantidad de división de los ángulos de los desfases permitidos. Apunte1

47

Transmisión Digital Dependiente del contenido de la señal Distancia de transmisión limitada ya que se atenúa o varía por el ruido y la dispersión Utiliza repetidores, los que reciben la señal, regenera el patrón de unos y ceros y retransmite, evitando la atenuación El ruido no se amplifica o es no acumulativo Apunte1

48

Transmisión Digital Las señales recibidas desde un terminal, no son moduladas, sino se transmiten directamente a través de un canal digital, usando codificaciones (códigos de línea) que permitan disminuir las pérdidas de información y sincronizar ambos DCE. Apunte1

49

Ventajas de la Transmisión Digital Tecnología digital:  

Bajo costo (LSI, VLSI, ULSI, WSI, SOC) Integridad de los datos: Al utilizar repetidores en lugar de amplificadores, logra grandes distancias en líneas con menor calidad

Utilización de la capacidad  

Gran ancho de banda con enlaces económicos Alto grado de multiplexación utilizando técnicas digitales

Seguridad & Privacía 

Encriptación

Integración 

Los datos digitales o análogos son tratados y procesadas de forma similar

Apunte1

50

Perturbaciones en la Transmisión La señal recibida puede ser distinta a la transmitida Señales análogas: Alteraciones aleatorias que degradan la calidad de la señal Señales digitales: bits erróneos Estos errores se producen por   

Atenuación y distorsión de la atenuación Distorsión de retardo Ruido

Apunte1

51

Atenuación La energía de la señal disminuye con la distancia Respecto a la potencia de la señal recibida:  

Debe ser suficiente para ser detectada Para ser recibida sin error, debe ser mucho mayor que el ruido

La atenuación aumenta en función de la frecuencia Apunte1

52

Distorsión del retardo Característica sólo de los medios guiados La velocidad de propagación varía con la frecuencia de la señal, lo que produce que las diferentes componentes en frecuencia llegarán en tiempos distintos al destino, produciendo distorsión de la señal (desplazamiento en fase)

Apunte1

53

Ruido Señales no deseadas que se insertan entre el transmisor y receptor Ruido térmico  

Agitación térmica de los electrones Uniformemente distribuido en el espectro de frecuencias: Ruido Blanco

Ruido de Intermodulación 

Señales que aparecen y son la suma o la resta de señales de frecuencia original que comparten el medio Apunte1

54

Ruido Crosstalk o diafonía 

Una señal de una línea es captada por otra

Ruido Impulsivo 



No continuo y compuesto por pulsos irregulares de corta duración y gran amplitud Pueden producirse por ejemplo por interferencias electromagnéticas Apunte1

55

Capacidad del canal Velocidad de los datos  

En bits por segundo Velocidad a la cual los datos pueden ser transmitidos

Ancho de Banda  

En ciclos por segundo o Hertz Dependiente del medio de transmisión Apunte1

56

Interfaz RS232-C Esta interfaz se caracteriza por utilizar comunicación asíncrona, la cual es aquella en que el transmisor y el receptor no necesitan coordinarse para transmitir los datos. Es útil para fuentes que transmiten datos ocasionalmente. La norma RS 232 de la EIA (V.34) se ha convertido en la más difundida para la transferencia de caracteres entre un computador y su teclado, su terminal, un ratón o su módem, en forma serial. Un carácter consta, en general, de 7 bits. La transmisión serial es de 1 bit tras el otro. La norma establece que los voltajes a ser transmitidos son + 25 V (típico + 15 V), y el nivel mínimo de recepción es de + 3V (entre + 3V el receptor no puede establecer con claridad el dato)

Apunte1

57

Interfaz RS232-C La transmisión es asíncrona a nivel de caracteres, teniendo un mecanismo de sincronización a nivel del bit. Para que sea posible la transferencia de bits, el Tx y el Rx deben acordar el tiempo de duración de un bit. Para que el Rx se percate del inicio y término de una Tx, se ocupa un bit de inicio y un bit de parada. El bit de inicio corresponde a un bit 0 extra a los datos. El bit de parada corresponde a un 1. Si la línea está “ociosa” sin transmisión de caracteres, el nivel para este estado es 1. Apunte1

58

Interfaz RS232-C En esta interfaz un 1 = -15 Volts, 0 = 15 Volts, la transmisión del carácter 1011010 sería , por ejemplo:

Apunte1

59

Interfaz RS232-C 





La comunicación que se realiza a través de esta interfaz es Full Duplex, teniendo, entre todos sus pines, los conectores necesarios para la comunicación. Así el conductor G ( pin 7) es la conexión de tierra o retorno de señal. El terminal T ( pin 2) es el de Tx, el R (pin 3) es el de Rx de datos. Los números en ( ) corresponden al DB-25

Apunte1

60

Interfaz RS232-C Con RS-232 podemos lograr velocidades de hasta 20 Kbps y longitud máxima de 15 metros de cable.

Existe un estándar que mejora el RS-232-C 

Son 3 estándares en uno:  Interfaces mecánica, funcional y de procedimientos es

el RS-449  Interfaz eléctrica: 



TX Desbalanceada: RS-423-A (Tierra común, similar a RS232-C) TX Balanceada: RS-422-A (sin tierra común, 2Mbps, 60 m, 37 pin)

Apunte1

61

Ejemplo: X.21 Es una recomendación del ITU que especifica la manera en que el computador del cliente y el proveedor de servicios de portadoras digitales deben comunicarse. Es parte del Protocolo X.25 El conector físico tiene 15 pines, pero no todos se utilizan. La conexión es full duplex, con velocidades de 9600 bps a 64 Kbps Apunte1

62

Resumen Medios Físicos: Guiados y no guiados Para medios físicos guiados el medio por el cual se transmite la información es importante Para medios no guiados el ancho banda dado por la antena es el importante Las claves en la transmisión son la velocidad de los datos y la distancia Apunte1

63

Factores determinantes en el diseño Ancho de Banda 

Gran Ancho de Banda da la posibilidad de una mayor velocidad de transmisión de datos

Deterioro en la Transmisión  

Atenuación Interferencia

Apunte1

64

Capa 1: Medios de Transmisión Medios Magnéticos Alambre de cobre  Par trenzado  Cable coaxial Fibra de vidrio (fibra óptica) Enlaces Inlámbricos

Apunte1

65

Espectro electromagnético

Apunte1

66

Medio Magnético Es una forma de enviar datos desde un lugar a otro, almacenándolos en algún medio magnético (disco, cinta,etc.) y luego despachar la información por alguna vía terrestre o aérea. Es útil cuando la información a transmitir es de un gran volumen, ejemplo: respaldo servidores, donde la cantidad de ancho de banda que se necesita es alto. Apunte1

67

Medio Magnético Ventaja: Gran Ancho de Banda  Bajo Costo 

Desventaja: 

Retardo

Apunte1

68

Alambres de Cobre Muchas redes de computadores usan el cobre como medio conductor de las señales eléctricas por razones de costo y conductividad. La selección del tipo de conductor se realiza  maximizando el ancho de banda,  minimizando las interferencias y  manteniendo un costo razonable  el par trenzado es económico  el coaxial tiene mayor BW Apunte1

69

Par trenzado Aplicaciones   



Medio físico más común Red Telefónica Dentro de edificios: Para las PBX, tendido telefónico interno Para redes de área local (LAN)

Apunte1

70

Par trenzado Para lograr un retardo menor en la transmisión, que los medios magnéticos se utilizan los cables de cobre, uno de los cuales es el Par trenzado. Par trenzado: 2 pares de cobre aislados, cubiertos de material aislante de polietileno, por lo general de 1 mm de espesor, trenzados en forma helicoidal.

Apunte1

71

Par trenzado El propósito de torcer los alambres es reducir la interferencia eléctrica (interferencia de los campos electromagnéticos) de los pares cercanos. Generalmente se colocan varios pares de alambres trenzados en un envoltorio común. El paso de trenzado es diferente para cada par para así reducir las interferencias aún más. Apunte1

72

Par trenzado Características de la transmisión: 

Análogo 



Digital 

   

Ej:Amplificadores cada 5km a 6km Ej:Repetidores cada 2km or 3km

Distancia limitada Ancho de Banda limitado Velocidad de datos limitada Susceptible a interferencia y ruido Apunte1

73

Par trenzado Existen diferentes tipos de pares trenzado, dependiendo del ancho de banda que soportan, lo que lo da el diámetro, el blindaje y la calidad de los alambres utilizados. Permiten transportar señales análogas y digitales. Está restringido a 4 pares. Apunte1

74

Par trenzado Las diferentes categorías de Par telefónico existente en el mercado son: 

 





Categoría 1: Este tipo de cable esta especialmente diseñado para redes telefónicas, es el típico cable empleado para teléfonos por las compañías telefónicas. Alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps. Categoría 2: De características igual a Categoría 1. Categoría 3: Ancho de Banda: 16 Mhz, Largo del torcido de 7.5 cm to 10 cm. Utilizado en telefonía. Categoría 4: Esta definido para redes de PC´s tipo anillo como Token Ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps. Categoría 5 : Ancho de Banda: 100 Mhz (soporta redes de 100 Mbps y también de 155 Mbps), largo del torcido de 0.6 cm a 0.85 cm. La atenuación del cable de esta categoría viene dado por esta tabla referida a una distancia estándar de 100 metros:

Apunte1

75

Par trenzado 

 



 

