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Pr. Dr. Xavier Bonnaire - Universidad Tecnica Federico Santa MarPr. Dr. Xavier Bonnaire - Universidad Tecnica Federico Santa María – Departamento de Informáticaía – Departamento de InformáticaSlide Slide 11

Pr. Dr. Xavier BonnairePr. Dr. Xavier Bonnaire


Temario

● Ancho de Banda● Transmisión Analogía y Digital● Códigos de nivel uno● Bloques de Hardware para configurar Redes


Ancho de Banda

● Ancho de Banda (BandWidth) – BW– Número de bits que se transmite en un período de tiempo– Es diferente el BW entre un link de comunicación que el que se

obtiene proceso a proceso● El BW está influenciado por otros factores

– Costo del protocolo– Manejo de informaciones: Corrección de errores, etc..

t

¿Cuantos bits caben aquí?


Tiempo de Propagación

● Tiempo de propagacion– Es el tiempo que se demora un bit en propagarse de un extremo a

otro● Depende de la tecnología física que se usa para la red

– Una Fibra óptica permite tiempos de propagaciones menor que un cable coaxial

– El tiempo de propagación también se llama Tiempo de Vuelo– Se exprime en mseg o en µseg



Tiempo de propagación paraun sistema de comunicacióncon satélite ≈ 135 mseg

35800 Km


RTT – Round Trip Time

● Round Trip Time– Tiempo de ida y vuelta de un bit– Es diferente de 2 x Tiempo de Propagación

● Toma en cuenta el tiempo de tratamiento para la vuelta

Tiempo de tratamientoRTT

Fuente Destino


Latencia

● La latencia tiene 3 componentes:– Latencia = propagación + transmisión + cola

propagacion= distanciak×velocidad de la luz en el vacio

– K es un factor que depende del medio● Para el vació k = 1

tranmision= tamañodel mensageBandWidth

– Cola es el tiempo de tratamiento de la información



● Tiempo de propagación en distintos medios

Medio Velocidad en [m/seg]

Vacío 3.0 * 108

Cobre 2.3 * 108

Fibra óptica 2.0 * 108


Bits en Transito

● Número de bits en tránsito

N ° debits en transito=Tiempode propagacion×BandWidth

Tiempo de propagación

Bandwidth


Transmisión Análoga y Digital

● La información se transmite sobre un medio variando alguna propiedad:– Si el medio es un cable de cobre, se varía su voltaje o su corriente– Si es fibra óptica, se varía la energía luminosa

● Esta variación de alguna variable física en el tiempo, se llama señal

● Una señal se expresa como una función del tiempo g(t)


Información en una señal

● Cuando g(t) es una función continua en términos matemáticos, se dice que g(t) es una señal analógica Cada nivel aporta información

g(t)

t

Info

rmac

ión


Información en una señal

● Cuando g(t) es una función discreta se dice que g(t) es una señal digital. Solo los niveles discretos aportan información

t

4 niveles4 niveles

Nivel 1Nivel 1

Nivel 2Nivel 2

Nivel 3Nivel 3

Nivel 4Nivel 4


Discusión

● Se puede ver que en últimos términos sólo existen señales analógicas

● Sólo la forma de procesar la información determina si es digital o analógica

● Por ejemplo una compuerta digital sólo discrimina entre dos niveles de voltaje– La compuerta determina el tipo de señal

Object 6


Espectro de Frecuencia

● Si g(t) es una señal periodica de periodo T, g(t) se puede expresar como nuna suma de senos y cosenos


Ecuaciones para expandir g(t)

f = 1T

g t = 12c∑

n=1

∞ansin 2 f n t ∑

n=1

∞bncos 2 f n t

an=2T∫0

T

g t sin 2 f n t dt

bn=2T ∫0

T

g t cos2 f n t dt

c= 2T∫0

T

g t dt


Ancho de Banda Analógico

● El BW (BandWidth) analógico– Es una medida del ancho de una banda de frecuencia– Se llama Ancho de Banda (BW)a la frecuencia a la cual la

amplitud de la señal se cae a de su valor12

A

A/√2

Hz

BW


Discusión

● Ancho de Banda– Todo los medios fisicos presentan un ancho de banda (BW)

limitado– Las señales digitales sufren una severa distorsión al pasar por

medios físicos con Ancho de Banda reducidos

● Se denomina transmisión en Banda Base a la transmisión de señal digital sobre medios analógicos


Velocidad de Transmision

● Relación entre Ancho de Banda Digital (bps) y Ancho de Banda analógico (Hz)– Teorema de Nyquist– Si el medio físico tiene un ancho de banda de BW, y la señal se

codifica en N niveles discretos, Nyquist establece que:

Velocidad Max=2×BW log2N

En Bits por segundo (bps)

– El ecuacion no considera el efecto del ruido


Cota Máxima de Velocidad

● Teorema de Shanon– Establece una cota máxima para la capacidad de un canal en bps

(bits por segundo) en función de la relación señal a ruido

Valocidad Maxima=BandWidth×log2 1SN

– S/N se denomina relación Señal a Ruido y representa el cociente entre la potencia del ruido y la potencia de la señal

