Sistemas de Transporte de Datos (9186): Diapositivas Bloque 1

Sistemas de Transporte de Datos (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque I. Dispositivos para la transmisión de datos
Francisco Andrés Candelas Herías
Santiago Puente Méndez
Grupo
p de Innovación Educativa en Automática
© 2009 GITE – IEA
I. Dispositivos para la transmisión de datos
1.
2.
3.
4.
Elementos en la transmisión de datos.
Normas de interfaz DTE-DCE estándar.
Normativas de modulación y pprogramación
g
de módems.
Arquitecturas de multiplexado de señales.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
2
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
3
Conceptos básicos.
Necesidad de normativas.
Elementos en la comunicación entre dos equipos.
q p
Interconexión de equipos con LANs o WANs.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
4
Conceptos básicos
ƒ
Para comunicar equipos de una forma compatible se requiere definir
y especificar muy bien todos los aspectos de la comunicación.
à
à
à
à
ƒ
Tipo dde cableado,
Ti
bl d ttopología…
l í
Interfaces de conexión, niveles de tensión y corrientes…
Niveles de la arquitectura, servicios que ofrecen los niveles…
Protocolos de los distintos niveles, formatos de los paquetes y tramas (PDU)…
En STD estudiaremos tecnologías concretas, viendo las
especificaciones de cada una de ellas para los niveles en las que
definen
definen.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
5
Necesidad de normativas
ƒ
Hay organizaciones que se encargan de documentar las
especificaciones de las tecnologías de éxito o compartidas por
grupos de fabricantes:
à
à
à
à
à
à
ISO. International Standards Organization.
ITU-T. International Telecommunication Union, Telecommunication
Standardization Sector (anteriormente CCITT).
ETSI. European Telecommunications Standards Institute.
IEEE. Institute of Electrical and Electronic Engineers.
EIA. Electronic Industries Alliance.
ANSI. American National Standards Institute (representante del OSI en
EE.UU.)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
Necesidad de normativas
ƒ
También todos los aspectos de Internet están bien definidos:
à
à
ƒ
IAB. Internet Architecture Board.
Š IETF.
IETF Internet
I t
t Engineering
E i
i Task
T k Force.
F
Š IRTF. Internet Researching Task Force.
W3. World Wide Web Consortium.
Además hay consorcios para tecnologías específicas:
à
à
à
à
à
IP/MPLS Forum (anteriormente ATM Forum).
Gigabit Ethernet Alliance.
Wi Fi Alliance
Wi-Fi
Alliance.
DSL Forum.
DVB-DAVIC. Digital Video Broadcasting - Digital Audio Visual Council.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
6
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
7
Necesidad de normativas
Estas organizaciones crean normativas sobre diferentes tecnologías,
que luego venden a los fabricantes.
ƒ Los
L ffabricantes
b i t ddeben
b seguiri llas normativas
ti
sii quieren
i
hhacer
productos compatibles.
ƒ Normalmente, las normativas van por detrás de las tecnologías más
recientes.
ƒ En STD estudiaremos tecnologías normalizadas o que están en
proceso de normalización.
ƒ En el Campus Virtual hay enlaces a organizaciones.
ƒ
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
8
Elementos en la comunicación entre dos equipos
ƒ
Elementos básicos en la comunicación entre dos equipos:
Nivel físico
DTE
DCE
Interfaz
DTE-DCE
DCE
Medio físico de
transmisión
DTE
Interfaz
DTE-DCE
DTE: Data Terminal Equipment.
Equipment Equipo inteligente (computador) que
envía y recibe datos.
ƒ DCE: Data Circuit-Terminating Equipment. Adecua los datos a las
señales adecuadas al medio físico.
ƒ
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
9
Elementos en la comunicación entre dos equipos
ƒ
Los medios físicos pueden ser de diferentes tipos, y requerir
diferentes tipos de señales.
Confinados
Medios
físicos
No confinados
ƒ
Cables eléctricos
Cables de fibra óptica
Radio
Luz
Un medio físico se caracteriza principalmente por su ancho de
b d que lilimita
banda,
i lla velocidad
l id d dde transmisión:
i ió
Vm ≤ 2·B
Vt ≤ Vm · N
Vm = pulsos por segundo
(baudios)
Vt = bits por segundo (bps)
B = Ancho de banda (Hz)
N = Número de bits por
baudio
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
Interconexión de equipos con LANs o WANs
ƒ
Se pueden establecer distintos tipos de redes….
à
à
à
ƒ
Conexión directa entre dos equipos muy próximos.
R d LAN:
Redes
LAN conexión
ió entre
t síí de
d varios
i equipos
i
cercanos.
Redes WAN: conexión entre un par de equipos separados por grandes
distancias.
Conexión directa entre dos equipos.
à
Cables cruzados o de “módem nulo”. Protocolo punto a punto.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
10
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
11
Interconexión de equipos con LANs o WANs
ƒ
Redes LAN:
à
à
à
à
Topología bien definida (bus, anillo, estrella …).
M di fífísico
Medio
i compartido.
tid
Medio físico privado y de calidad.
Se pueden compartir muchos recursos.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
12
Interconexión de equipos con LANs o WANs
ƒ
Redes WAN:
à
à
à
Medios físicos alquilados a un proveedor.
M di dde calidad
Medios
lid d media
di o baja
b j ((para ell usuario
i fifinal).
l)
Pueden conectar…
Š Un usuario con un ISP (Proveedor de Servicios de Internet).
Š Dos usuarios distantes entre si.
Š Un usuario con una LAN distante.
Š Dos LANs distantes entre sí.
Acceso a
WAN
DTE
DCE
(módem)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Servicios WAN
Nodos de
conmutación
Servidor
del ISP
I-1. Elementos en la Transmisión de Datos
ƒ
13
Otros tipos:
ƒ
Redes PAN (Personal Area Network):
à
à
à
à
ƒ
Distancias muy pequeñas.
P comunicar
Para
i periféricos
ifé i
con equipos
i
principales,
i i l
o dispositivos móviles cercanos.
El medio típico son las ondas de radio.
Un ejemplo: Bluetooth.
Redes MAN (Metropolitan Area Network):
à
à
à
Tecnología similar a una LAN, pero abarcan mayores
ddistancias
sta c as (dece
(decenas
as de Km).
)
Un ejemplo: redes de TV + datos por cable.
Los medios típicos son la fibra óptica y el cable
coaxial.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I. Dispositivos para la transmisión de datos
1.
2.
3.
4.
Elementos en la transmisión de datos.
Normas de interfaz DTE-DCE estándar.
Normativas de modulación y pprogramación
g
de módems.
Arquitecturas de multiplexado de señales.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
14
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
15
Introducción.