Categoría 5E (D): Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y las interferencias. Ancho de Banda 100 MHz (Soporta Gigabit Ethernet y ATM (622 Mbps)) Categoría 6 (E): Ancho de Banda 250 MHz, soporta 1000 Mbps. Categoría 6ª (Fa): Ancho de Banda 500 MHz, soporta 10000 Mbps=10Gbps. Categoría 7 o Nivel 7:Ancho de Banda 600 Mhz. Soporta Ethernet Gigabit Ethernet a 100 mtrs. Este estándar es el Fa con conector diferente. Similar a ISO 11801 y ISO/IEC 61935 definen categoría C,D,E y F TIA 568 C definen Categoría 5e, Cat 6, Cat 6A

• Tabla resumen:

Apunte1

76

Par trenzado 

Categoría 6:  Es un estándar desarrollado para Gigabit Ethernet  El cable contiene 4 pares de cable de cobre trenzado, al igual

que estándares de cables de cobre anteriores. Aunque la categoría 6 está a veces hecha con cable 23 mm, esto no es un requerimiento; la especificación ANSI/TIA-568-B.2-1 aclara que el cable puede estar hecho entre 22 y 24 mm, mientras que el cable cumpla todos los estándares de testeo indicados. Cuando es usado como un patch cable, Cat-6 es normalmente terminado con conectores RJ-45

Apunte1

77

Par trenzado Los tipos de cable par trenzado son:  Unshielded Twisted Pair (UTP): Cable de par trenzado no apantallado formado por 4 pares trenzados individualmente y entre sí de cable de cobre de calibre AWG 24, de 100  de impedancia y aislamiento de polietileno; es el más universalmente utilizado.  Cable telefónico normal  Más Barato  Más fácil su instalación  Suceptible a interferencias electromagnéticas

Apunte1

78

Par trenzado Shielded Twisted Pair (STP) Cable de par trenzado apantallado formado por 4 pares trenzados individualmente y entre sí de cable de cobre de calibre AWG 22, de 150  de impedancia y aislamiento de polietileno reforzado, incorpora una capa de pantalla formada por una lámina de papel metálico y un trenzado de hilo de cobre alrededor del cable interior, que lo protege de las interferencias electromagnéticas o "ruidos“, es más caro y díficil de manejar (grueso, resistente).

Apunte1

79

Par trenzado Cable FTP (Foiled Twisted Pair) Par Trenzado

Encintado o cable de par trenzado apantallado mediante un folio de aluminio/ mylar e hilo de cobre para drenaje. Está formado por 4 pares trenzados individualmente y entre sí de cable de cobre de calibre AWG 24 de 100  de impedancia con aislamiento de polietileno.Es una solución intermedia entre el cable UTP y el STP. El cable FTP posee un apantallamiento que rodea cada par, con lo que se reduce la interferencia entre pares, aparte de un apantallamiento del conjunto de pares. Este tipo de cable ha sido hasta ahora poco usado, aunque en la actualidad las nuevas exigencias de la normativa europeas sobre emisiones radioeléctricas están imponiendo su uso cada vez más.

Apunte1

80

Par trenzado Cable SFTP (Shielded + Foiled Twisted Pair). Idéntico al anterior, pero con mejor apantallamiento al añadir una trenza de cable de cobre sobre la pantalla de aluminio del cable FTP. También en 100  de impedancia. Su uso es mucho más restringido a aplicaciones en entornos muy polucionados electromagnéticamente (ambientes industriales agresivos). Apunte1

81

Par trenzado Existen varias opciones de aplicación en el estándar 802.3 que se diferencian por la velocidad, tipo de cable y distancia de transmisión: 









10Base-T: Cable de par trenzado con una longitud extrema de 500 mts a una velocidad de 10 mbps. 1Base-5: Cable de par trenzado con una longitud extrema de 500 mts a una velocidad de 1 mbps. 100Base-T:  ( Ethernet Rápida) Cable de par trenzado estándar que soporta velocidades de 100 mbps y que utiliza el método de   CSMA/CD. 1000BaseT: Cable de par trenzado nuevo estándar que soporta velocidades de 1000 mbps y utiliza los 4 pares para Tx. 100VG-Anylan: Estándar Ethernet que soporta velocidades de 100 Mbps utilizando un nuevo método de por prioridad de demandas sobre configuraciones de cableado par trenzado. Apunte1

82

Par trenzado Ventajas:     

Bajo costo Gran Ancho de Banda y distancia Fácil instalación y mantención Gran difusión en el mercado Diferentes aplicaciones y escalabilidad

Desventajas:   

No inmune al ruido electromagnético. Menor Ancho de Banda Menor Distancia Apunte1

83

Cable Coaxial Alambre de cobre rígido como núcleo, rodeado de material aislante o dieléctrico (generalmente plástico), seguido por un conductor con un tejido fuertemente trenzado, el cual se cubre con una envoltura protectora de plástico. La construcción y blindaje del cable coaxial le confieren una buena combinación de elevado ancho de banda y excelente inmunidad al ruido

Apunte1

84

Cable Coaxial Aplicaciones:  

Medio más versátil Distribución de Televisión  TV Cable



Transmisiones de largas distancia y gran capacidad en telefonía  Puede llevar 10,000 canales de voz simultáneamente  Está siendo reemplazado por la fibra óptica



Cortas distancias en links de computación  Local area networks

Apunte1

85

Cable Coaxial Características de la Transmisión: 

Análogo  Amplificadores cada pocos km  Permite mayores frecuencias, sobre 500MHz



Digital  Repetidores cada 1km  Permite grandes velocidades de datos pero

con restricciones respecto a los repetidores y conexionado Apunte1

86

Cable Coaxial Existen 2 tipos de cable: 



Uno utilizado en transmisión de señales en redes de área local (señales digitales) con una impedancia de 50 Ώ. Y otro utilizado para la transmisión de señales análogas como telefonía o TVCable, con una impedancia de 75 Ώ. Apunte1

87

Cable Coaxial Ventajas: 



Las tasas de transmisión son altas, pudiendo alcanzar de 1 a 2 Gbps en cables de 1 Km. Por su composición tiene una buena inmunidad al ruido.

Desventajas:   

Mayor costo Difícil instalación por su poca flexibilidad. Alta tasa de fallas en redes de computadores Apunte1

88

Cable Coaxial Tx en Banda Base: 



 

Se utiliza para implementación de redes de área local (ej: 10Base2) Es usual la codificación Manchester o Manchester diferencial. Posee impedancia de 50 Ώ. La conexión se realiza por conectores BNC, y en las bifurcaciones se utilizan uniones T o vampiros

Apunte1

89

Cable Coaxial Tx en Banda Ancha: 

 



Sistema de Cableado muy utilizado en la Televisión por Cable La TX análoga llega a 450 Mhz a 100 Km. El espectro se divide en canales de 6 Mhz para: TV, Data (Cable Modem), Telefonía, Audio CD. Cubren un área mayor, por lo cual se necesita la modulación por señales análogas. Apunte1

90

Cable Coaxial Tx Banda Ancha: 

Para lograr largas distancias se utilizan amplificadores analógicos, para reforzar la señal en forma periódica, en los cuales se puede transmitir señales sólo en una dirección.

Apunte1

91

Cable Coaxial 

Resumen:  10Base-5: Cableado coaxial (tipo RG 5) con una

longitud extrema de 500 mts. Utilizando sistemas de transmisión en banda base.  10Base-2: Cableado coaxial (tipo RG-58 A/U) con una longitud extrema de 185 mts. Utilizando sistemas de transmisión en banda base.  10Broad-36: Cableado coaxial (tipo RG58 A/U CATV) con una longitud extrema de 3.600 mts. Utilizando métodos de transmisión en banda ancha

Apunte1

92

Cable Coaxial Tx Banda Ancha: 

Para transmitir en ambas direcciones, se utilizan dos métodos:  Sistemas de Cable Dual: 2 cables que corren en paralelo, el

dispositivo head-end (raíz del árbol de los cables) es el encargado de transferir al otro cable.  Sistema Cable Sencillo: Asigna bandas de frecuencias

diferentes para transmitir y recibir, es el head-end, quien cambia la señal de una banda a otra. Ejemplo: Sistema Subdividido: 5 a 30 Mhz, tráfico entrante y 40 a 300 Mhz, tráfico saliente; Sistema dividido por la mitad: banda entrada : 5 a 116 Mhz, banda salida: 168 a 300 Mhz.