SNdb=10 log10

SN


Ejemplo

● Velocidad maxima de un sistema telefonico de grado de voz:– BandWidth (BW) = 3000Hz– S/N = 30db

30db=10 log10 SN

SN=10

3010

=1000

velocidad=3000×log21001=29.9 Kbps

– Se puede lograr velocidades mayores con menos ruido y usando compresión


Códigos de Nivel 1

● Las señales viajan entre componentes de señalización– Los Bits fluyen entre adaptadores

● El componente de señalizacion de un adaptador de red permite– Transformar secuencias de bits en señales– Transformar señales en secuencias de bits


Adaptadores de red

Nodo

Adaptador de red

Nodo

señales

Componente de Señalización

Bits


Código NRZ (Non Return to Zero)

● Codificar los bits de datos con una señal digital

0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0Bits

NRZ

● Problema con secuencias largas de 0 o 1– El receptor necesita sincronizarse– Se necesita detectar presencia o ausencia de señal


Señal de Reloj - Clock

● Es una señal de referencia– Señal digital periódica– Solamente dos niveles– La señal cambia de nivel con una frecuencia F en Hz

t


Codigos NRZ, Manchester, NRZI

0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0Bits

NRZ

Clock

Manchester

NRZI


Generación de Código Manchester

ORExclusivo

ClockNRZ

Manchester


Código Manchester

● Sincronización fácil– Siempre hay una transición de la señal durante un periodo de bit– Diseño de circuitos fácil y económico

● Problemas– Necesita una bando de ancho de– Ejemplo: para transmitir 2400 bps

● Buscar otro tipo de código

1.5× 1T

1.5×2400=3600Hz


Definición Bauds - Bits

● En la literatura varias veces se confunde bauds y bits en la velocidad de transmisión de datos

● Definición del Baud– Viene del ingeniero francés Jean-Maurice-Emile Baudot que lo

usaba para medir la velocidad de un telégrafo– Se dice que la velocidad de transmisión es de N Bauds si la señal

que se usa tiene N cambios electricos (de niveles) por segundo

● Es diferente de la velocidad en bps (bits por secundo)– Una señal de 4 niveles de 2400 Bauds puede transmitir 4800 bps– Cada nivel puede codificar 2 bits


Código 4B/5B

● Problema– Resolver la ineficiencia del código Manchester– Evitar secuencias largas de 0 y 1

● Idea del Código 4B/5B– Correspondencia entre grupos de 4 bits y de 5 bits– Se transmiten los grupos de 5 bits– Se construyen los grupos de 5 bits de tal manera que nunca

tenemos secuencias de más de 3 ceros seguidos– La salida se codifica en NZRI

● Evita la formación de secuencias de muchos 1


Código 4B/5B – Tabla de Correspondencia

Entrada 4b Código 5b Entrada 4b Código 5b0000 11110 1000 100100001 01001 1001 100110010 10100 1010 101100011 10101 1011 101110100 01010 1100 110100101 01011 1101 110100110 01110 1110 11100


Bloques de Hardware

● Las redes se construyen usando varias clases de hardware– Nodos

● PC, Estaciones de trabajo● Routers● Puntos de Acceso Inalámbricos

– Links● Cables coaxiales● Cables tipo UTP5/UTP6● Fibra Óptica


Estructura de un Nodo

CPU

Caché

Memoria

Adaptadorde

RedB

us d

e E

/S

Red

Tarjeta EthernetModemTarjeta ATM


Adaptador de Redes

● Tarjeta de Red– Conector para el computador

● PCI, ...

Conector 10Base2 -Coaxial Conector 10/100 BaseTX -UTP5

Bus PCI


Adaptador de redes

● Tarjetas Inalámbricas


Adaptador ATM


Links

● Las redes se construyen sobre una gran diversidad de medios– Un medio transporta señales que pueden ser digitales o analógicas– Los links pueden ser HDX (Half Duplex) o FDX (Full Duplex)

● HDX: No se puede emitir y recibir al mismo tiempo● FDX: Se puede emitir y recibir al mismo tiempo● En general se asume FDX

● Un Modem (Modulator/Demodulator)– Es un dispositivo que codifica datos binarios en señales análogas

para transmitirlos en un medio análogo– También sirve para hacer la conversión análogo/digital


Modem

Modem Modem

Link grado

de voz


Links Locales

Cable BW[Mbps] DistanciasCategoría 5/6 UTP 10 -1000 100mCoax 50 ohm 10-100 200mCoax 75 ohm 10-100 500mFibra Multimodo 100 2 KmFibra modo s imple 100-2400 40 Km


Cables Locales

UTP-5 / 6


Fibra Óptica


Links de larga distancia

S ervicio BW Isdn 64 kbps

DS 1 (T1) 1.544 MbpsDS 3 (T3) 44.736 Mbps

S TS 1 51.840 MbpsS TS 3 155.250 MbpsS TS 12 622.080 MbpsS TS 24 1244.160 Mbps

Optical Carrier

STS = Synchronous Tranport Signal

STS-N = N veces el ancho de bandade STS-1

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