Interfaces síncronas y asíncronas.
Interfaces balanceadas o diferenciales.
Interfaz EIA RS-232-C/D.
Interfaz V.35.
Interfaz HSSI.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
16
Introducción
ƒ
Las interfaces DTE-DCE se caracterizan por:
à
à
à
ƒ
Una transmisión serie de los bits de datos.
U transmisión
Una
t
i ió sencilla
ill en bbanda
d bbase.
Dos grupos de señales, para enviar y recibir a la vez.
El emisor debe enviar al receptor dos cosas:
à
à
Los pulsos con los bits de datos.
Señales que indican donde están los bits de datos (reloj de bit).
Señales
S
ñ l d
de d
datos
t
y reloj de bit
DTE
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Señales de datos
y reloj de bit
DCE
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
17
Interfaces síncronas y asíncronas
ƒ
Formas de indicar donde están los bits:
à
Comunicación síncrona con reloj de bit y datos en líneas diferentes.
Š Se
S envía
í señal
ñ l con ell reloj
l j dde bit
bit.
Š Habitual en los interfaces DTE-DCE actuales.
Emisor
Receptor
1 0 0 1 1
1 0 0 1 1
Datos
t
Reloj
de bit
t
Datos
t
Reloj
de bit
t
Línea de datos
Línea de reloj
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
18
Interfaces síncronas y asíncronas.
ƒ
Formas de indicar donde están los bits:
à
Comunicación síncrona con reloj de bit junto con los datos.
Š Se
S envía
í señal
ñ l con ell reloj
l j dde bit
bit.
Š Más usado en las LAN que en interfaces DTE-DCE.
Emisor
Receptor
1 0 0 1 1
1 0 0 1 1
Datos
t
Reloj
de bit
t
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
datos + reloj
Datos
t
Reloj
de bit
t
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
19
Interfaces síncronas y asíncronas
ƒ
Formas de indicar donde están los bits:
à
Comunicación asíncrona.
Š No
N se envía
í la
l señal
ñ l dde reloj
l j dde bit
bit.
Š Se envía un pulso de sincronización cada cierto número de bits.
Š Usada en interfaces DTE-DCE sencillas pero lentas.
Emisor
Receptor
Inicio 1 0 0 1 1 Fin
Inicio 1 0 0 1 1
t
Datos
5 bits
Datos
Trama
Fin
Datos
t
Reloj
de bit
t
5 bits
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
20
Interfaces síncronas y asíncronas
ƒ
Codificaciones más empleadas en interfaces DTE-DCE:
1
0
NRZ
NRZ
bipolar
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
t
t
NRZI
t
RZ
t
RZ bipolar
t
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
21
Interfaces síncronas y asíncronas
ƒ
Otras codificaciones:
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
AMI
t
Manchester
t
M h t
Machester
Diferencial
t
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
22
Interfaces balanceadas o diferenciales
ƒ
Transmisión se de señales con referencia común.
à
à
Requiere menos líneas en el cable.
S ibl all ruido
Sensible
id e iinterferencias
t f
i entre
t lílíneas; velocidad
l id d lilimitada.
it d
+V / -V
'0'
'1'
'0'
Señales internas
con referencia
común
'1'
'0'
Equipo 1
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Líneas de transmisión con
referencia común
'1'
Señales internas
con referencia
común
Línea de referencia común
Equipo 2
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
23
Interfaces balanceadas o diferenciales
ƒ
Transmisión balanceada o diferencial.
à
à
Requiere dos líneas para cada señal.
Má iinmune all ruido;
Más
id permite
it velocidades
l id d altas.
lt
+V
+V
RT
-V
'0'
-V
'1'
Señales internas con
referencia común
'0'
'0'
'1'
+V
+V
'1'
Señales internas con
referencia común
RT
-V
Equipo 1
-V
Líneas de transmisión
diferenciales sobre pares de
hilos trenzados
Equipo 2
RT: Resistencia
terminal.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
24
Interfaz EIA RS-232-C/D
También normalizada como la norma ITU V.24.
ƒ Es una normativa bastante vieja: la versión D es de los años 80.
ƒ Ha sido la interfaz DTE-DCE (ordenador-módem) por excelencia.
ƒ El SO representa la interfaz como puerto serie “COMx” (MS.
Windows) o “/dev/ttySx” (Linux).
ƒ Con los módems actuales internos o con otros interfaces (USB, IrDA,
Bluetooth), el SO emula el puerto serie.
ƒ Se sigue utilizando en bastantes aplicaciones
aplicaciones.
ƒ También sirve para realizar conexiones DTE-DTE.
ƒ
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
25
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Especificaciones generales:
à
ƒ
E
Especificaciones
ifi i
mecánicas:
á i
à
à
à
ƒ
Conector DB25, macho en DTE y DCE, y hembra en el cable.
Se definen 24 señales dentro del conector.
Hoy se usa mucho un conector simplificado DB9.
Especificaciones eléctricas:
à
à
ƒ
Vtmax = 20Kbps para 15m.
Niveles de los bits: -3V a -15V para “1”, 3V a 15V para ”0”.
Señales de referencia común.
Especificaciones de funcionamiento:
à
à
4 circuitos: datos, reloj, control de interfaz y referencia.
2 modos: síncrono y asíncrono (el habitual).
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
26
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Conector estándar DB25.
Secondary Transmitted Data 14
DCE Transmitted Signal Element Timing 15
Secondary Received Data 16
Received Signal Element Timing 17
Local Loop Back 18
Secondary Request to Send 19
Data Terminal Ready 20
Signal Quality Detector 21
Ring Indicator 22
Data Signal rate Selector 23
DTE Transmitted Signal Element Timing 24
Test Mode 25
ƒ
C
Conector
t DB9.