Apunte1

93

Fibra Optica La fibra de vidrio delgada, de diámetro inferior a 250 m se recubre de un forro plástico que la proteje y permite doblarla sin romperla. Atenuaciones muy bajas (< 0,02 dB/km) Sin interferencias electromagnéticas

Apunte1

94

Fibra Optica Beneficios 

Gran capacidad  Velocidades de transmisión de datos de

cientos de Gbps   

Tamaño y peso pequeño Baja atenuación No le afecta el ruido electromagnético

Apunte1

95

Fibra Optica Transmisiones a larga distancia Transmisiones Metropolitanas a áreas rurales Bucles de abonado (la última milla) LAN

Apunte1

96

Fibra Optica Características de la transmisión: 

Actúa como una guía de onda para rango de frecuencia de 1014 a 1015 Hz  Porción de infrarrojo y espectro de luz visible



Se utilizan dos fuentes de luz diferentes para su transmisión:  Light Emitting Diode (LED)   

Barato Opera en un rango mayor de temperatura Vida Media superior

 Injection Laser Diode (ILD)  

Más eficaz Logra velocidades de transmisión superiores Apunte1

97

Fibra Optica Componentes del Cable de Fibra: 







Núcleo: A través del cual se propaga la luz (Fibra Multimodo: 50 micras, Fibra Monomodo: 8 a 10 micras) Revestimiento de vidrio: Posee un índice de refracción menor que el núcleo de manera de mantener toda la luz en él. Cubierta Plástica Delgada: Protege el revestimiento. Generalmente se agrupan en varios pares de fibras dentro de un envoltorio exterior, que la protege. Apunte1

98

Fibra Optica

Apunte1

99

Fibra Optica La velocidad máxima de las comunicaciones actuales está limitado principalmente por los equipos de transmisión, más que por el medio, por ejemplo: si el transmisor o receptor emite un pulso cada 1 ns, la mayor velocidad a lograr es 1 Gbps, independiente si el ancho de banda del medio es mucho mayor. El Sistema de transmisión óptico tiene 3 componentes: la fuente de luz, el medio de transmisión y el detector. Apunte1

100

Fibra Optica Transmisión Convencional: Pulso de luz= 1, Ausencia de luz = 0 Medio Transmisión: Fibra de vidrio o silicio fundido ultradelgada. Cada fibra es un medio de transmisión unidireccional con un transmisor en un extremo y un receptor en el otro. Para lograr una comunicación bidireccional se necesitan 2 hilos de fibra, excepto se utilice un método de multiplexación como WDM y equipos especiales.

Apunte1

101

Fibra Optica El tráfico WDM puede ser enviado en forma bi direccional sobre una sola fibra. CWDM channel plan WDM, es una variación de WDM donde se restringe el ancho de banda a 8 longitudes de onda, 4 en un sentido y 4 en otro sentido. Apunte1

102

Fibra Optica El transmisor recibe señales eléctricas y las convierte en señales de luz, por ejemplo: diodos led o diodos láser. El receptor recibe señales de luz y las transforma a señales eléctricas, por ejemplo: Fotodiodo. La transmisión de luz se realiza utilizando las propiedades de reflexión y refracción de los medios en que viaja. Apunte1

103

Fibra Optica Reflexión y Refracción

Reflexión Total

Haz de luz - El grado de refracción depende del índice de refracción de los medios y el ángulo del rayo de luz. Existe un ángulo crítico sobre el cual la luz se mantiene dentro de la fibra y no sale nada fuera de ella, pudiendo propagarse por muchos Kilómetros. Apunte1 104

Fibra Optica

Dependiendo de la velocidad con que se propague la luz en un medio o material, se le asigna un Índice de Refracción "n", un número deducido de dividir la velocidad de la luz en el vacío entre la velocidad de la luz en dicho medio. Los efectos de reflexión y refracción que se dan en la frontera entre dos medios dependen de sus Índices de Refracción. La ley más importante que voy a utilizar en este artículo es la siguiente para la refracción:

Esta fórmula nos dice que el índice de refracción del primer medio, por el seno del ángulo con el que incide la luz en el segundo medio, es igual al índice del segundo medio por el seno del ángulo con el que sale propagada la luz en el segundo medio Apunte1

105

Fibra Optica Existen diferentes tipos de fibra, según como la luz se propague en ellas:  Fibra Optica Multimodo: La luz se propaga en

varios rayos cada uno con un modo diferente, con ángulos distintos. Mayor diámetro, más pérdida, distancias menores.  Fibra Monomodo o modo único: El diámetro de la fibra es mucho menor, por lo que la luz se propaga sólo en línea recta sin rebotar. Menor diámetro, menos pérdida, distancias mayores.

Apunte1

106

Fibra Optica También se clasifica la fibra según como se distribuya en ella el índice de refracción: 



Fibra Optica de índice gradual (va cambiando en forma gradual del centro de la fibra disminuyendo hacia fuera) Fibra Optica de índice escalonado (en la fibra un índice y afuera otro)

Apunte1

107

Modos de Transmisión en Fibra Optica

Apunte1

108

Fibra Optica Para las comunicaciones se utilizan tres bandas de longitud de onda de la luz, las que se centran en 850 , 1300 y 1550 nm, donde las dos últimas son las que tienen menor atenuación, pero con los semiconductores comunes es más fácil lograr diodos led y láser que transmiten a 850 nm. Apunte1

109

CABLES DE FIBRA ÓPTICA RECUBRIMIENTO EXTERNO DE LAS FIBRAS ÓPTICAS Las fibras ópticas, después del revestimiento (cladding), poseen unos recubrimientos que les sirven de protección, denominados primario y secundario. Estos recubrimientos están fabricados, por lo general, con polímeros que no afectan la propagación de la luz dentro de las fibras, ya que carecen de propiedades ópticas.. Los recubrimientos sobre la fibra óptica pueden ser básicamente de dos tipos: -Tight -Loose

CABLES DE FIBRA ÓPTICA Recubrimiento “Tight” o adherente: Es aquel en el cual recubrimiento primario y secundario vienen adheridos sobre el cladding de la fibra óptica. Están fabricados en un material elastomérico, que le da fortaleza a la fibra, le proporciona resistencia al impacto y la aísla de la humedad. El diámetro de este tipo de fibra puede ser de (250 a 500 ó 900 m)

Apunte1

111

CABLES DE FIBRA ÓPTICA Recubrimiento “Loose” o no adherente: En este tipo de fibra, el recubrimiento primario no está ligado al recubrimiento secundario. Existe un total desvinculamiento mecánico entre la fibra óptica y el recubrimiento secundario, el cual es un tubo plástico. La fibra óptica viene despositada en el interior de este tubo. El recubrimiento secundario posee internamente un compuesto de relleno, tipo gel, que permite que dentro de él puedan haber varias fibras ópticas mecánicamente “aisladas”.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PACK Este tipo de cables está formado por conjuntos de fibras ópticas tipo “Tight”, unidas con hilos de amarre codificados por colores y aplicados helicoidalmente.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA Cada fibra tiene un diámetro externo de 250 µm. El número máximo de conjuntos pueden ser 8. El número máximo de fibras por conjunto puede ser 12. La identificación de cada una de las fibras del cable, es dada por la codificación de colores de los amarres de las mismas fibras. Los conjuntos de fibras ópticas amarradas vienen introducidos en un tubo de plástico extruído que forma el núcleo del cable; el interior de este tubo viene totalmente impregnado con un compuesto relleno. El tubo de plástico puede tener un diámetro de 7.9 mm cuando aloja más de 4 y menos de 8 conjuntos (48 a 96 fibras). El código de colores empleado tanto para identificar los amarres de los conjuntos como de las fibras, obedece al código universal de colores, que en este caso en su orden es: (azul, naranja, verde, marrón, gris, blanco, rojo, negro, amarillo, violeta, rosa y agua) Ejemplo: En un cable tipo pack, la fibra color rosa que está en el conjunto verde (3) , será la fibra óptica número 35 dentro del mismo. Sobre el tubo de plástico que forma el núcleo del cable, vienen otros elementos que dan resistencia mecánica al mismo; éstos dependen de las exigencias que el medio requiera, según sea donde y como se vaya a instalar dicho cable.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO RIBBON (Cinta - Listón) Este tipo de cable está formado por cintas o listones de 12 fibras tipo “Tight”, unidas entre sí por un material inmune a los rayos ultravioleta (U.V.) Dentro de un cable se pueden tener hasta 18 listones, con marcas de identificación de colores a intervalos de 15 cm, agrupados de tal manera que el núcleo del cable forma un rectángulo. Figura 57 Todo paquete de listones se aloja en un tubo plástico extruído, el cual viene totalmente impregnado con un compuesto relleno.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA El tubo de plástico puede tener un diámetro de 7.9 mm cuando aloja más de 4 y menos de 8 listones (48 a 96 fibras). El código universal de colores anotado en cables PACK cumple también para este tipo de cables, tanto para identificar los listones de 12 fibras, como para saber la posición de cada fibra dentro de éste. Ejemplo:La fibra de color blanco que viene en el listón naranja (2) será la fibra óptica número 18 dentro del cable.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PAL (Chaqueta sencilla) El aislamiento exterior de este tipo de cable está compuesto por una cinta de aluminio adherida a una capa de polietileno negro. (PAL) Es un cable formado por fibras ópticas que poseen un recubrimiento “Tight”, o “Loose Tube Las fibras “Tight” o los tubos que contienen las fibras ópticas “Loose “ vienen trenzados alrededor de un elemento central, metálico o de fibra plástica, que normalmente está recubierto por polietileno. Este último se utiliza para proporcionar resistencia mecánica al cable. Junto con las fibras “Tight” o los tubos que contienen las fibras ópticas “Loose”, vienen unos elementos plástico macizos, que se utilizan como relleno, para lograr la circularidad del cable. El código de colores utilizado para la identificación de las fibras ópticas, en este tipo de cable, se detallará más adelante.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PAL CORRUGADO (Armado doble chaqueta) Este tipo de cable es similar al anterior, en cuanto a la conformación y disposición de las fibras ópticas. La diferencia radica en que sobre la capa PAL, trae otra de acero galvanizado corrugado, para protección contra roedores y agentes externos que lo puedan deteriorar, y otra de polietileno negro, que lo protege contra rayos ultravioleta. Se utiliza principalmente para tendidos canalizados o directamente enterrados.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO AUTOSOPORTADO Este cable tipo PAL que trae adherido externamente, otro cable de acero que le sirve de “Mensajero” o portador . Comúnmente se le conoce con el nombre de “cable figura ocho”. El cable mensajero consta de siete (7) hilo de acero galvanizado, trenzados entre sí formando un único cable con un diámetro aproximado de 9 mm. La unión entre el cable mensajero y el cable de fibra óptica es meramente mecánica, no eléctrica, y se realiza con el mismo polietileno negro que forma la chaqueta PAL, quedando entre ambos cables una pequeña vena que los separa. Las fibras dentro de este cable pueden tener un recubrimiento “Tight” o “Loose Tube.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA

