fisica aplicada telecomunicaciones

Apunte1 1

Fisica Aplicada a las Telecomunicaciones

Apunte1 2

Comunicaciones de Datos

Objetivo: Conocer y comprender los

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

Apunte1 3

Unidades Temáticas

1.- Comunicaciones electrónicas: Introducción, Medios de Transmisión.

2.- Sistemas de Comunicación Digital:Técnicas de Codificación, Muestreo, Modulación/Demodulación, PAM, PPM, CPM,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 4

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 5

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 6

IntroducciónCualquier 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 7

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 8

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

9

Modelo de un Sistema de Comunicaciones

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

ETCD/DCE: Equipo Terminal de Circuito de Datos

Apunte1 10

Tareas claves en la comunicación

Utilización del Sistema de Transmisión: Uso eficazInterfacesGeneración 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 11

Tareas claves en la comunicación

Detección de error y correcciónDireccionamiento 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 enviadoSeguridadAdministración de red

Apunte1 12

Ejemplo simple Sistema de Comunicación

Apunte1 13

Transmisión Análoga

Modem ModemMedio Transmisión

Apunte1 14

Transmisión Digital

DTU DTUMedio Transmisión

Apunte1 15

Capa 1: Medios de Transmisión

Es el camino físico entre el transmisor y el receptorLa 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 16

Definiciones

Medio Físico guiado: por ejemplo: par trenzado,

fibra óptica No guiado:por ejemplo: aire, agua,

vacío

Apunte1 17

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 18

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 19

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 20

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 21

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 22

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 23

Señal Continua y Señal Discreta

Apunte1 24

Señales Periódicas

Apunte1 25

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 26

Señales Sinusoidales

Apunte1 27

Longitud de Onda

Distancia ocupada en un cicloDistancia 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 28

Conceptos en el Dominio de la frecuencia

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

Apunte1 29


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(2nft) + bncos(2nft) Donde f= 1/T frecuencia fundamental y:

an= (2/T)* g(t)sen(2ft)dt

bn= (2/T)* g(t)sen(2ft)dt

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

Apunte1 30

Suma de Componentes de Frecuencias Diferentes

Apunte1 31

Dominio de la Frecuencia

Apunte1 32

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 33


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 34

Señal con componente continua

Apunte1 35

Velocidad de Transmisión y Ancho de

Banda

Cualquier Sistema de Transmisión está limitado a una banda de frecuenciasEsto limita la velocidad de los datos que pueden ser transportados

Apunte1 36


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

²Bits/seg

En condiciones ideales.

Apunte1 37


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 BandaS/N=10log(S/N) decibeles

Apunte1 38

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 39

Datos

Análogos Valores continuos dentro de un

intervalo.

Digital Valores discretos

Apunte1 40

Señales

Forma que los datos se propaganAnáloga 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 41

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 42

Datos y Señales

Usualmente se utilizan señales digitales para datos digitales y señales análogas para datos análogosSe puede utilizar señales análogas para llevar datos digitales Modem

Se pueden utilizar señales digitales para llevar datos análogos Compact Disc

Apunte1 43

Señales Análogas llevando datos digitales y análogos

Apunte1 44

Señales Digitales llevando datos análogos y digitales

Apunte1 45


Las señales análogas pueden ser transmitidas independientemente del contenidoPueden ser datos digitales o análogosSe atenúan con la distanciaUsa amplificadores para reconstruir la señalTambién amplifica el ruido

Apunte1 46


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 47


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 48


Dependiente del contenido de la señalDistancia de transmisión limitada ya que se atenúa o varía por el ruido y la dispersiónUtiliza repetidores, los que reciben la señal, regenera el patrón de unos y ceros y retransmite, evitando la atenuaciónEl ruido no se amplifica o es no acumulativo

Apunte1 49


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 50

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

digitalesSeguridad & Privacía Encriptación

Integración Los datos digitales o análogos son tratados y

procesadas de forma similar

Apunte1 51

Perturbaciones en la Transmisión

La señal recibida puede ser distinta a la transmitidaSeñales análogas: Alteraciones aleatorias que degradan la calidad de la señalSeñales digitales: bits erróneosEstos errores se producen por Atenuación y distorsión de la atenuación Distorsión de retardo Ruido

Apunte1 52

Atenuación

La energía de la señal disminuye con la distanciaRespecto 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 53

Distorsión del retardo

Característica sólo de los medios guiadosLa 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 54

Ruido

Señales no deseadas que se insertan entre el transmisor y receptorRuido 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 55

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 56

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 57

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 58

Interfaz RS232-CLa 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 59

Interfaz RS232-C

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

Apunte1 60

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 61

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 RS-

232-C) TX Balanceada: RS-422-A (sin tierra común, 2Mbps, 60

m, 37 pin)