DB9
Data Set Ready 6
Request to Send 7
Clear To Send 8
Ring Indicator 9
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
1 Carrier Detect
2 Received Data
3 Transmitted Data
4 Data Terminal Ready
5 Tierra
1 Protective Ground (Shield )
2 Transmitted Data
3 Received Data
4 Request To Send
5 Clear To Send
6 Data Set Ready
7 Signal Ground
8 Carrier Detect
9 Positive DC Test Voltage
10 Negative DC Test Voltage
11 (No utilizado)
12 Secondary Data Carrier Detect
13 Secondary Clear To Send
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
G
N
D
Nº
PIN
Circuito
CCITT
1
7
AA
AB
101
102
Protective Ground (Shield)
Signal Ground/Common Return
2
3
BA
BB
103
104
Transmitted Data
Received Data
4
5
6
20
22
8
21
23
23
CA
CB
CC
CD
CE
CF
RL/CG
CH
CI
105
106
107
108.2
125
109
110
111
112
Request to Send
Clear to Send
Data Set Ready (DCE Ready)
Data Terminal Ready (DTE Ready)
Ring Indicator
Received Line Signal Detector
Remote Loopback/Signal Quality Detector
Data Signal Rate Selector (DTE)
Data Signal Rate Selector (DCE)
24
15
17
DA
DB
DC
113
114
115
Transmitter Signal Element Timing (DTE)
Transmitter Signal Element Timing (DCE)
Receiver Signal Element Timing (DCE)
14
16
SBA
SBB
118
119
Secondary Transmitted Data
Secondary Received Data
19
13
12
SCA
SCB
SCF
120
121
122
Secondary Request to Send
Secondary Clear to Send
Secondary Received Line Signal Detector
8
-
-
Reserved for Testing
9
-
-
Reserved for Testing
Descripción
18
LL
Local loopback
25
TM
Test Mode
27
Datos
Desde
DCE
Control
A
DCE
Tiempo
Desde
DCE
A
DCE
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Desde
DCE
Test
A
DCE
Desde
DCE
A
DCE
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
28
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Señales en modo asíncrono.
1 - Chasis
Circuito
eléctrico
7 - GND
2 - TD
Circuito de
transmisión
DTE
V
4 - RTS
5 - CTS
8 - CD
Ejemplo de una trama asíncrona
(líneas TD y RD)
Circuito de
recepción
3 - RD
6 - DSR
10
0
t
-10
Bit 1
Start
0
0 1 0 0 1
Bits de datos
0 P Bits
(1) Stop
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Circuito de
control
20 - DTR
22 - RI
DCE (Módem)
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
29
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Ejemplo de transferencia bidireccional no simultánea (1).
RS 232 / V.24
Red
telefónica
DTR on
RS 232 / V.24
DTR on
DSR on
Establecimiento de
la conexión
DSR on
RI on
CD on
CTS on
TxD
Datos
RxD
RTS off
Portadora
desactivada
CD off
RTS on
CTS off
Portadora activada
TxD
Datos
DCE
IIntercambio
t
bi d
de
datos
CD on
CTS on
DTE que llama
Establecimiento de
la conexión
RTS on
Portadora activada
RxD
DCE
DTE llamado
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
30
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Ejemplo de transferencia bidireccional no simultánea (2).
RS 232 / V.24
Red
telefónica
RS 232 / V.24
Portadora
desactivada
RTS off
CTS off
CD off
DTR off
DTR off
DSR off
DSR off
DTE que llama
DCE
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
DCE
Liberación de la
conexión
DTE llamado
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
31
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Conexión básica con 3 cables.
à
à
à
No usa control hardware del interfaz (RST, CTS….).
S puede
Se
d utilizar
tili un control
t l software
ft
(Xon-Xoff).
(X X ff)
Funcionamiento asíncrono.
DTE
DCE
2 - TD
3 - RD
7 - GND
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
32
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Cable cruzado o de módem nulo básico.
DTE
TD
DCE
DCE
RD
RD
GND
DTE
DTE
TD
GND
Red telefónica
TD
TD
RD
RD
GND
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
GND
DTE
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
33
Interfaz EIA RS-232-C/D
ƒ
Ejemplo de cable cruzado asíncrono completo (hay otras variantes):
TD
DTE
TD
RD
RD
DTR
DTR
DSR
DSR
RI
RI
RTS
RTS
CTS
CTS
CD
CD
GND
GND
DTE
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
34
Interfaz ITU V.35
Diseñada para conectar un DTE con módem síncrono de banda
ancha.
ƒ Similar
Si il a lla RS
RS-232,
232 pero solo
l con líneas
lí
básicas.
bá i
ƒ Funciona en modo síncrono, con señales de reloj de bit.
ƒ Las señales de datos y reloj son balanceadas.
ƒ Velocidades más altas que RS-232: 20Kbps a Mbps.
ƒ Formalmente define un cable con conector DB34 y otro DB25, pero
se suelen usar dos DB25
DB25.
ƒ Ejemplo: en el laboratorio 24 de la EPS las conexiones entre routers
son enlaces V.35 en módem nulo a 4Mbps, con nivel de enlace PPP.
ƒ
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
35
Interfaz ITU V.35
ƒ
Señales (1).
Denominación
DB-25
M.34
1
A
ITU
Nombre del circuito
Tipo
p
Sentido
Protective Ground (Chasis)
Ref.
Request to Send (RTS)
Control
DTE a DCE
DCE a DTE
2
3
4
C
105
5
6
E
107
Data Set Ready (DSR)
Control
7
B
102
Signal Ground (GND)
Ref.
8
F
109
Data Channel Received Line Signal Detector (CD)
Control
DCE a DTE
9
P
103
Transmitted Data A (TxD)
Datos
DTE a DCE
10
S
103
Transmitted Data B (TxD)
Datos
DTE a DCE
11
R
104
Received Data A (RxD)
Datos
DCE a DTE
12
T
104
Received Data B (RxD)
Datos
DCE a DTE
13
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
36
Interfaz ITU V.35
ƒ
Señales (2).
Denominación
Nombre del circuito
Tipo
Sentido
115
Receiver Signal Element Timing A
Reloj
DCE a DTE
X
115
Receiver Signal Element Timing B
Reloj
DCE a DTE
18
U
113
Transmitter Signal Element Timing DTE A
Reloj
DTE a DCE
19
W
113
Transmitter Signal Element Timing DTE B
Reloj
DTE a DCE
20
H
108.2
Data Terminal Ready (DTR)
Control
DTE a DCE
DTE a DCE
DB 25
DB-25
M 34
M.34
ITU
14
V
15
16
17
21
141
Local Loopback (LL)
Test
22
J
125
Calling Indicator (RI)
Control
DCE a DTE
23
Y
114
Transmitter Signal Element Timing A
Reloj
DCE a DTE
a
114
Transmitter Signal Element Timing B
Reloj
DCE a DTE
24
25
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
37
Interfaz ITU V.35
ƒ
Hardware V.35.
Cable estándar
DB34 – DB25
Tarjeta serie inteligente multipuerto:
RS-232C-25pin / V.35-34pin / RS449-RS422
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
38
Interfaz ITU V.35
ƒ
Cable cruzado o módem nulo con señales diferenciales.
DTE
TD A
TD A
TD B
RD A
TD B
RD B
RD B
GND
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
RD A
GND
DTE
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
39
Interfaz ITU V.35
ƒ
Cable cruzado o módem nulo.