CABLES DE FIBRA ÓPTICA CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “LOOSE TUBE” Color del tubo suelto

Tubo suelto Número

Azul

1

Amarillo

2

3 Verde

Rojo

4

Color de la Fibra óptica Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco

Fibra óptica Número 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

CABLES DE FIBRA ÓPTICA

CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “TIGHT” Color de la Fibra óptica

Fibra óptica Número

Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Café Rosado

1 2 3 4 5 6 7 8

Fibra Optica Fenómenos que se producen en la transmitir de la luz a través de la fibra: 



Dispersión: La longitud de la luz aumenta a medida que se propaga, variando su magnitud Solitones: Pulsos de cierta forma especial ( recíproco del coseno Hiperbólico), para el cual todos los efectos de la dispersión se anulan, pudiendo alcanzar cientos de Kilómetros en la transmisión. Apunte1

124

Fibra Optica Terminaciones de la Fibra: 



La fibra para poder unirla al equipamiento o a otra fibra, es terminada en conectores, en empalmes o fusionarse con otra fibra En los conectores existen diferentes tipos de ellos, según el tipo de red que se esté montando y los requerimientos del terminal. Los requisitos principales para un conector, son: Bajas pérdidas, suficiente resistencia mecánica, buena estabilidad a largo plazo y frente a las condiciones ambientales, siendo su objetivo principal alinear dos fibras ópticas, con el fin de transferir la potencia de una a otra (La pérdida típica de un conector es del 10 a 20 % de la potencia de la luz).

Apunte1

125

Fibra Optica Conectores:

Apunte1

126

Fibra Optica Terminaciones de la Fibra:  Los empalmes mecánicos acomodan dos extremos de fibra cortados con cuidado uno junto a otro en una manga especial, sujetándolos en su lugar. La pérdida típica es de 10 % de la potencia transmitida.  En la fusión, se unen dos cables de fibra “fusionándolos”, para formar una conexión sólida. La pérdida en este caso es mucho menor. Apunte1

127

Fibra Optica Terminaciones de la Fibra

Apunte1

128

Fibra Optica Terminaciones de la Fibra

Apunte1

129

Fibra Optica Ventajas:     

Ancho de Banda ilimitado Pérdidas pequeñas Inmune ruido electromagnético Pequeño grosor y peso No afecto a corrosión

Desventajas: 



Manejo e instalación de la fibra complicado (Empalmes y derivaciones, por ejemplo) El costo de las interfaces es mayor que el del tipo eléctrico Apunte1

130

Fibra Optica Comparación con Cables de Cobre:  



 

 

Ancho de banda de la Fibra es mucho mayor Puede transmitir sobre 30 Km. sin repetidores, en cobre máximo 5 Km (Ahorro) La fibra no está afecta al ruido electromagnético y a la corrosión. La fibra es delgada y ligera La fibra no tienen fugas de luz y son difíciles de intervenir (seguridad). Las fibras no se afectan entre sí. Las interfaces de fibra son más caras que las de cobre. Apunte1

131

Transmisión Inalámbrica Medio no guiado Transmisión y recepción vía antenas Direccional 



Las emisiones son focalizadas en un rayo direccional Los rayos o emisiones de las antenas deben estar alineadas cuidadosamente

Omnidireccional  

Señal extendida Las emisiones pueden ser recibidas por varias antenas a la vez Apunte1

132

Transmisión Inalámbrica Frecuencias: 

2GHz to 40GHz    



Microonda Altamente direccional Punto a Punto Satélite

30MHz to 1GHz  Omnidirectional  Emisiones de radio broadcast



3 x 1011 to 2 x 1014  Infrarrojo  Alcance Local Apunte1

133

Transmisión Inalámbrica Aspectos Teóricos: 





Cuando los electrones se mueven producen ondas electromgnéticas que se propagan por el aire (James Clerk Maxwell, las predijo y Heinrich Hertz las produjo y observó) La cantidad de oscilaciones por segundo es su frecuencia y se mide en Hz (por Heinrich Hertz) La distancia entre dos máximos o dos mínimos de la señal se llama Longitud de Onda y se designa por la letra lambda: λ.

Apunte1

134

Transmisión Inalámbrica Aspectos Teóricos:  Base de la transmisión inalámbrica: Al conectar una antena con un circuito, genera ondas que se transmiten por el aire, que según sus características es la distancia y forma de extensión, y pueden ser captadas por un receptor.  La velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío es c= 3*10ª m/s, (a = 8) velocidad de la luz, siendo la relación de f, λ y c: λf=c Apunte1

135

Transmisión Inalámbrica Aspectos Teóricos: 



La cantidad de información que puede llevar una onda electromagnética se relaciona con ancho de banda, pudiendo codificar varios Gigabits a grandes anchos de banda. Si se deriva la ecuación λf=c , respecto a λ, se obtiene df/d λ= c/ λ², si se utilizan diferencias finitas Δf=cΔλ/ λ², así para una variación de lambda, se puede establecer el ancho de banda requerido. Apunte1

136

Transmisión Inalámbrica Aspectos Teóricos: 



La mayoría de las transmisiones usan banda estrecha de frecuencias (Δf/f << 1), de

manera de obtener mejor recepción (muchos Watts por Hz). Pero por seguridad algunas transmisiones saltan en su transmisión de una frecuencia a otra, en una banda de frecuencias ancha, lo que se denomina espectro disperso o espectro disperso de secuencia directa. Apunte1

137

Ondas de Radio Omnidireccional Banda de 3 Khz a 300 Ghz (ionósfera transparente para ondas con frecuencias superiores a 30 Mhz) Radio FM Televisión UHF y VHF (30 Mhz a 1 Ghz) Debe existir línea vista, antenas alineadas No se producen interferencias entre los transmisores por reflexiones con atmósfera, menos sensible a atenuación por lluvia Apunte1

138

Ondas de Radio Radiotransmisión (10 Khz a 100 Mhz): 



Fáciles de generar, siguiendo la forma de la tierra , con gran alcance (1000 Kms. a MF) y capaces de atravesar edificios (sólo frecuencias bajas, hasta 10 Mhz app.), además de ser omnidireccionales, viajando en todas las direcciones desde la fuente. Para frecuencias más altas ( HF,VHF) las ondas a nivel de la tierra son absorvidas, sólo las que alcanzan la Ionósfera (Capa de partículas cargadas que rodea la tierra), se reflejan se refractan y regresan. Apunte1

139

Ondas de Radio 

Radiotransmisión: Desventajas :

Gran pérdida de potencia a medida que cruzan obstáculos.  Pérdida de potencia por interferencias eléctricas, climáticas, etc.  Interferencia entre s 

Apunte1

140

Microondas Terrestre Antenas Parabólicas son más comunes Haz estrecho que debe estar enfocado perfectamente hacia Antena receptora Las Antenas deben estar instaladas sobre una base rígida y ubicada a una altura determinada según distancia antena receptora Las antenas deben tener línea vista Comunicaciones de largo alcance Grandes frecuencias que dan altas velocidades de datos

Apunte1

141

Microondas Terrestre 100 Mhz a 100 Ghz: Viajan en línea recta y no pueden atravesar obstáculos. Las antenas deben enfocarse entre sí, o tener repetidoras entre ellas. Dentro de la transmisión, algunas ondas pueden llegar fuera de fase, al refractarse en la atmósfera, produciendo un efecto de desvanecimiento múltiple. Otro problema de las bandas altas ( 8 Ghz), es la absorsión por parte de las lluvias de las ondas. Se utilizan en Televisión, comunicación telefónica larga distancia , teléfonos celulares y otros. Su espectro es escaso y muy requerido,debiendo contar con autorización del organismo regulador.

Apunte1

142

Microondas Terrestre Existe una banda (2,4 a 2.484 Ghz) asignada mundialmente para transmisores de corto alcance, del área industrial, médica y científica, no requiriendo algún permiso especial para su uso. Apunte1

143

Infrarrojo Transmisores/receptores que modulan en la luz infrarroja no coherente Las antenas deben tener línea de vista (o reflexión) No atraviesan paredes No existen asignación de frecuencias, ya que esta banda no requiere permisos Ejemplo: Control remoto de TV Apunte1

144

Infrarrojo 1 Thz a 100 Thz: 



Orientadas para la comunicación de corto alcance, por ejemplo: controles de TV, grabadoras de video, estéreos, calculadoras, etc. Se utilizan en redes inalámbricas implementadas dentro de un recinto

Apunte1

145

Infrarrojo Existen dos tipos de comunicación: 



Peer to Peer o Ad Hoc: Es el tipo de configuración más sencilla, en el que dos o más estaciones se conectan directamente, de forma visible, formando una especie de anillo. Modo Infraestructura: En este tipo de configuración, se añade un elemento llamado punto de (más conocido como AP (Access Point)). Dicho elemento, permite formar redes de menor tamaño que serán interconectadas a través de él. En ocasiones, dependiendo del tipo de punto de , las redes pueden ser de tipos distintos, siendo este dispositivo el encargado de realizar la conversión entre señales. Apunte1

146

Transmisión por ondas de luz 1000 THz, luz visible: En esta banda está la transmisión por láser y led, utilizados en fibra óptica también  Problema es la unidireccionalidad de la comunicación y lo sensible a las corrientes de aire de diferentes temperatura. 