Apunte1 62

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 63

Resumen

Medios Físicos: Guiados y no guiadosPara medios físicos guiados el medio por el cual se transmite la información es importantePara medios no guiados el ancho banda dado por la antena es el importanteLas claves en la transmisión son la velocidad de los datos y la distancia

Apunte1 64

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 65

Capa 1: Medios de Transmisión

Medios MagnéticosAlambre de cobre Par trenzado Cable coaxialFibra de vidrio (fibra óptica)Enlaces Inlámbricos

Apunte1 66

Espectro electromagnético

Apunte1 67

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 68

Medio Magnético

Ventaja: Gran Ancho de Banda Bajo Costo

Desventaja: Retardo

Apunte1 69

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 70

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 71

Par trenzadoPara 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 72

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 73

Par trenzado

Características de la transmisión: Análogo

Ej:Amplificadores cada 5km a 6km Digital

Ej:Repetidores cada 2km or 3km Distancia limitada Ancho de Banda limitado Velocidad de datos limitada Susceptible a interferencia y ruido

Apunte1 74

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 75

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 76

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:

Par trenzado

Apunte1 77

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

Par trenzado

Apunte1 78

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 79

Par trenzadoShielded 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 80

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 81

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 82

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 acceso 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 acceso por prioridad de demandas sobre configuraciones de cableado par trenzado.

Par trenzado

Apunte1 83

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 84

Cable CoaxialAlambre 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 85

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 86

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 87

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 TV-Cable, con una impedancia de 75 Ώ.

Apunte1 88

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 89

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 90

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 91

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 92

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

Cable Coaxial

Apunte1 93

Cable CoaxialTx 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 94

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 95

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 96

Fibra Optica

Transmisiones a larga distanciaTransmisiones MetropolitanasAcceso a áreas ruralesBucles de abonado (la última milla)LAN

Apunte1 97

Fibra OpticaCaracterísticas 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 98

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 99

Fibra Optica

Apunte1 100

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 101

Fibra OpticaTransmisión Convencional: Pulso de luz= 1, Ausencia de luz = 0Medio 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 102

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 103

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 104

Fibra Optica

Reflexión y Refracción

Haz de luzReflexión Total

- 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 105

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

Fibra Optica

Apunte1 106

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 107

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 108

Modos de Transmisión en Fibra Optica

Apunte1 109

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.

CABLES DE FIBRA ÓPTICA

RECUBRIMIENTO EXTERNO DE LAS FIBRAS ÓPTICASLas 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

Apunte1 111

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)


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 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.


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 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.


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 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 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 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.


CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “LOOSE TUBE”Color del tubo suelto Tubo suelto

NúmeroColor de la

Fibra ópticaFibra óptica

Número

Azul 1

AzulAmarillo

VerdeRojo

VioletaBlanco

123456

Amarillo 2

AzulAmarillo

VerdeRojo

VioletaBlanco

789101112

Verde3

AzulAmarillo

VerdeRojo

VioletaBlanco

131415161718

Rojo 4

AzulAmarillo

VerdeRojo

VioletaBlanco

192021222324


CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “TIGHT”

Color de laFibra óptica

Fibra ópticaNúmero

AzulAmarillo

VerdeRojo

VioletaBlancoCafé

Rosado

12345678


Apunte1 124

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 125

Fibra OpticaTerminaciones 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 126

Fibra OpticaConectores:

Apunte1 127

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 128

Fibra Optica

Terminaciones de la Fibra

Apunte1 129

Fibra Optica

Terminaciones de la Fibra

Apunte1 130

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 131

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 132

Transmisión Inalámbrica

Medio no guiadoTransmisión y recepción vía antenasDireccional 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 133


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 134


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 135


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 136


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 137


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 138

Ondas de Radio

OmnidireccionalBanda 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 alineadasNo se producen interferencias entre los transmisores por reflexiones con atmósfera, menos sensible a atenuación por lluvia

Apunte1 139

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 140

Ondas de Radio

Radiotransmisión:Desventajas :

Gran pérdida de potencia a medida que cruzan obstáculos.

Pérdida de potencia por interferencias eléctricas, climáticas, etc.

