Redes y transmisión de señales

Los medios de transmisión
• Factores para la elección del medio:
–
–
–
–
–
–
La instalación en la que se utilizará.
Topología que soporta.
Fiabilidad y vulnerabilidad.
Influencia de las interferencias.
Economía y facilidad de instalación.
Seguridad. Facilidad de acceso no permitido.
Tipos de medios de transmisión
•
•
•
•
Medios magnéticos. Cintas y discos.
Los cables metálico. (eléctricas).
La fibra óptica. (luz).
Comunicaciones inalámbricas:
– Ondas de radio terrestres.
• Onda corta
• Microondas.
– Infrarrojos.
– Satélites artificiales:
• Geoestacionarios.
• L.E.O. (Low Earth Orbit).
Tipos de señales
• Analógicas.
• Digitales.
Tipos de redes
• Según su la tecnologia de transmisión:
– Redes de difusión.
• Los mensajes (paquetes) son enviados a todas las
máquinas de la red.
– Redes punto a punto
• Conecta pares individuales de máquinas.
Según la distancia entre los ordenadores:
D ista n cia e n tre
m icro p ro ce sa d o re s
L o s m icro p ro ce sa d o re s e sta n e n e l(la )
m ism o (m ism a )
0 ,1 m
T a rjeta d e circuito s
1 m
S istem a
10 m
H a b ita ció n
100 m
E d ificio
1 Km
C am pus
10 Km
C iu d a d
100 K m
P a ís
1 .0 0 0 K m
C o n tin e n te
1 0 .0 0 0 K m
P la n e ta
E jem plo
O rd e n a d o r
O rd e n a d o r m u ltip ro ce sa d o r
R e d d e á re a lo ca l (L A N )
R e d d e á re a m etro p o lita n a
R e d d e á re a e xte n sa (W A N )
In te rn e t
Tipos de redes
• LAN.(Local Area Network)
• Tamaño limitado (Edificio, campus).
• Velocidades de 10 a 100 Mbps (no MB/sg.)
• Topologias:
En bus
Estrella
Anillo
Tipos de redes
• MAN (Metropolitan Area Network)
• Ciudad, publicas y privadas.
• Arquitectura sencilla.
• Utilizan un estandar llamado DQDB(bus dual de
cola distribuida)
Dirección del flujo en el bus A
Bus A
Ordenadores
1
2
3
Dirección del flujo en el bus B
4
Head end
Bus B
Tipos de redes
• Redes de área extensa (Wide AreaNetwork)
• Abarcan un país o un continente.
• Constan de hosts y una subred de comunicaciones
para conectar dichos hosts.
• Paquetes o celdas Subred
routers
host
LAN
LAN
host
host
LAN
LAN
Tipos de redes
• Redes inalámbricas:
Internet
nodo
D
D
nodo
D
Conmutacion de paquetes
TCP/IP
D
nodo
D
D
nodo
nodo
nodo
D
D
nodo
D
D
nodo
nodo
D
D
D
nodo
nodo
D
D
nodo
D
Software de red
• Se estructura en distintas capas
Protocolo 5
Capa 5
Interfaz 4/5
Capa 5
Protocolo 4
Capa 4
Interfaz 3/4
Interfaz 2/3
Capa 4
Protocolo 3
Capa 3
Capa 3
Protocolo 2
Interfaz 1/2
Capa 2
Capa 2
Protocolo 1
Capa 1
Capa 1
Medio fisico
• Las capas y los protocolos es la arqu.de red
• Cada par de entidades se llama par. (por ej.el
elemento de la capa 5 de ambas redes)
• Los pares se entiende porque utilizan el
mismo lenguaje (protocolo).
• Una capa con otra se comunican a través de
un interfaz de capa y hablan el mismo
protocolo.
• Todos los protocolos de una columna se
llama pila de protocolos.
• El ejemplo de los dos filósofos.
Software de red
M
H4
H3
H2 H3
H4
H4
M1
Protocolo capa 4
M
M1
H4
T2
M
Protocolo capa 5
M2
H2
Protocolo capa 3
H4
M1
T2
H4
H3
H2 H3
H4
H4
M1
M1
H4
T2
Protocolo capa 2
Ordenador de origen
M
Ordenador de destino
H2
M2
H4
M1
T2
Problemas a resolver
• Identificación de emisores y receptores.
Direccionamiento.
• Tipo de comunicación en las interfaces:
• Símplex, half duplex o semiduplex y full duplex.
• El control de errores similar en el emisor y
en el receptor. Feed back.
• Control de la secuencia de los paquetes.
• Control de un emisor rápido y un receptor
lento.
• La multiplexación.
Normalización
• Mejora de la calidad y de la fiabilidad.
• La mejora de la seguridad.
• Protección de los ciudadanos y del medio
ambiente.
• Hacer compatibles la compatibilidad y la
interconexión de equipos.
• Reducir el número de modelos.
• Facilitar la distribución y el mantenimiento.