Apunte1

147

Microondas por Satélites Satélite es una estación que retransmite microondas El Satélite recibe en una frecuencia (canal ascendente) amplifica o repite la señal y transmite en otra frecuencia (canal descendente) Serie de banda de frecuencias donde operan los satélites: “Transponder channels”(1 a 10 Ghz) Requiere órbita geo-estationaria 

Altura de 35,784km

Son sensibles a interferencias, como por ejemplo: la lluvia Utilizado para:   

Difusión de Television Telefonía de larga distancia Redes privadas

Apunte1

148

Cableado Estructurado Infraestructura de conectividad de telecomunicaciones de datos, imágenes, voz y video, representando el 4to. servicio de los edificios inteligentes:    

Agua Electricidad Aire acondicionado y calefacción Telecomunicaciones

Sistema de cableado que combina el par trenzado, con fibra óptica y un conjunto de componentes básicos, que soportan la mayoría de las aplicaciones existentes y las de los próximos 5 años. Apunte1

149

Cableado Estructurado Organismos que rigen Cableado Estructurado:   





AWG (American Wire Gauge) EIA (Electronics Industries Association) IEEE (Institute of Electrical & Electronics Engineers) NEMA (National Electrical Manufacturers Association) UL (Underwriter´s Laboratory Association) Apunte1

150

Cableado Estructurado En un sistema de cableado estructurado, cada estación de trabajo se conecta a un punto central utilizando una topología tipo estrella. Cada área de trabajo debe estar conectada a un patch- dentro de un gabinete. Todos los cables en el piso o área de trabajo, se cablean hacia un punto central para istración. Cada gabinete a su vez debe estar cableado hacia la sala de equipos. Apunte1

151

Cableado Estructurado La norma principal que especifica un género de sistema de cableado para telecomunicaciones que soporte un ambiente multiproducto y multiproveedor, es la norma TIA/EIA568, "Norma para construcción comercial de cableado de telecomunicaciones". Apunte1

152

Cableado Estructurado Esta Norma EIA/TIA 568 abarca los siguientes aspectos:     

Topología física Tipo de cables Longitud de los cables Conectores Conectorización

Apunte1

153

Cableado Estructurado Esta norma especifica que un sistema de cableado estructurado especifica: 

Topología física: tipo estrella y reconoce 3 medios físicos de transporte: UTP (par trenzado sin blindaje); STP (par trenzado blindado), y cable de fibra óptica. Dentro de esta topología reconoce:      

Area de Trabajo cableado horizontal Cableado de istración o clóset de cableado Cableado vertical (cableado central) Cableado de equipamiento (closet del edificio) Cableado de campus (entrada al edificio) Apunte1

154

Cableado Estructurado

Apunte1

155

Cableado Estructurado Longitud de los cables: 

El largo máximo del cableado de extremo a extremo, con par trenzado, son 99 mtrs., los que se distribuyen de la siguiente forma:  El largo máximo permitido en el cableado

backbone o horizontal es 90 mtrs.  Patch cord o chicote de conexión del Patch a los equipos: 3 mtrs.  Chicote de conexión desde roseta a equipo : 6 mtrs.

Apunte1

156

Cableado Estructurado

Apunte1

157

Cableado Estructurado Conectores: La implementación física de los conectores en este tipo de cableado se realiza según la norma EIA (Electronics Industries Association)/TIA (Telecomunications Industries Association) 568A o EIA/TIA 568B. 

Esta norma fija la distribución de los pares: Par 1: Blanco Azul (W BL), Azul (BL); Par 2: Blanco Naranja (W O), Naranja ( O ); Par 3: Blanco Verde (W G), Verde ( G); Par 4: Blanco Café ( W BR), Café (BR).

Apunte1

158

Cableado Estructurado Conectores: El armado del conector es:  T568 A: 1: W-G; 2: G; 3: W-O; 4: BL; 5: W-

BL; 6: O; 7: W-BR; 8: BR.  T568 B: 1: W – O; 2: O; 3: W – G; 4: BL; 5:W- BL; 6: G; 7: W- BR; 8: BR.

Apunte1

159

Cableado Estructurado Norma EIA/TIA 568A PINES CONECTOR

PAR

COLOR CABLE

1

3

BLANCO/VERDE

2 3

VERDE 2

6 4

NARANJA 1

5 7 8

Apunte1

BLANCO/NARANJA

AZUL BLANCO/AZUL

4

BLANCO/CAFÉ CAFÉ

160

Cableado Estructurado Estándares de Cables UTP/STP 









Cat 1: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Fue usado para comunicaciones telefónicas POTS, IGDN y cableado de timbrado. Cat 2: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Fue frecuentemente usado para redes token ring (4 Mbit/s). Cat 3: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Fue (y sigue siendo) usado para redes ethernet (10 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 16 MHz. Cat 4: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Frecuentemente usado en redes token ring (16 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 20 MHz. Cat 5: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Frecuentemente usado en redes ethernet, fast ethernet (100 Mbit/s) y gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 100 MHz.

Apunte1

161

Cableado Estructurado Estándares de Cables UTP/STP  Cat 5e: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Frecuentemente usado en redes fast ethernet (100 Mbit/s) y gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 100 MHz.  Nota sobre Cat 5e: Siendo compatible con Gigabit ethernet (1000 Mbit/s) se recomienda especificamente el uso de cable de Categoria 6 para instalaciones de este tipo, de esta manera se evitan perdidas de rendimiento a la vez que se incrementa la compatibilidad de toda la infraestructura.  Cat 6: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Usado en redes gigabit ethernet (1000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 250 MHz.  Cat 6a: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Usado en un futuro en redes 10 gigabit ethernet (10000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 500 MHz.  Cat 7: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Usado en un futuro en redes 10 gigabit ethernet (10000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 600 MHz.

Apunte1

162

Normas para la Certificación del En general, toda instalación de cableado estructurado cableado

debe ser certificado de tal forma de garantizar que ésta se encuentre dentro de los parámetros que fija para tales fines la norma TIA/EIA-568. Los sistemas de cableado estructurado basados en alambre de cobre, deben ser certificados principalmente en lo que respecta a su atenuación (disminución de la potencia de la señal transmitida a través del cable) y a la interferencia o cruce de señales a los extremos (NEXT, medida de interferencia entre dos pares adyacentes al cual se está enviando la información)

Apunte1

163

Normas para la Certificación del Además, de las medición de los parámetros indicados cableado precedentemente, se deben realizar las siguientes pruebas para certificar un cableado: 





Mapeo de Pines. Determina la confiabilidad del enlace, verificando si cada uno de los pines del cable se encuentran correctamente conectados. Largo. Determina el largo de cada enlace, por cada par, el cual debe cumplir con las distancias máximas para cada cable. Acoplamiento al Punto más cercano (NEXT): Pair to pair near –end crosstalk, Cuantifica la cantidad de señal indeseada que se acopla al par adyacente en el extremo más cercano.

Apunte1

164

Normas para la Certificación del Acoplamiento al Punto más cercano (NEXT): Pair cableado to pair near –end crosstalk, Cuantifica la cantidad 

de señal indeseada que se acopla al par adyacente en el extremo más cercano.

Apunte1

165

Normas para la Certificación del Acoplamiento al Punto más lejano (FEXT): Pair to pair far –end crosstalk, Cuantifica la cantidad de señal indeseada que se cableado acopla al par adyacente en el extremo más lejano. 



Equal Level Far-End Crosstalk (ELFEXT): Se calcula restando la atenuación a FEXT.

Apunte1

166

Normas para la Certificación del ACR. Comparación entre el NEXT y la Atenuación. A través de está razón se establece la calidad de la red, de acuerdo a los cableado enlaces que se están utilizando, pines, combinaciones de pines 





en el cable. Se debe tomar el peor valor para compararlo con el estándar indicado en la norma TIA/EIA-568-A . Impedancia. Se debe medir la impedancia de cada uno de los pares que pertenecen al cable de enlace. En el caso de la fibra se debe certificar la atenuación medir el coeficiente de atenuación medido en dB/Km y que será diferente dependiendo del tipo de índice de refracción de la fibra (gradiente, escalón) y tipo de ésta, además de la ventana de trabajo dependiendo de la longitud de onda.