1 Protective GND
Protective GND 1
9 Transmitted Data (A)
Received Data (A) 11
10 T
Transmitted
itt d D
Data
t (B)
R
Received
i dD
Data
t (B) 12
11 Received Data (A)
Transmitted Data (A) 9
12 Received Data (B)
Transmitted Data (B) 10
18 Transmitter Signal Element Timing (A)
DTE
19 Transmitter Signal Element Timing (B)
Receiver Signal Element Timing (A) 14
Receiver Signal Element Timing (B) 16
14 Receiver Signal Element Timing (A)
Transmitter Signal Element Timing (A) 23
16 Receiver Signal Element Timing (B)
Transmitter Signal Element Timing (B) 25
23 Transmitter Signal Element Timing (A)
Transmitter Signal Element Timing (A) 18
25 Transmitter Signal Element Timing (B)
Transmitter Signal Element Timing (B) 19
20 Data Terminal Ready
DTE
Data Channel Received Line Signal Detector (CD) 8
8 Data Channel Received Line Signal Detector (CD)
7 Signal Ground
Data Terminal Ready 20
Signal Ground 7
4 Request to Send
Data Set Ready 6
6 Data Set Ready
Request to Send 4
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
40
Interfaz HSSI
High Speed Serial Interface: Vtmax = 52Mbps para 15m.
ƒ Desarrollado por un consorcio de empresas, y normalizado por ANSI,
EIA y ITU
ITU.
ƒ Conectores de 50 pines, tipo SCSI-II.
ƒ Señales balanceadas con tecnología ECL, y cables de pares
trenzados blindados.
ƒ Interfaz síncrona.
ƒ Circuitos de datos
datos, reloj y control básico
básico.
ƒ Para módems de banda ancha e interconexión de equipos o de
LANs.
ƒ
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
Interfaz HSSI
ƒ
Circuitos y conectores.
41
Pines
Nomeclatura
Circuito
1,26
SG
Referencia de señales
Sentido
-
2,27
TR
Reloj de recepción
DCE→DTE
3,28
CA
DCE Disponible
DCE→DTE
4 29
4,29
RD
Recepción de datos
DCE→DTE
5,30
LC
Circuito Loopback C
DCE→DTE
6,31
ST
Reloj de transmisión
DCE→DTE
7,32
SG
Referencia de señales
-
8,33
TA
DTE disponible
DTE→DCE
9,34
TT
Reloj de terminal
DTE→DCE
10,35
LA
Circuito Loopback A
DTE→DCE
11,36
SD
Envío de datos
DTE→DCE
12,37
LA
Circuito Loopback B
DTE→DCE
13,38
SG
Referencia de señales
-
14-18,39-43
5
Auxiliar hacia el DCE
DTE→DCE
19,44
SG
Referencia de señales
-
20-24,45-49
5
Auxiliar desde el DCE
DCE→DTE
25,50
SG
Referencia de señales
-
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar
ƒ
Interfaz HSSI
ƒ
Módem nulo.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Pines
2,27
42
Circuito
Reloj de recepción
Pines
Circuito
9,34
Reloj de terminal
DTE disponible
3,28
DCE Disponible
8,33
4,29
Recepción de datos
11,36
Envío de datos
5,30
30
Ci i Loopback
Circuito
b kC
10 3
10,35
Ci i Loopback
Circuito
b kA
6,31
Reloj de transmisión
6,31
Reloj de transmisión
8,33
DTE disponible
3,28
DCE Disponible
9,34
Reloj de terminal
2,27
Reloj de recepción
10,35
Circuito Loopback A
5,30
Circuito Loopback C
11,36
Envío de datos
4,29
Recepción de datos
12,37
Circuito Loopback B
Sin conectar
12,37
Circuito Loopback B
1,26,
7,32,
, ,
13,38,
19,44,
25,50
Referencia de señales
1,26,
7,32,
, ,
13,38,
19,44,
25,50
Referencia de señales
14-18,
20-24,
39-43,
45-49
Sin conectar
14-18,
20-24,
39-43,
45-49
Sin conectar
Sin conectar
I. Dispositivos para la transmisión de datos
1.
2.
3.
4.
43
Elementos en la transmisión de datos.
Normas de interfaz DTE-DCE estándar.
Normativas de modulación y pprogramación
g
de módems.
Arquitecturas de multiplexado de señales.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Necesidad de modulación.
Técnicas de modulación para señales digitales.
Normativa de módems telefónicos.
Programación mediante comandos AT (Hayes).
Comandos AT para dispositivos GSM.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
44
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
45
Necesidad de modulación.
ƒ
ƒ
La modulación permite adaptar las señales digitales a señales
analógicas adecuadas al medio de transmisión.
C la
Con
l modulación
d l ió se pretende
t d aprovechar
h all máximo
á i ell ancho
h dde
banda del medio de transmisión.
Portadora
p(t)
Medio físico
Modulada x(t)
Modulador
Moduladora
m(t)
Moduladora
m(t)
Demodulador
Portadora
p(t)
p(t)
T
f
ϕ
Vp
Vp
p(t) = Vp · sen(ω · t + ϕ)
ω=2·π·f
t
ϕ
Periodo
Frecuencia (f = 1 / T)
Fase
Amplitud
T
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
46
Necesidad de modulación.
0
Datos
1
1
0
t
Portadora
p(t) =Vp·sen(2πft)
ASK
FSK
Técnicas de modulación
para señales digitales.
PSK
Datos
V0
V1
f1 = 2·f
f0 = f
ϕ0 = 0º
0
ϕ1 = 180º
0
1
1
0
1
1
0
t
QPSK
ϕ00 = 0º
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
ϕ11 = 180º
ϕ01 = 90º
ϕ10 = 270º
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
47
Necesidad de modulación.
ƒ
Hay diferentes tipos de módems según el medio físico que usan:
à
à
à
A. de Banda reducido: 100 baudios, duplex.
Š Onda
O d corta
t dde radio.
di
Š Útiles para comunicar con equipos alejados en zonas aisladas.
A. de Banda telefónico: 2400 baudios semiduplex.
Š Línea telefónica analógica.
Š Desplazado por ADSL en Europa, aunque sigue funcionando.
A. de Banda dedicado: >103 baudios.
Š Línea GPRS o 3G
3G, línea dedicada a larga distancia
distancia, comunicación por
satélite…
Š Aplicaciones o servicios especiales: control de tráfico, uso militar,
monitorización de pacientes...
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Necesidad de modulación.
ƒ
Vamos a repasar la evolución de los módems telefónicos como
ejemplo de evolución de las tecnologías de modulación.
Red de telefonía
Línea
telefónica
DTE
Módem
(DCE)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Interfaz
DTE-DCE
Nodos de
conmutación
Módem
(DCE)
48
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
49
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
ƒ
ƒ
Los módems son compatibles con normas previas, y usan la norma
más adecuada para el estado de la línea en el momento de la
conexión.
conexión
Son habituales las transmisiones semiduplex.