Tipos de normalización
• De “facto”:
• Métodos de compresión.
• Comandos Hayes.
• De “jure”
• Modelo OSI de interconexión.
• Tarjetas de crédito.
• Nacionales, Europeas o Internacionales:
• Euroconector.
• R-J41, RJ-45
Modelo de referencia OSI de
ISO.
• ISO: International Standard Organitation.
• OSI: Open Systems Interconnetion.
– El objetivo:
» Interconectar diferentes sistemas y normalizar las
redes de datos.
– Caracteristicas:
» Los equipos diseñados para un tipo de red se pueden
conectar a cualquier red del mismo tipo.
» Es posible realizar comunicaciones terminal a
terminal entre dos sitemas interconectados.
» Los usuarios pueden adquirir los equipos a diferentes
fabricantes sin restricciones de propiedad o conflicto
de normas.
El modelo OSI de ISO
C apas O S I
A p lic a c ió n
P re se n ta c ió n
S e sió n
T ra n sp o rte
R ed
E n la c e d e d a to s
F ísic a
N o rm a in te rn a c io n a l IS O 7 4 9 8 (1 9 8 4 )
In te ra c ció n p a ra re a liz a r la s ta re a s q u e so n o b je to d e la c om u n ic a ció n .
A se g u ra r q u e la info rm ac ió n e stá c o dific a d a e n fo rm a q u e am b o s siste m a s
p u e d e n m a n e ja r.
C o o rd in a c ió n d e l d iálo g o . V e rific a c ió n d el flujo d e d a to s y la in te g rid a d .
E sta b le c im ie n to d e la ru ta ló g ic a.
E sta b le c im ie n to d e la ru ta re al.
G a ra n tiz a q u e lo s m e n sa je s v a n d e n o d o a n o d o d e la re d c o n tro la n d o la
d e te c c ió n y la c o rre c ció n d e e rro re s.
C o m p a tib ilid a d a niv e l d e c o n e c to re s, c a ble s y se ñ a le s e lé c tric a s.
La capa física
• Se determina en este nivel los siguientes
conceptos:
•
•
•
•
Los voltajes
La duración de un bit.
Los conectores.
Los medios de tansmisión.
La capa de enlace de datos
• En esta capa el emisor divide, los datos de
entrada, en marcos de datos.
• Realiza el control de errores.
• Resuelve los problemas de marcos dañados,
repetidos o duplicados.
• Evita que un emisor rápido sature al
receptor lento. (buffer).
La capa de red
• Resuelve el problema de cómo se
encaminan los paquetes a su destino.
• Resuelve el problema de la congestión.
• Realiza el control del número de paquetes
que gestiona la red y para cada cliente para
su facturación.
• Son protocolos que manejan las operadoras.
La capa de transporte
• Es una verdadera capa de extremo a
extremo. Un programa en la máquina
emisora entabla conversación con otro
programa similar en la máquina destino.
• Realiza tareas de multiplexado,
segmentación y control del flujo (control de
emisores rápidos con receptores lentos).
La capa de sesión
• Permite crear sesiones entre máquinas
distintas. Una sesión podría ser una
transferencia de un fichero.
• Realiza el control del dialogo entre emisor y
receptor.
• Manejan lo que se llaman fichas para evitar
que en ambos lados de la comunicación se
intente acceder al mismo recurso.
• La sincronización y recuperación de la
transmisión
La capa de presentación
• Controla la codificación de los datos a
presentar entre máquinas que utlizan
códigos distintos.
• Los datos o son alfanuméricos o enteros o
reales
• Permite comunicar máquinas con código
ASCII y EBCDIC
La capa de aplicación
• Permite compatibilizar distintos terminales
creando un terminal virtual de red.
• La transferencia de ficheros de manera que
ficheros Unix puedan ser llevados a
máquinas Windows.
• El correo electrónico.
• La búsqueda de directorios.
Emisor
Capa de
Aplicación
AH
Capa de
presentación
PH
Capa
de sesión
SH
Capa de
transporte
TH
Capa de
red
Capa de
enlace
Capa
física
Receptor
Datos
NH
DH
Capa de
Aplicación
Datos
Capa de
presentación
Datos
Datos
Capa
de sesión
Datos
Capa de
transporte
Capa de
red
Datos
Datos
Bits
DT
Capa de
enlace
Capa
física
La International Telecom Union
ITU.
• Nace en 1865 para poner orden en las
comunicaciones telegráficas.
• Hoy dia es una oficina de las Naciones
Unidas:
• Tiene tres divisiones:
• ITU-R de radiocomunicaciones.
• ITU-T de las telecomunicaciones.
• ITU-D de desarrollo.
• Sus resultados son recomendaciones.
Los comites de normalización.
• ISO (International Standard Organitation)
– Su labor: emite estándares desde revestimientos
de postes telefónicos hasta el standard OSI.
– Pertenece a la ITU-T y así evitar la creación de
standares duplicados y distintos.