Apunte1

167

Normas para la Certificación del cableado CAT 5 (ISO ClaseD)

CAT 5

CAT 5e Propuesta

CAT 6 TIA/EIA Propuesta

CAT 6 ISO Clase E Propuesta

CAT 7 ISO Clase F

100 Mhz

100 Mhz

100 Mhz

250 Mhz

250 Mhz

600 Mhz

Atenuación

24.0 dB

24.0 dB

24.0 dB

31.82 dB

36.0 dB

54.1 dB

NEXT

27,1 dB

27.1 dB

30.1 dB

35.35 dB

33.1 dB

51.0 dB

PSNEXT

24.0 dB

N/a

27.1 dB

32.72 dB

30.2 dB

48.0 dB

ELFEXT

17.0 dB

17.0 dB

17.4 dB

17.25 dB

15.3 dB

*EF

PSELFEXT

14.4 dB

14.4 dB

14.4 dB

14.25 dB

12.3 dB

*EF

ACR

3.1 dB

3.1 dB

6.1 dB

TBD

-2.9 dB

-3.1 dB

PSACR

N/a

N/a

3.1 dB

TBD

-5.8 dB

-6.1 dB

Return Loss

10.0 dB

8.0 dB

10.0 dB

11.32 dB

8.0 dB

8.7 dB

Parámetros

Apunte1

168

Sistema Telefónico Para comunica redes remotamente ubicadas se utilizan los servicios de las redes públicas de comunicaciones. La PSTN (Public Switch Telephone Network, red telefónica pública conmutada), fue creada para transmitir la voz humana en forma reconocible, pero su arquitectura ha variado según las necesidades de las comunicaciones actuales. Apunte1

169

Sistema Telefónico Enlaces utilizados:    

Conmutados o Dedicados Asincrónicos o Sincrónicos Análogo o Digital Ej: Línea Telefónica: Conmutada, Análoga. Asincrónica.

Apunte1

170

Sistema Telefónico Estructura Sistema Telefónico: 



Alexander Graham Bell patentó el teléfono en 1876, donde los s en forma inicial realizaban el tendido entre los teléfonos Para resolver el problema de cableado fundó Bell telephone Company en 1878, instalando oficinas de conmutación, las cuales se fueron extendiendo. Apunte1

171

Sistema Telefónico Estructura Sistema Telefónico:

Completamente Interconectada

Conmutador Centralizado Apunte1

Jerarquía de niveles de Conmutadores 172

Sistema Telefónico Troncales de intercargo de muy alto ancho de banda Oficina Final

Lazo Local

Oficinas de Cargo

Troncal de conexión con cargo

Oficina Conmutación Intermedia Apunte1

173

Sistema Telefónico Lazo Local:  

 

distancia de 1 a 10 Km. En el mundo entero suman 10.000 veces distancia entre luna y tierra usan cable par trenzado TX análoga

Trunks (Troncales) 

TX digital con fibra óptica, microondas Apunte1

174

Sistema Telefónico Comparación Tx Análoga y Digital:  Transmisión digital supera a la análoga en diversos aspectos:  La regeneración de señales digitales es

exacta, a diferencia de las analógicas, cuyo error en los amplificadores es acumulativo  TX de voz, video, imágenes, fax, TV, etc son tratados de igual forma  Usando la misma línea física, se pueden conseguir mayores tasas de TX Apunte1

175

Sistema Telefónico Comparación Tx Análoga y Digital:  Las señales de distintas fuentes pueden

multiplexarse en sistemas análogos y digitales, sin embargo, en este último es algo natural y fácil de conseguir  El costo de componentes digitales es menor que el de componentes análogas (repetidores)  Mantención de un sistema digital es más sencillo

Apunte1

176

Sistema Telefónico El Lazo Local (la última milla) 



Necesidad de convertir la señal análoga a digital y vice-versa, para lo cual se utilizan equipos de comunicaciones llamados Modems. Sólo líneas dedicadas son digitales de principio a fin

Modem

Apunte1

177

Dificultades en la Transmisión Transmisión análoga consiste en variar un voltaje en forma de una señal continua y al ser Transmisión, esta señal sufre: 





Atenuación: pérdida de potencia a medida que se propaga la señal en forma logarítmica y varía de acuerdo con la frecuencia. Distorsión por retardo: diferentes armónicas viajan a diferentes velocidades, por lo que una armónica “rápida” de un bit puede alcanzar una armónica “lenta” del bit anterior, mezclándose y produciendo malas interpretaciones en el receptor ruido: señal insertada de otras fuentes de energía aparte del emisor. Ruido térmico, cross-talk, peak eléctrico, etc.

Apunte1

178

Modems Esta forma de transmisión se adopta al ocupar la red telefónica para el intercambio de datos computacionales Debido a que la red telefónica esta diseñada para la voz, su BW es reducido (300[Hz]3,3[KHz]). La interface que se usa entre el computador y la red telefónica se conoce como módem. No es recomendable usar TX digital sobre las líneas telefónicas Señales cuadradas poseen un espectro amplio Solución: Se encodifican los 0 y 1 en frecuencias

Apunte1

179

Modems Para transmisión a través de Modems se utiliza modulación ASK (Modulación Amplitud, Amplitud Shift Keying), FSK (Modulación Frecuencia, Frecuency Shift Keying) y PSK (Modulación por fase, Phase Shift Keying) Para transmitir a 9600[bps] se utiliza una combinación de las técnicas anteriores, conocida como QAM. En QAM la TX se realiza usando modulación de fase y de amplitud. Se transmite a 2400 [bauds] ( esto es a 4 bits por símbolo) (V.32 utiliza 6 bits por baudio)

Apunte1

180

Modems Banda Base La transmisión a través de modems se puede realizar también en forma digital o en banda base, sin modulación, pero con alcances limitados, según el equipo. Para esto se utilizan una serie de códigos correctores de error, para asegurar la confiabilidad de los datos Apunte1

181

Fibra en Lazo Local Para tener canales de video hasta el hogar, con un ancho de banda mucho mayor que el soportado por el Sistema telefónico existen dos soluciones: 



FTTH (Fiber to the home, fibra a los hogares): Muy costosa FTTC (Fiber to the Curb, Fibra a la banqueta): Fibra hasta una banqueta en cada vecindario y desde esta caja de empalme llega a cada lazo local telefónico. Debido que los lazos son mucho más pequeños que antes (100 m., en lugar de 3 Km.), las velocidades son mayores, probablemente 1 Mbps.

Apunte1

182

Troncales y multiplexión Por economía se combinan múltiples enlaces en uno más grande (en BW), lo que se conoce como multiplexión Se pueden combinar de diferentes formas:   

FDM: Frecuency Division Multiplexing WDM: Wavelength Division Multiplexing TDM: Time Division Multiplexing

Apunte1

183

Troncales y multiplexión FDM    

Utilizado en medios tipo broadcasting Canales de tamaño fijo Utilizado en medios de cobre y micro-ondas Requiere componentes análogas

TDM 



Enteramente digital (datos análogos deben ser muestreadas) Muchas normas que lo regulan

WDM  

Espectros ya deben venir separados Usado en sistemas FTTC Apunte1

184

Códigos utilizados en la transmisión: Un código es un acuerdo previo en Transmisor (TX) y Receptor (Rx) o entre los equipos DCE sobre un conjunto de significados que define una serie de símbolos y caracteres 

Los caracteres que se utilizan en la transmisión son:    

10 dígitos Letras del alfabeto Signos de puntuación Caracteres de Control Apunte1

185

Códigos más utilizados en medios de transmisión: Ejemplos de Códigos:  Código ASCII (American Standard Code for

Information Interchange):Utiliza 7 bits para representar la información (128 combinaciones posibles)  Código EBCDIC (Extended Binary Decimal Information Code): Desarrollado por IBM. Utiliza 8 bits para representar la información (256 combinaciones)  Código Morse: Utilizado en Telegrafía  Código Baudot: Empleado en la red telegráfica conmutada. Apunte1

186

Códigos más utilizados en medios de transmisión: 

Código Manchester:  Para evitar confundir largas secuencias

de 1 ó 0 con ausencia de información, se codifica la información según el código Manchester, el cual representa un uno con un canto de bajada y un cero con un canto de subida.

Apunte1

187

Códigos más utilizados en medios de transmisión: 

Código Manchester:

1

0

0

1

1

1

Código Manchester

Código Apunte1 Manchester Diferencial

188

Técnicas de Codificación Datos Datos Datos Datos

digitales, señales digitales análogos, señales digitales digitales, señales análogas análogos, señales análogas

Apunte1

189

Datos digitales, señales digitales Señal Digital   

Pulsos de voltaje discontinuo, discreto Cada pulso es un elemento de señal Los datos binarios son codificados según estos elementos de señal

Apunte1

190

Definiciones Unipolar 

Todos los elementos tienen el mismo signo algebraico (positivo o negativo)

Polar 

Un estado lógico se representa por voltaje positivo y el otro estado por voltaje negativo

Velocidad de Transmisión 

Velocidad de los datos en bits por segundo.