Primeras normas de la ITU (1960…1980):
à
à
à
ƒ
V.22. 1.200bps duplex, ASK.
V.22bis. 2.400bps duplex, ASK con compresión de datos.
V.23. 1.200bps semi-duplex asimétrico (1200bps / 75bps).
Modulaciones complejas (1980...1990):
à
à
V.32. 4.800bps duplex o 9.600 semi-duplex. QAM 16 (4 bits por baudio).
V.32 bis. 14.400bps semi-duplex. QAM 64 (6 bits/baudio).
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
50
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
Otras técnicas (1990…):
à
à
à
à
ƒ
Protocolos MNP (no ITU). Compresión de datos (Huffman, hasta 2:1) y
corrección 19
corrección.
19.200bps
200bps semi
semi-duplex
duplex con V
V.32.
32
V.41 / V.42. Corrección de errores en recepción.
V.42 bis. Compresión de datos (Lepel-Zip, hasta 4:1) más V.42. Hasta 32Kbps
semi-duplex con V.32.
V.34. Compresión, corrección, y DSP con cancelación de eco. Hasta 34Kbps
semi-duplex con V.32.
Primeras normas de 56Kbps
p ((1997),
), incompatibles
p
entre sí:
à
à
X2 de US Robotics y 3COM.
K56Flex de Rockwell y Lucent.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
51
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
Normativa V.90 de 56Kbps de la ITU (1998).
à
à
à
à
à
Lo mejor de X2 y de K56Flex.
Utili V
Utiliza
V.42bis.
42bi
Considera que las líneas telefónicas son digitales y el ISP tiene un acceso
digital a la red de telefonía.
Flujo descendente (ISP a red) de hasta 56Kbps.
Flujo ascendente (red a ISP) de hasta 34Kpbs (V.34).
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
52
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
Acceso según V.34:
à
Los ADC introducen pérdida de calidad y limitan las velocidades a unos
34Kbps.
34Kbps
Ruido de
cuantificación
RS-232
Usuario
Módem V
V.34
34
Módem
Línea
telefónica
analógica
RTC digital
Línea
telefónica
analógica
Tramas
ADC
DAC
DAC
ADC
C t l
Central
Central
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Módem V.34
Módem
Ruido de
cuantificación
Servidor del
ISP (u otro
usuario)
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
53
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
Acceso según V.90:
à
Se elimina ADC del ISP, y el flujo descendente puede llegar a 56Kbps.
Ruido de
cuantificación
RS-232
Módem
RTC digital
Tramas
Central
ADC
DAC
Usuario
Módem V.34
Línea
telefónica
analógica
Central
Acceso digital Servidor del
(TDM, SONET
(TDM
SONET,
ISP
ATM…)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
54
Normativa de módems telefónicos.
ƒ
Normativa V.92 de la ITU (2000).
à
à
à
à
à
à
Complementa V.90 con nuevas funciones.
M j compresión:
Mejor
ió V
V.44
44 bi
bis (h
(hasta
t 66:1).
1)
Flujo ascendente de hasta 48Kbps; el módem envía una señal digital PCM a la
red.
Reduce el tiempo de conexión; el módem recuerda los últimos parámetros.
Retención de la conexión de datos al recibir llamada telefónica.
En España no se ha extendido su cobertura, debido a la expansión de ADSL.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
55
Programación mediante comandos AT.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Permiten programar o configurar las funciones de un módem.
Originales de los módems telefónicos Hayes: comandos Hayes.
Poco a poco se han estandarizado y los usan muchos tipos de
módems.
Están normalizados por la ITU en la norma V.25ter.
Los comandos empiezan por AT (ATention). Por eso se les llama
normalmente comandos AT.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
56
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Hay un gran número de comandos.
à
à
à
ƒ
Comandos y parámetros estándar.
C
Comandos
d y parámetros
á t particulares
ti l
dde un ffabricante.
bi t
Comandos para tipos especiales de módems (por ejemplo para módems GSM
y GPRS).
Los comandos soportados suelen venir en el manual de módem. En
el Campus Virtual hay manuales como ejemplo.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
57
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Estructura de un módem, según la nomenclatura habitual del ETSI
para GSM:
à
à
à
TE: Terminal
TE
T i lE
Equipment,
i
t
TA: Terminal Adaptor
ME: GSM Mobile equipment
Comandos AT
(V.25ter)
Controladoradaptador (TA*)
Puertto COM
o TTY
TE (DTE)
Módem
(ME*))
(ME
Registros
Interface DTE-DCE
(RS-232, Infrarrojos,
Bluetooth...)
Línea telefónica
o red GSM
Memoria conf.
DCE (módem)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Funcionamiento:
Comando de marcado ó
comando de respuesta a llamada
Inicio
Modo
comando
Modo
enlace
Fin de llamada ó
secuencia Escape “+++”
ƒ
Ejemplo de comando AT:
ATCMD1 CMD2=12
CMD2 12 &CMD1; +CMD2
+CMD2=,,15;
15; +CMD2?<CR>
ATention
Parámetro
Comando
básico
Comando extendido:
comienza con ‘&’ o ’+’ (se
delimitan con ‘;’)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Parámetros
omitidos
Comando de lectura, para
obtener valores de
parámetros
Carácter de “retorno de
carro” (valor 13)
58
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
59
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Respuesta comunes a los comandos: <CR><LF>Respuesta<CR><LF>
Texto
Código
Significado
OK
0
Comando ejecutado correctamente.
ERROR
4
Error al ejecutar comando
ERROR: …
...