– Son miembros de ISO entidades como ANSI
(Instito American de Standares) y IEEE
(Institute of electrical an electronics Engineers)
Tipos de señales
• Señal: Es la manifestación de una magnitud
física
• Tienen la capacidad de propagarse a través
de diferentes medios o canales.
• Principio de superposición: El efecto que
produce una suma de señales es igual a la
suma de los efectos producidos por cada
una de las señales.
f ( x  y)  f ( x)  f ( y)
f  efecto _ producido
x , y  las _ señales
Tipos y formas de transmisión.
• Sincronismo:Procedimiento por el cual emisor y
receptor se ponen de acuerdo sobre el instante preciso en el
que comienza o acaba una información puesta en el medio
de comunicación.
• Transmisión asíncrona:Cuando entre emisor y
receptor se establece sincronización en cada carácter
emitido, mediante un bit de comienzo y dos bit de stop.
• Transmisión síncrona:Los bits enviados se hace con
un ritmo constante que es idéntico en el emisor y en el
receptor.
Tipos y formas de transmisión.
• Transmisión asíncrona:El emisor y receptor se ponen
de acuerdo en cada palabra de información transmitida.
Reposo
1
1
1
1
1
1
Reposo
Rendimiento
8
Start
0
0
0
0
Stop
• Transmisión síncrona:
V
1
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
1
t
t
t
 100  72 , 7 %
11
Rendimiento:Enviaremos
3 códigos de sincronismo
ASCII (16h) cada 256
bytes. En un Kb se envian
12 códigos de control.
1024  8
(1024  12 )  8
Reloj
 100  98 ,8 %
Tipos de síncronismos
• Síncronismo de bit: se encarga de determinar el
momento preciso en que comienza o acaba la transmisión
de un bit.
• En las transmisiones asíncronas es el bit de start el
que determina el comienzo.
• En las síncronas es la señal del reloj transmitida por
la propia línea con los datos, se encarga del
síncronismo.
• Síncronismo de carácter:se encarga de determinar
cuales son los bits que componen cada palabra transmitida
• En la transmisiones asíncronas la síncronia la
determinan los bit de start y los de stop.
• En las transmisiones síncronas la determinan
caracteres se Síncronización (el carácter 16 h del
código ASCII o SYN).
• Síncronismo de bloque: Se intercalan códigos de
control del código ASCII que divide la información en
tramas mediante una cadencia o secuencia de códigos de
control.
Transmisiones según el medio
• Transmisiones serie:
• Una única linea de datos conducen los bits
secuencialmente.
• Permite mayores distancias.
• Ejemplos: Ordenador a un modem, de ordenador a
ordenador o un ratón
• Transmisión paralelo:
• La transmisión se realiza byte a byte por líneas
individuales.
• Menores distancias mas rapidez.
• Comunicación entre ordenadores o a la impresora.
Conceptos generales de las señales en
comunicaciones.
•
•
•
•
•
•
•
1 Ciclo/sg = Hertzio, Hz
1000 ciclos/sg=Kilohertzio, Khz
1.000.000 ciclos/sg= Megahertzio, Mhz
Baudio=Impulsos electricos/sg.
BaudiosBits/sg.
Ancho de banda H=máxima frecuencia que
puede tener una señal en un medio.(Hz)
– La relación potencia de la Señal/potencia del
Ruido expresada en multiplo de 10 por el log de
S/N se denomina decibelio.
•
•
•
•
Decibelio= 10 x log10 S/N (dB).
Una relación de S/N de 10 es igual a 10 dB
Una relación S/N de 100 es igual a 20 dB
Una relación S/N de 1000 es igual a 30 dB.
– La ley de Shanonn dice:
• Número máximo Baudios/sg=H log2 (1+S/N)
• Siendo H el ancho de banda
– H=3.000 Hz y S/N 30 dB
» Baudios=10301
Elementos que alteran las
señales.
• La atenuación:
– Debilitamiento de la señal debido a la resistencia
eléctrica, tanto del canal, como de los demás elementos.
– Se manifiesta por una disminución de la amplitud.
– La atenuación responde a la Ley de Ohm:
• Va-Vb = IR
• La distorsión:
– Es la deformación de la señal modificándose la
amplitud solamente en algunas frecuencias. La
ecualización evita este problema
Elementos que alteran las
señales.
• Interferencia:
– Es la suma de una señal conocida pero no deseada, a la
señal principal que se transmite.
– Suele ocurrir cuando las señales trabajan en frecuencias
muy próximas.
• Ruido:
– Es energía no deseada de fuentes distintas del emisor.
– En los cables es producido por el movimiento de los
electrones provocando el ruido témico que es inevitable.
• Diafonia:
– Es el acoplamiento inductivo de dos cables que están
próximos.
Elementos que alteran las
señales.
• Dispersión:
• La longitud de los pulsos de luz transmitidos por
una fibra aumentan conforme se propagan.
• Estudios de laboratorio han descubierto métodos
para que este fenómeno se atenúe y es la creación de
los Solitones, impulsos con características
especiales.