Duración o largo de un bit 

Tiempo que demora el transmisor en emitir un bit

Apunte1

191

Definiciones Velocidad de Modulación 



Velocidad a la cual los niveles de la señal varían Medida en baudios = elementos de señal por segundo

Marca y Espacio 

Dígitos binario 1 y 0 respectivamente

Apunte1

192

Interpretación de las Señales Para poder interpretar correctamente las señales se debe conocer: 



Duración de los bits – cuando comienzan y cuando terminan Niveles de las señales

Factores que afectan a la interpretación exitosa de las señales   

Relación Señal /Ruido Velocidad de Transmisión Ancho de Banda Apunte1

193

Comparación de Esquemas de Codificación Espectro de Señal 





Ausencia de componentes de alta frecuencia, significa que necesita menos ancho de banda para su transmisión Ausencia de componente continua (DC), también es deseable al facilitar su transmisión. Concentrar la potencia de la señal en la mitad del ancho de banda

Sincronización  

Sincronizar el transmisor con el receptor Reloj externo o mecanismo basado en señal propia

Apunte1

194

Esquemas de Codificación Detección de Error 

Capacidad de detección de error

Inmunidad al ruido e interferencias 

Algunos códigos reaccionan mejor que otros

Costo y complejidad  

Señales de alta velocidad significa altos costos Algunos códigos requieren codificar en velocidad de señal mayor que la original de los datos

Apunte1

195

Esquemas de Codificación No retorno a Cero (Non return to ZeroLevel, NRZ-L) No retorno a Cero Invertido (NRZI) Binario Multinivel, Bipolar -AMI Pseudoternario Manchester Manchester Diferencial B8ZS HDB3 Apunte1

196

No retorno a Cero (NRZL) Utiliza dos voltajes diferentes para 0 y 1 El voltaje se mantiene constante durante la duración del bit, ej: Ausencia de voltaje para un 0 y voltaje positivo para 1. A menudo, también se utiliza voltaje negativo para 1 y voltaje positivo para 0 Esto es NRZ-L

Apunte1

197

No retorno a Cero Invertido Mantiene la tensión constante durante un bit Los datos se codifican según la presencia o ausencia de una transición de señal al comienzo del bit Un 1 se codifica por una transición (bajo a alto o de alto a bajo) Un 0 se codifica por no existir transición Un ejemplo de esto es la codificación diferencial Esto es NRZI Apunte1

198

NRZ

Apunte1

199

Codificación Diferencial Los datos se codifican por cambios de niveles de voltaje Más confiable la detección de una transición que de un nivel En sistemas complejos es más fácil sensar la polaridad

Apunte1

200

Ventajas y Desventajas NRZ Ventajas  

Fácil implementar Hace buen uso del ancho de banda

Desventajas  

Componente Continuo Carece de capacidad de sincronización

Utilizado para almacenamiento magnético No se utiliza muy a menudo en transmisión de señales Apunte1

201

Binario Multinivel Usa más de 2 niveles Bipolar-AMI  

 

  

Un cero representa línea sin señal Un uno es representado por un pulso positivo o negativo. Un pulso va alternando su polaridad No existe pérdida de sincronismo si existe una larga secuencia de unos (las secuencias de ceros son aún el problema) No tiene componente DC Bajo Ancho de Banda Fácil detección de error Apunte1

202

Pseudoternario Uno representado por ausencia de señal en la línea Un cero representado por alternancia entre voltaje positivo y negativo No existe ventaja o desventaja sobre Bipolar-AMI Apunte1

203

Bipolar-AMI y Pseudoternario

Apunte1

204

Problemas del Sistema Multinivel No tan efiecinte como NRZ 







Cada elemento de señal sólo representa un bit En un sistema de 3 niveles cada nivel representa log23 = 1.58 bits, es decir cada elemento de señal sólo representa 1 bit. El receptor debe distinguir entre 3 niveles (+A, -A, 0) Requiere aprox. 3dB más de potencia para la misma probabilidad de error Apunte1

205

Bifase Manchester     

Transición en el medio de cada periodo de bit Transición sirve como reloj y dato Bajo a Alto representa un uno Alto a Bajo representa un cero Usedo por IEEE 802.3 (Ethernet)

Manchester Diferencial 

   

La transición en la mitad del bit se utiliza sólo de sincronización Transición al empezar un bit representa un cero No transición al empezar un bit representa un uno. Nota:esquema de codificación diferencial Usedo por IEEE 802.5 (Token Ring)

Apunte1

206

Ventajas y Desventajas Bifase Desventajas 



Existe al menos una transición por bit y pueden ser dos, por lo que la velocidad de modulación es el doble de NRZ Requiere mayor ancho de banda

Ventajas 

 

Sincronización en la mitad de un bit (autoclocking) No existe componente DC Detección de error  Ausencia de una transición esperada Apunte1

207

Velocidad de Modulación

Apunte1

208

Técnicas de Scrambling Se utiliza scrambling para reemplazar secuencias que producen voltaje constante Secuencia de llenado  

Debe producir suficientes transiciones para sincronizar Debe ser reconocido por el receptor y reemplazarse por el original

No tiene componente DC Evita las largas secuencias de línea de señal con nivel cero No reduce la velocidad de los datos Capacidad de detección de error

Apunte1

209

B8ZS B8ZS (Bipolar With 8 Zeros Substitution) Basada en bipolar-AMI Si existen 8 ceros seguidos y el voltaje que precedía era voltaje positivo se codifica como 000+-0-+ Si existen 8 ceros seguidos y el voltaje que precedía era negativo se codifica como 000-+0+El receptor detecta e interpreta como un octeto de ceros Apunte1

210

HDB3 HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros) Basada en bipolar-AMI String de 4 ceros reemplazados por uno o dos pulsos (cuarto cero: violación de código) El reemplazo de la violación de código debe tener voltajes alternados.

Apunte1

211

B8ZS y HDB3

Apunte1

212

Data Digital, Señal Análoga Sistema Telefónico Público  

300Hz to 3400Hz Usa modem (modulador-demodulador)

Desplazamiento de Amplitud (Amplitude shift keying (ASK)) Desplazamiento de Frecuencia (Frequency shift keying (FSK)) Desplazamiento de Fase (Phase shift keying (PSK)) Apunte1

213

Técnicas de Modulación

Apunte1

214

Desplazamiento de Amplitud Valores representados por diferentes amplitudes de la portadora Usualmente, uno es de amplitud cero 

EJ: Se utiliza presencia o ausencia de portadora

Sensible a cambios repentinos de ganancia Ineficiente, logarndo máximo 1200bps en líneas de voz Utilizada para datos digitales sobre fibra óptica (ej: presencia y ausencia luz)

Apunte1

215

Desplazamiento por Frecuencia Valores son representados por dos frecuencias diferentes, próximas a la de la portadora Menos suceptible al error que ASK En líneas telefónicas utiliza velocidades hasta 1200 bps Utilizada para transmisiones de radio de alta frecuencia Se utiliza en LANs que utilizan cable coaxial Apunte1

216

FSK en Línea Telefónica Full Duplex

Apunte1

217

Desplazamiento de Fase La fase de la portadora se desplaza para representar los datos digitales (desplazamiento= 180º) PSK diferencial 

El desplazamiento de fase es relativo a transmisiones previas, una en oposición de fase de la otra. Apunte1

218

Desplazamiento de Fase en Cuadratura

Más eficiente usada puede utilizar más de un bit   



Ejemplo: desplazamiento de /2 (90o) Cada elemento representa 2 bits Puede utilizar 8 ángulos de fase y puede tener más de una amplitud Por ejemplo un modem de 9600 bps modem utiliza 12 ángulos , 4 de los cuales pueden tener 2 amplitudes. Apunte1

219

Datos Análogos , Señal Digital Digitalización  







Conversión de datos análogos a señales digitales Datos digitales pueden ser transmitidos utilizando NRZ-L, sin mayor conversión Datos digitales pueden ser transmitidos usando un código diferente a NRZ-L, pero se necesita nueva codificación. Los datos digitales pueden ser convertidos a señales análogas. La conversión de análoga a digital se realiza utilizando un codec (codificador- decodificador)  Modulación de Código de Pulso  Modulación delta Apunte1

220

Modulación de Código de Pulso (PCM) Teorema del muestreo: Si una señal es muestreada en intervalos regulares a una alta velocidad al doble de la frecuencia de ella, el muestreo contiene toda la información de la señal original (Nyquist) El ancho de banda de un canal de voz es 4000 Hz Requiere 8000 muestras por segundo Muestras análogas (Modulación por Amplitud de Pulso, PAM) Cada muestra se le asigna un valor digital Apunte1

221

Modulación de Código Pulso (PCM) Sistema de 4 bit da 16 niveles Un muestreo de 8 bit da 256 niveles Calidad comparable con transmisión análoga 8000 muestras por segundo de 8 bits da 64 kbps Apunte1

222

Codificación no lineal Niveles de cuantificación no están uniformemente espaciados Reduce la distorsión de la señal global Se utiliza por comparación de señal.

Apunte1

223

Modulación Delta La entrada análoga es aproximada por una función escalera En cada intervalo de muestreo (Ts) sube o baja un nivel de cuantización () Comportamiento binario 

La función se mueve arriba o abajo en cada intervalo de muestreo. Apunte1

224

Ejemplo de Modulación Delta

Apunte1

225

Operación : Modulación Delta

Apunte1

226

Rendimiento de Modulación Delta Buena reproducción de la voz   

PCM - 128 niveles (7 bit) Ancho de Banda de la Voz: 4khz Debe ser 8000 x 7 = 56kbps para PCM

Se puede utilizar lo que es compresión de datos, para aplicaciones de video. Apunte1

227

Datos Análogos , Señales Análogas ¿Por qué modular señales análogas? 