Error al ejecutar comando, y se especifica el error
CONNECT
1
Establecida conexión DTE-DCE
RING
2
Se ha recibido una llamada
NO CARRIER
3
No se ha detectado portadora al atender una llamada
NO DIAL TONE
6
No se detecta tono al descolgar
BUSY
7
El destino al que se ha llamado está ocupado
NO ANSWER
8
Ha pasado cierto tiempo sin recibirse respuesta del DCE al otro extremo de la línea
5,10-19…
Establecida conexión con el otro DCE, según los parámetros (norma, velocidad) de
cadena
CONNECT cadena
CARRIER cadena
40-52…
Detectada portadora del otro DCE, según los parámetros (norma, velocidad) de
cadena
COMPRESSION cadena
66-69…
Acordada la compresión especificada en cadena con el otro DCE
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
60
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Registros más utilizados:
Registro
Significado
S0
Nº máximo de llamadas a efectuar hasta que conteste el destino
S2, S3, S4, S5
Valores ASCII para los códigos especiales de Escape (+), CR (13), LF (10) y Back Space (8)
S7
Tiempo máximo de espera (segundos) para recibir portadora del DCE destino después de llamar
S8
Duración del retardo indicado por el carácter ‘,’ en una cadena de llamada
S9
Tiempo que debe durar la portadora al empezar a recibirse para ser validada
S10
Tiempo máximo que puede desaparecer la portadora sin que el DCE corte la comunicación (255
para no colgar en ningún caso)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
61
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Comando
A
D cadena
Comandos habituales (I):
Nombre
Función
Answer
Responder una llamada: el módem envía portadora al DCE que le llama,
llama y si recibe
portadora establece conexión
Dial
Establecer conexión con el número indicado y pasar a modo de enlace de datos. La cadena
está compuesta de caracteres como:
0…9: dígitos
T, P: Marcar por Tonos o por Pulsos
A, B, C, D, #, *: Para tonos específicos
‘,’: Pausa en el marcado
‘;’: Como último dígito antes del <CR> indica que no hay que pasar a modo de enlace de
datos
En
Echo
El DCE devuelve los comandos que recibe al DTE tras interpretarlos (n=1), o no (n=0)
Hn
Hang up
Cuelga y corta comunicación (n=0) o descuelga (n=1)
I
Information
Obtiene información sobre el módem
Sr?
Registros S
Devuelve el valor del registro S número r
Sr=n
Registros S
Establece el valor del registro S número r a n
Vn
Verbose
Formato de las respuestas de l CDE al DTE: código numérico (n=0) o texto (n=1)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
62
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Comandos habituales (II):
Comando
Nombre
Función
Qn
Quiet
El DCE devuelve respuesta al DTE (n=0) o no (n=1)
&C n
Carrier
El DCE mantiene su línea de salida CD activa siempre (n=0) o sólo cuando recibe portadora
(n=1)
handsaKe
Estable el tipo de protocolo físico DTE-DCE:
n=0: no hay protocolo
n=3: control RTS/CTS
n=4: control XON/XOFF
n=5: control XON/XOFF transparente
&K n
Establece preferencias del modo de comunicación. Según n se fija el tipo de modulación,
compresión y corrección deseados
&Q n
&W n
Write
&Y n
Z
Reset
&F
Factory
&X n
Escribe la configuración actual en el banco de memoria RAM n
Lee y carga la configuración del banco de memoria RAM n
Reiniciar el DCE
Reestablece la configuración por defecto de fábrica (de ROM)
Establece el tipo de sincronización DTE-DCE según n
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
63
Programación mediante comandos AT.
ƒ
Ejemplo: obtener versión del módem.
ATI;
TOSHIBA V
V.90
90 Data+Fax Software Modem Version 3
3.1.116
1 116
OK
ƒ
Ejemplo: configurar un número máximo de intentos de llamada de
10, y un tiempo máximo de espera de portadora tras llamar de 30
segundos.
ATS0=10S7=30
OK
ƒ
(o AT S0=10 S7=30)
Ejemplo: marcar por tonos el número 999123456, hacer una pausa,
marcar 7890 y volver a modo comando.
ATDT999123456,7890;
OK
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Normalizados en los documentos:
à
à
ƒ
ƒ
ETSI GSM Technical Especification 07.07. Comandos AT para GSM.
ETSI GSM T
Technical
h i lE
Especification
ifi ti 07.05.
07 05 Interfaz
I t f DTE-DCE
DTE DCE para SMS y
CBS (Cell Broadcasting Services: mensajes de difusión de celda).
Se usan los comandos estándar más otos comandos específicos
para dispositivos móviles.
Los comandos específicos suelen empezar por “+C” de “Cellular”.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
64
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
65
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Comandos generales:
Comando
Función
AT
Devuelve OK si el módem (teléfono) está preparado
preparado.
ATZ&F
Reinicia el módem y carga los parámetros de fábrica
AT&Kn
Control de flujo en la comunicación TE-TA:
n=0 (n=[0]): No hay control de flujo.
n=3: Control de flujo hardware (CTS-RTS).
n=4: Control de flujo software (XON/XOFF).
ATI
Información de la marca y versión del módem.
AT+CLIP=n
Calling Line Identification Presentation: muestra (n=1) o no (n=0) el identificador del origen de una llamada.
AT+CPIN=”pppp”
Introduce código pin del teléfono (pppp) desde el TE.
AT+CSQ
Devuelve valores que indican la calidad de la comunicación.
AT+CBC
Batery Charge: devuelve el estado de conexión y carga de la batería.
ATDT num[;]
Inicia una llamada de datos, o de voz si se pone el “;”, con el número destino num, marcando por tonos.
ATH
Colgar la llamada actual.
ATA
Contestar una llamada entrante.
+++
Si se envía esta secuencia al módem durante una llamada, se regresa al modo de comandos AT.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Ejemplo de uso:
AT+CBC
ERROR
ATDT965903968;
OK
ATH
OK
AT+CLIP=1
OK
RING!!
+CLIP:”965903968”:108
ATA
OK
ATH
OK
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
(Estado de la batería)
(Comando no soportado)
(Realizar llamada de voz)
(Colgar)
(Mostrar id. de llamada)
(Hay una llamada entrante)
(Id. del que llamada)
(Contestar)
(Colgar)
66
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
67
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Comandos para SMS:
Comando
Función
AT+CMCF=n
Selecciona formato del mensaje (n=1 para texto, n=0 para modo PDU).
AT+CSCA=”num”
Selecciona el número del centro de mensajes (Service Centre Address) del proveedor
(nun).
AT+CMGS=”num”
Selecciona el número de un destinatario (num), y acepta del TE un mensaje para ser
enviado. El mensaje dede acabar con Ctrl-Z.
AT+CNMI d t b d bf
AT+CNMI=md,mt,bm,ds,bfr
Establece procedimiento de recepción de mensajes.
md: Que hacer con los códigos de resultado: guardarlos (0), pasarlos al TE si se puede
(1)…
mt: Como p
procesar y gguardar los SMSs recibidos: no enviar al TE ((0),
), enviar al TE un
identificador (1), enviar mensaje completo al TE (2)…
bm: Como guardar los CBSs recibidos: no guardar (0)…
ds: Devolver información de estado (1) o no (0) .
bfr: Que hacer con los códigos de resultado guardados.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Ejemplo de uso para SMS:
AT+CMCF=1
(Formato texto)
OK
(ERROR si no acepta AT-SMS)
AT+CSCA=”+34656000311”
(Centro de mensajes)
OK
AT+CMGS=”+34654030405”
(Enviar SMS)
> Llamame a las 17:00<Ctrl-Z>
+CMGC:64
(SMS enviado con ID 64)
OK
AT+CMCF=1
OK
AT+CNMI=1,2,0,0,0
OK
(Formato texto)
(Activa recepción SMS)
+CMT: ”+34654030405”,,”04/02/15,14:10:35”
De acuerdo, te llamare luego
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
68
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
69
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Comandos para datos GPRS:
Comando
Función
AT+CGATT=estado;
Con estado=1 conecta a la red (Attach),
(Attach) y con estado=0 desconecta
desconecta. No es
necesario con algunos dispositivos.