Interferencia entre usuarios

Apunte1 141

Microondas Terrestre

Antenas Parabólicas son más comunesHaz estrecho que debe estar enfocado perfectamente hacia Antena receptoraLas Antenas deben estar instaladas sobre una base rígida y ubicada a una altura determinada según distancia antena receptora Las antenas deben tener línea vistaComunicaciones de largo alcanceGrandes frecuencias que dan altas velocidades de datos

Apunte1 142


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 143


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 144

Infrarrojo

Transmisores/receptores que modulan en la luz infrarroja no coherenteLas antenas deben tener línea de vista (o reflexión)No atraviesan paredesNo existen asignación de frecuencias, ya que esta banda no requiere permisosEjemplo: Control remoto de TV

Apunte1 145

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 146

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 acceso (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 acceso, las redes pueden ser de tipos distintos, siendo este dispositivo el encargado de realizar la conversión entre señales.

Apunte1 147

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 148

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 149

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 150


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 151


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-panel dentro de un gabinete. Todos los cables en el piso o área de trabajo, se cablean hacia un punto central para administración. Cada gabinete a su vez debe estar cableado hacia la sala de equipos.

Apunte1 152


La norma principal que especifica un género de sistema de cableado para telecomunicaciones que soporte un ambiente multiproducto y multiproveedor, es la norma TIA/EIA-568, "Norma para construcción comercial de cableado de telecomunicaciones".

Apunte1 153


Esta Norma EIA/TIA 568 abarca los siguientes aspectos: Topología física Tipo de cables Longitud de los cables Conectores Conectorización

Apunte1 154


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 administración o clóset de cableado Cableado vertical (cableado central) Cableado de equipamiento (closet del edificio) Cableado de campus (entrada al edificio)

Apunte1 155


Apunte1 156


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

usuario: 6 mtrs.

Apunte1 157


Apunte1 158

Cableado EstructuradoConectores: 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 159


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 160


Norma EIA/TIA 568A

PINES CONECTOR

PAR COLOR CABLE

1 3 BLANCO/VERDE

2 VERDE

3 2 BLANCO/NARANJA

6 NARANJA

4 1 AZUL

5 BLANCO/AZUL

7 4 BLANCO/CAFÉ

8 CAFÉ

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


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


Apunte1 163

Normas para la Certificación del cableado

En general, toda instalación de cableado estructurado 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 164


Además, de las medición de los parámetros indicados 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 165


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 166


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

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

Apunte1 167


ACR. Comparación entre el NEXT y la Atenuación. A través de está razón se establece la calidad de la red, de acuerdo a los 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 168


ParámetrosCAT 5

(ISO ClaseD)CAT 5

CAT 5ePropuesta

CAT 6TIA/EIA

Propuesta

CAT 6ISO Clase EPropuesta

CAT 7ISO 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

Apunte1 169

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 170

Sistema Telefónico

Enlaces utilizados: Conmutados o Dedicados Asincrónicos o Sincrónicos Análogo o Digital Ej: Línea Telefónica: Conmutada,

Análoga. Asincrónica.

Apunte1 171

Sistema Telefónico

Estructura Sistema Telefónico: Alexander Graham Bell patentó el

teléfono en 1876, donde los usuarios 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 172

Sistema Telefónico

Estructura Sistema Telefónico:

Completamente Interconectada

Conmutador Centralizado

Jerarquía de niveles de Conmutadores

Apunte1 173

Sistema Telefónico

Lazo Local Troncal de conexión con cargo

Troncales de intercargo de muy alto ancho de banda

Oficinas de Cargo

Oficina Final

Oficina Conmutación Intermedia

Apunte1 174

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 175

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 176

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 177

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 178

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 179

ModemsEsta forma de transmisión se adopta al ocupar la red telefónica para el intercambio de datos computacionalesDebido 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 telefónicasSeñales cuadradas poseen un espectro amplioSolución: Se encodifican los 0 y 1 en frecuencias

Apunte1 180

ModemsPara 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 181

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 182

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 183

Troncales y multiplexión

Por economía se combinan múltiples enlaces en uno más grande (en BW), lo que se conoce como multiplexiónSe pueden combinar de diferentes formas: FDM: Frecuency Division Multiplexing WDM: Wavelength Division Multiplexing TDM: Time Division Multiplexing

Apunte1 184

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 185

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 186

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 187



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 188



Código Manchester:

1 0 0 1 1 1

Código Manchester

Código Manchester Diferencial

Apunte1 189

Técnicas de Codificación

Datos digitales, señales digitalesDatos análogos, señales digitalesDatos digitales, señales análogasDatos análogos, señales análogas

Apunte1 190

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 191

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 192

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 193

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 194

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 195

Comparación de 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 196

Esquemas de Codificación

No retorno a Cero (Non return to Zero-Level, NRZ-L)No retorno a Cero Invertido (NRZI)Binario Multinivel, Bipolar -AMIPseudoternarioManchesterManchester DiferencialB8ZSHDB3

Apunte1 197

No retorno a Cero (NRZ-L)

Utiliza dos voltajes diferentes para 0 y 1El 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 0Esto es NRZ-L