Las transmisiones de alta frecuencia pueden ser más eficientes Permite multiplexación por división en frecuencia

Tipos de modulación   

Amplitud Frecuencia Fase Apunte1

228

Modulación Análoga

Apunte1

229

Spread Spectrum: Espectro Expandido Se utiliza en datos análogos o digitales Señales análogos Datos son expandidos sobre un Ancho de Banda mayor Se utiliza para evitar las interferencias y posible intercepción Saltos en frecuencia 

La señal se emite sobre uan serie de radio-frecuencias aparentemente aleatorias

Secuencia Directa 

Cada bit es representado por múltiples bits en la señal transmitida

Apunte1

230

Protocolos Transmisión Digital: Time Division Multiplexer (TDM)

Para utilizar TDM se necesitan señales digitales, por lo que en los sistemas telefónicos, se debe realizar la conversión de análogo a digital, lo que normalmente se produce en la oficina central. Las señales análogas se digitalizan en la oficina final con un dispositivo llamado codec (codificador- decodificador) con lo cual por cada nivel de la señal se producen números de 7 u 8 bits. Apunte1

231

Time Division Multiplexer (TDM) Este codec toma 8000 muestras por segundo (125 μs/muestra), por que Nyquist demostró que si el canal tiene un ancho de banda H, basta con muetrear la señal 2H para reconstruirla. En este caso canal telefónico BWmáx= 4 Khz Esta forma de codificación PCM (Pulse Code Modulation, Modulación de Código de Pulso) es el corazón del sistema telefónico. A pesar de la importancia de PCM, no existe un estándar internacional, por lo cual muchas veces la información de países diferentes son incompatibles. Apunte1

232

Time Division Multiplexer (TDM) Existen 2 métodos utilizados principalemente:  Portadora T1(formato DS1 y portadora T1)  Cuando se utiliza en la transmisión digital de voz consiste en 24 canales multiplexados en una trama con 8 bits por canal  La tasa de transmisión es de 1.544[Mbps]  Existen diferentes versiones de T1 incompatibles entre sí, según como se distribuyen para información y señalización los bits:  Primera versión: 7 bits información y 1 bit de señalización, más bit de sincronización siguiendo el patrón 010101..: Tasa transmisión por canal 56 Kbps Apunte1

233

Time Division Multiplexer (TDM)  T1 sólo datos: 23 canales de datos y 1 canal con

patrón especial de sincronización, permitiendo rápida recuperación en caso de pérdida de sincronismo.  T1 dictado por CCITT, con dos variaciones de sincronización:  Señalización de Canal Común: El bit que se utiliza para sincronismo, se utiliza también para señalización, alternanado entre una muestra y otra.  Señalización asociada al canal: En cada canal una de cada 6 muestras lleva un bit de señalización. Apunte1

234

Time Division Multiplexer (TDM) Otra recomendación CCITT: Portadora PCM-30 (E1) •

Consiste en 32 canales de 8bits c/u, en el marco básico de 125 μs.

•

30 canales se utilizan para información y 2 para señalización y sincronización (mitad de bits de cuatro muestras (64 bits) para señalización y mitad para sincronización.

•

La tasa de transmisión es de 2.048[Mbps]

•

Cada canal soporta tasas de 64[Kbps].

Apunte1

235

SONET Synchronous Optical Network es un método estándar de transmisión en fibra óptica y otros medios. Es síncrono pues la señal puede estar ligada a un reloj de referencia único Esto permite llevar el control de los límites de los flujos de datos

Apunte1

236

SONET/SDH SONET (Synchronous Optical Network, Red Optica Sincrónica) SDH : Estándar SONET CCITT (Synchronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Sincrónica) El diseño de SONET tuvo cuatro objetivos   



Interconexión de redes de diferentes portadores Unificar los Sistemas Digitales PCM del Mercado. Mecanismo para multiplexar varios canales digitales Apoyo para Operación, istración y Mantenimiento. Apunte1

237

STS /SDH La tasa de transmisión en SONET se especifica como STS-n (u OC-n) para tasas de n x 51,84 Mbps STS indica la especificación de frames síncronos y OC la transmisión óptica Llamado SDH (Synchronous Digital Hierarchy) en Europa, donde usan la unidad STM x n para n x 155,52 Mbps.

Apunte1

238

ATM ATM (Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asincrónico) Cada célula ATM o celda es de 53 bytes, y por su forma asincrónica no exige que se alternen en forma rígida entre las diferentes fuentes, llegando en forma aleatoria de los datos desde ellas. Pueden existir células desocupadas especiales intercaladas, si no se reciben datos para enviar de las fuentes. ATM no estandariza el formato para el envío de las células, pudiendo trabajar sobre una red SONET, FDDI, T1, etc.

Apunte1

239

ATM En el estándar ATM original la velocidad fue 155 Mbps y 622 Mbps, adaptándose a los estándares de fibra óptica para el Sistema Telefónico SONET (OC-3 y OC-12, respectivamente) El medio de transmisión en una red ATM, normalmente es fibra, pero en tramos menores a 100 mtrs. puede utilizar UTP categoría 5 o coaxial. Existe una subcapa ATM dependiente del medio físico (PDM), la cual hace de interfaz entre la red en la cual se está realizando la transmisión y el protocolo ATM. Apunte1

240

ATM

Apunte1

241

ATM

Apunte1

242

Conmutación de Circuitos Se llama a la acción de la central telefónica de

buscar una trayectoria física de cobre (incluyendo fibra y radioenlace) entre origen y destino. El tiempo que demoran las diferentes oficinas de conmutación en establecer el circuito, es el tiempo desde que se termina de marcar hasta que suena el primer “ring”. Luego establecido el circuito el tiempo de demora, sólo es el tiempo de propagación de las señales electromagnéticas ( 5ms cada 1000 Km.), no existiendo peligro de congestión.

Apunte1

243

Conmutación de Circuitos Para enviar datos requiere establecer el “lazo” antes de transmitir y recibir Los datos son recibidos en el orden que fueron enviados No existe congestión en la comunicación Puede recibir “tono de ocupado o congestión”, si no se puede establecer el circuito. Los errores se propagan, pues no existen correcciones intermedias Apunte1

244

Conmutación de Mensajes Conmutación alternativa, donde no se establece una comunicación entre origen y destino. El paquete o mensaje se va transmitiendo de salto en salto, verificando errores y continuando la retransmisión. Este tipo de red se dice que almacena y reenvía (store&forward) Problema: Si el mensaje es muy extenso, mantendría los equipos conmutadores ocupados, no permitiendo la comunicación interactiva de varios s. Solución: Conmutación de Paquetes. Apunte1

245

Conmutación de Paquetes La información a transmitir (datos) es dividida en pequeños bloques llamados “paquetes”. Las redes que usan esta tecnología son las Redes de Paquetes o Conmutación de Paquetes Ventajas: 



Ayuda a recuperarse de errores durante la transmisión. Permite compartir conexiones físicas y hardware asociado a éstas. Esto también mejora la utilización de los recursos.

Apunte1

246

Conmutación de Paquetes No existe tiempo de establecimiento del lazo o circuito, comenzando el envío de datos en forma inmediata. Los datos pueden ser recibidos en cualquier orden Existe posibilidad de congestión, pero igual puede enviar datos, sólo con velocidades menores. Errores pueden ser corregidos en puntos intermedios (store&forward) Apunte1

247

ISDN Banda Estrecha Inicialmente red diseñada sólo para transmisión de voz y completamente analógica. Se construyó un nuevo Sistema Telefónico completamente digital, adaptándose a las nuevas necesidades de transmisión de datos y voz, al que se llamó ISDN (Integrated Services Digital Network, Red Digital de Servicios integrados) (N-ISDN: narrowband ISDN, ISDN de banda estrecha) Apunte1

248

ISDN Banda Estrecha Servicios ISDN:  

  

Intercomunicadores entre teléfonos Identificación de las llamadas entrantes y salientes. Redireccionamiento de llamadas Videoconferencia o Teleconferencia Control remoto de sistemas (ej: tomar lectura medidores, alarmas,etc. Apunte1

249

ISDN Banda Estrecha Uso en el hogar de ISDN

NT1

Central ISDN

NT1: Dispositivo Terminal de la red (soporta hasta 8 dispositivos, como en una LAN) Apunte1

250

ISDN Banda Estrecha Uso en empresas de ISDN

NT2 PBX

Apunte1

NT1

Central ISDN

251

ISDN Banda Estrecha ISDN maneja varios canales intercalados mediante la multiplexación por división de tiempo. Algunos Canales ISDN son: A: canal analógico telefónico de 4 Khz B: canal digital PCM de 64 Kbps para voz o datos C: canal digital de 8 o 16 Kbps D: canal digital de 16 Kbps para señalización fuera de banda E: canal digital de 64 Kbps para señalización ISDN interna H: canal digital de 384, 1536 o 1920 Kbps Apunte1

252

ISDN Banda Estrecha El organismo encargado de normar respecto a esta red, CCITT, ha estandarizado tres combinaciones diferentes: Velocidad Básica: 2B+1D (Puede ser reemplazo Sistema Telefónico normal, también se utiliza en Internet)(BRI) Velocidad Primaria: 23B+1D (T1:1.536 Mbps, USA & Japón) ó 30B+1D (CCITT:2.048Mbps, Europa, Chile) (PRI) Híbrida: 1A+1C Apunte1

253

B-ISDN B-ISDN (broadband ISDN, ISDN de banda ancha) Circuito digital virtual para transferir paquetes de tamaño fijo (células o celdas), del origen a destino a 155 Mbps. Se basa en la tecnología ATM, que es una red de conmutación de paquetes, a diferencia de NISDN y PSTN, que son conmutación de circuitos, Problema de B-ISDN: No puede utilizar el cableado actual de par trenzado de telefonía, Nivel 3 ó 4, lo que debe ser reemplazado por UTP Nivel 5 o fibra óptica.

Apunte1

254

B-ISDN Es un término medio entre conmutación de circuitos y de paquetes. Servicio real: Orientado a conexión, pero con conmutación de paquetes. Se ofrecen 2 tipos de conexiones: 



Circuitos virtuales permanentes: Son solicitados en forma manual y se mantienen por meses. Circuitos Virtuales conmutados: Como las llamadas telefónicas, estableciéndose en forma dinámica sólo cuando se necesitan. Apunte1

255