AT+CGDCONT=cid,PDP,APN,Addr;
Define una conexión PDP (Packet Data Protocol).
cid: identificador de conexión TE-TA (puede haber varias. Útil para otros
comandos posteriores.
PDP: Tipo de PDP: habitualmente “IP”.
APN: Access Point Name: nombre lógico para la conexión a la red. Depende el
proveedor.
Addr: Asigna dirección (IP) estática en la red. Normalmente se asigna
dinámicamente tras la conexión.
El ´;´ final depende del dispositivo utilizado
AT+CGACT=cid,stado
Activar (estado=1) o desactiva (estado=0) una conexión.
cid: identificador de la conexión TE-TA.
No es necesario con algunos dispositivos.
ATDT *99#
ATDT *99***1#
Iniciar conexión GPRS. El código depende del proveedor.
Los parámetros IP (DNS, Dir IP, etc.) se deben configurar en el TE según lo que
especifique el proveedor.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Ejemplo básico para activar conexión GPRS:
AT+CGATT=1
OK
AT+CGDCONT=1,”IP”,”internet”
OK
ATDT *99#
OK
AT+CGACT=1,1
OK
ƒ
(Alta en la red)
(Para GPRS de Amena/Orange)
(Llamada de datos)
(Activar conexión)
Según el modelo de dispositivo móvil, puede ser necesario usar
otros comandos o parámetros.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
70
I-3. Normativas de modulación y programación de módems
ƒ
71
Comandos AT para dispositivos GSM.
ƒ
Ejemplo concreto para Nokia 6610:
AT
OK
AT&FV1&D2&S0&C150=0+CVHU=1
OK
ATS7=60+DS=3,0;&K3
OK
AT+CGDCONT=1,”IP”,”internet”
OK
ATDT *99#
CONNECT
(Necesario para activar módem)
(cadena de iniciación)
(60s para fallo llamada,
compresión act., CTS-RTS, etc.)
(para GPRS de Amena/Orange)
(llamada)
Intercambio de datos
+++
ATH
OK
[O se desactiva CD]
(Desconexión)
[NO CARRIER]
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I. Dispositivos para la transmisión de datos
1.
2.
3.
4.
Elementos en la transmisión de datos.
Normas de interfaz DTE-DCE estándar.
Normativas de modulación y pprogramación
g
de módems.
Arquitecturas de multiplexado de señales.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
72
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
73
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
Multiplexado de datos.
Estándar de TDM Europea.
p
SONET y SDH.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
74
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
ƒ
Las transmisiones actuales son habitualmente digitales. Las señales
de sonido o vídeo envían como datos tras un proceso de conversión
en tramas.
tramas
Se pueden considerar dos tipos de transmisión:
à
à
Módem: Transmisión de señal digital por un medio preparado para señales
analógicas (portadora analógica).
PCM: Transmisión de señal analógica por un medio preparado para tramas de
datos (portadora digital) en tiempo real.
Señal original
0
CODEC
5
3
1
4
7
CODEC
Señal digital binaria
Señal reconstruida
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
75
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
Base de funcionamiento: Teoremas de Nyquist y Shannon.
à
Una señal analógica se puede representar por muestras tomadas en unos
instantes de tiempo cada Tm segundos:
fm =
à
1
Tm
A partir de las muestras, se puede volver a reconstruir una señal analógica
similar a la original si se cumple que:
fm ≥ 2 Bs
Tm = Periodo de muestreo.
fm = Frecuencia de muestreo.
Bs = Ancho de banda de la señal analógica.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
76
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
Una señal muestreada sigue siendo analógica, y se puede
representar y transmitir de varias formas.
Instantes de muestreo
a
Señal
PAM
0
-a
a
t
0
-a
a
0
-a
0
-a
PWM
a
PPM
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
77
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
Las señales muestreadas se pueden multiplexar fácilmente, para
enviar varias señales a la vez por un mismo medio.
t
Señal 2
Señal 1
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
78
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
Bloques de un CODEC:
Señal analógica
Señal
analógica
Señal muestreada (PAM)
Muestras analógicas
3
2
1
0
-1
-2
-3
PAM
Muestreo
Cuantificación
(A/D) y
Codificación
PCM
Reloj de muestreo
(Tm)
Error de cuantización
Señal cuantizada a 7 niveles
Muestras digitales de 3 bits
0
2
3 2 0 -2 -3 -2
Señal codificada (PCM)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Pasos para enviar una
señal analógica codificada
como PCM
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
79
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
El error de cuantificación se puede reducir con “compresión” de la
señal: uso de escala logarítmica para los niveles de cuantificación
(normas μ-Law
μ Law y A
A-Law).
Law)
0
Más niveles para los
valores más
pequeños
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
Ejemplo para un canal estándar de telefonía:
à
à
à
à
à
à
Calidad de un canal de voz analógico: Bs ≈ 4KHz.
Bs ≈ 4KHz
4KH Æ fm = 8.000
8 000 mps Æ Tm = 125 μs.
Cuantificación de 256 niveles (-128 a 127).
Valor para cada muestra de 8 bits.
Vt = Bits / Tm = 8 / 125 μs = 64 Kbps.
Vt = Bits · fm = 8 · 8.000mps = 64 Kbps.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
80
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
81
Transmisión digital de señales analógicas (PCM).
ƒ
0
Pasos para reconstruir una señal analógica codificada como PCM.
2 3 2 0 -2 -3 -2
3
2
1
0
-1
-2
-3
Señal codificada
(PCM)
Señal PCM
Bloques del CODEC:
Decodificación
y Conversión D/A
Filtro PB
Señal analógica
reconstruida
Señal analógica
discretizada
Señal analógica
reconstruida
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
Multiplexado de datos.
ƒ
ƒ
Se puede disminuir los costes si se envían varias señales
simultáneamente por el mismo medio físico en vez de usar
diferentes medios físicos
físicos.
Para multiplexar se reparte la capacidad del medio entre las
diferentes señales:
Capacidad total ≥
n
∑ Capacidad del canal i
i=1
ƒ
La capacidad puede ser…
à
à
à
Ancho de banda.
Velocidad de transmisión máxima.
Tiempo de transmisión de datos.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
82
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
83
Multiplexado de datos.