Apunte1 198

No retorno a Cero Invertido

Mantiene la tensión constante durante un bitLos datos se codifican según la presencia o ausencia de una transición de señal al comienzo del bitUn 1 se codifica por una transición (bajo a alto o de alto a bajo) Un 0 se codifica por no existir transiciónUn ejemplo de esto es la codificación diferencialEsto es NRZI

Apunte1 199

NRZ

Apunte1 200

Codificación Diferencial

Los datos se codifican por cambios de niveles de voltajeMás confiable la detección de una transición que de un nivelEn sistemas complejos es más fácil sensar la polaridad

Apunte1 201

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 magnéticoNo se utiliza muy a menudo en transmisión de señales

Apunte1 202

Binario Multinivel

Usa más de 2 nivelesBipolar-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 203

Pseudoternario

Uno representado por ausencia de señal en la líneaUn cero representado por alternancia entre voltaje positivo y negativoNo existe ventaja o desventaja sobre Bipolar-AMI

Apunte1 204

Bipolar-AMI y Pseudoternario

Apunte1 205

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 206

BifaseManchester

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 207

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 (auto-

clocking) No existe componente DC Detección de error

Ausencia de una transición esperada

Apunte1 208

Velocidad de Modulación

Apunte1 209

Técnicas de ScramblingSe utiliza scrambling para reemplazar secuencias que producen voltaje constanteSecuencia de llenado Debe producir suficientes transiciones para

sincronizar Debe ser reconocido por el receptor y reemplazarse

por el original

No tiene componente DCEvita las largas secuencias de línea de señal con nivel ceroNo reduce la velocidad de los datosCapacidad de detección de error

Apunte1 210

B8ZS

B8ZS (Bipolar With 8 Zeros Substitution)Basada en bipolar-AMISi 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 211

HDB3

HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)Basada en bipolar-AMIString 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 212

B8ZS y HDB3

Apunte1 213

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 214

Técnicas de Modulación

Apunte1 215

Desplazamiento de Amplitud

Valores representados por diferentes amplitudes de la portadoraUsualmente, uno es de amplitud cero EJ: Se utiliza presencia o ausencia de portadora

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

Apunte1 216

Desplazamiento por Frecuencia

Valores son representados por dos frecuencias diferentes, próximas a la de la portadoraMenos suceptible al error que ASKEn líneas telefónicas utiliza velocidades hasta 1200 bps Utilizada para transmisiones de radio de alta frecuenciaSe utiliza en LANs que utilizan cable coaxial

Apunte1 217

FSK en Línea Telefónica Full Duplex

Apunte1 218

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 219

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 220

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 221

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 HzRequiere 8000 muestras por segundoMuestras análogas (Modulación por Amplitud de Pulso, PAM)Cada muestra se le asigna un valor digital

Apunte1 222

Modulación de Código Pulso (PCM)

Sistema de 4 bit da 16 niveles Un muestreo de 8 bit da 256 niveles Calidad comparable con transmisión análoga8000 muestras por segundo de 8 bits da 64 kbps

Apunte1 223

Codificación no lineal

Niveles de cuantificación no están uniformemente espaciadosReduce la distorsión de la señal globalSe utiliza por comparación de señal.

Apunte1 224

Modulación Delta

La entrada análoga es aproximada por una función escaleraEn 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 225

Ejemplo de Modulación Delta

Apunte1 226

Operación : Modulación Delta

Apunte1 227

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 228

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 229

Modulación Análoga

Apunte1 230

Spread Spectrum: Espectro Expandido

Se utiliza en datos análogos o digitalesSeñales análogos Datos son expandidos sobre un Ancho de Banda mayorSe utiliza para evitar las interferencias y posible intercepciónSaltos 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 231

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 232

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 233


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 234


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 235


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 236

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 únicoEsto permite llevar el control de los límites de los flujos de datos

Apunte1 237

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, Administración y

Mantenimiento.

Apunte1 238

STS /SDH

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

Apunte1 239

ATMATM (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 240

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.

ATM

Apunte1 241

Apunte1 242

ATM

Apunte1 243

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 244

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 245

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 usuarios.Solución: Conmutación de Paquetes.

Apunte1 246

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 PaquetesVentajas: 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 247

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 248

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 249

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 250

ISDN Banda Estrecha

NT1 Central

ISDN

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

Uso en el hogar de ISDN

Apunte1 251

ISDN Banda Estrecha

Central

ISDN

NT2

PBXNT1

Uso en empresas de ISDN

Apunte1 252

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 253

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 254

B-ISDNB-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 N-ISDN 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 255

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.

fisica aplicada telecomunicaciones

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