ƒ
Multiplexado por división en frecuencia (FDM)
à
à
à
à
Divide ancho de banda
Ad
Adecuado
d para señales
ñ l analógicas
ló i
((radio,
di TV
TV, módems…).
ód
)
Transmisión simultánea de varias señales.
Tecnología cara.
Canal 3
Canal 1
Canal 2
Bandas de
protección
KHz
1
2
1
M
3
canal único de
23 KHz
M
2
3
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
84
Multiplexado de datos.
ƒ
Multiplexado por división en el tiempo (TDM).
à
à
à
à
Divide tiempo de transmisión (o velocidad).
Ad
Adecuado
d para datos
d t y señales
ñ l digitales
di it l PCM
PCM.
Más barato para datos y señales digitales.
Para señales digitales, hay que mantener el periodo de muestreo.
A
11010
Multiplexor
B
01011
Canal A Canal B Canal C
C
Tiempo
00110
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
85
Multiplexado de datos.
ƒ
Multiplexado TDM para señales PCM
Señal A
t
00000000
PCM A
(64Kbps)
00000011
11111100
00001010
11111110
T = 125μs
Señal B
t
00010000
PCM B
(64Kbps)
T = 125 μs
PCM A y PCM B
multiplexadas
(128Kbps)
PCM A
PCM B
PCM A
PCM B
PCM A
PCM B
00000000
00010000
00000011
0001010
11111100
11111110
t
T = 125 μs
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
86
Multiplexado de datos.
ƒ
En la práctica, la TDM añade información de control cada cierto
número de muestras para:
à
à
à
Limitar
Li
it llas ttramas en llas que se empaquetan
t llas muestras.
t
Controlar que canales PCM están libres o ocupados.
Control de flujo (numeración de tramas y confirmaciones)…
Control
PCM A
PCM B
Control
PCM A
PCM B
Control
PCM A
PCM B
0000
00000000
00010000
0001
00000011
0001010
0011
11111100
11111110
T = 125 μs
Vt = (4 + 8 + 8 ) / 125 μs = 160 Kbps
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
t
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
87
Estándar de TDM Europea.
ƒ
Se han definido y utilizado varios estándares de TDM entre los que
destacan:
Estándar
Normalizado por
Trama básica
Vt trama básica
Contenido
Tm
TDM EE.UU. y
Japón
ITU-T
T1
1,544 Mbps
24 canales
64Kbps
125 μs
TDM Europea
ITU-T
E1
2,048 Mbps
30 canales
64Kbps
125 μs
SONET
ANSI
STS 1
STS-1
51 Mbps
783 bytes
útiles
125 μs
SDH
ITU-T
STM-1
155,52 Mbps
63 tramas E1
125 μs
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
88
Estándar de TDM Europea.
ƒ
Formato de la trama básica E1:
à
à
à
à
32 bytes: 30 canales y 2 bytes de control y sincronismo.
30 C
Canales
l PCM dde 64Kb
64Kbps.
Tm = 125 μs.
Vt = (32·8) / 125 μs = 2,048 Mbps.
1 trama de 125μs
31
0
1
2
3
Sincronización
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
4
15 16 17
Señalización
29 30 31
0
Dato de 8 bits
(ranuras 1-15, 17-31)
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
89
Estándar de TDM Europea.
ƒ
Jerarquía de la TDM europea.
S ñ l 56Kb
Señal
56Kbps
Canales de 64Kbps
En cada agrupación se
añade información adicional
de control
Tramas E1 de
2,048 Mbps
···
Señales de
19200 bps
Señal de voz
de 64Kbps
RDSI de
2x64Kbps
Vídeo de
768Kbps
Agrupación de 30
canales de 64Kbps
en una trama E1
Acceso ATM 2Mbps
Tramas E2 de
8,448 Mbps
Tramas E3 de
34,368 Mbps
A
Acceso
F
Frame Relay
R l
Tramas E4 de
139,264 Mbps
Otras tramas E1
Agrupación de 4
tramas E1 en una
trama E2
Agrupación de 4
tramas E2 en una
trama E3
Agrupación de 4 tramas
E3 en una trama E4
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
SONET y SDH.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Bellcore desarrolló SONET (Synchronous Optical Network) en
EE.UU. para poder multiplexar flujos de datos procedentes de
diversas fuentes (TDM
(TDM, PDH
PDH…).
)
SONET fue normalizada en EE.UU. por el ANSI.
La ITU normalizó después una versión con pocos cambios: SDH
(Synchronous Digital Herarchy).
Son las arquitecturas básicas para comunicaciones MAN-WAN
(datos y señales) y sirven de base a servicios de Internet, video,
teléfono…
Son niveles físicos más flexibles y de mayor capacidad que el
estándar de TDM.
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
90
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
91
SONET y SDH.
ƒ
Jerarquía de tramas:
Tipo de enlace
SONET
Multiplexado
SONET
Tipo de enlace
SDH
Multiplexado
SDH
STS-1
Capacidad
(Mbps)
51,84
STS-3
3 x STS-1
STM-1
STS-12
4 x STS-3
STM-4
4 x STM-1
155,52
622,08
STS-48
4 x STS-12
STM-16
4 x STM-4
2488,32
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
SONET y SDH.
ƒ
Trama básica de SONET:
125 μs
F
9 filas
Sobrecarga
Delimitación
Sincronización
Control de errores
Apuntadores
Administración
....
3 bytes
CONTENIDO
Ejemplo de un canal en una secuencia de
tramas:
F
Datos de canales
multiplexados
(hasta 783 bytes)
87 bytes
Vt = 90 · 9 · 8 / 125 μs = 51,84 Mbps
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Ejemplo de un canal no síncrono en una
secuencia de tramas:
Ejemplo de un bloque de datos repartido
en dos tramas:
92
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
93
Multiplexado de tramas E1
en SDH
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
Ejemplos de cálculo
ƒ
Multiplexado de 2 tramas E1, 2 flujos de audio y dos flujos de vídeo.
Control (2 bytes)
TDM E1
Control
(2 bytes)
MUX
2:1
Audio
384Kbps
Audio
384Kbps
Control
(2 bytes)
MUX
2:1
Video
512Kbps
Video
512Kbps
Determinar características de la
trama final:
MUX
2:1
TDM E1
MUX 3:1
ƒ
94
Control
(2 bytes)
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
Trama
final
à
à
à
Duración.
Bits.
Velocidad (bps)
I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales
ƒ
95
Ejemplos de cálculo
ƒ
Desmultiplexado de 2 tramas E1, 2 flujos de audio y dos flujos de
vídeo.
MUX
2:1
MUX
2:1
MUX 3:1
Trama
6,4Mbps
Control
(8 bytes)
MUX
2:1
I. Dispositivos para la Transmisión de Datos
TDM E1
TDM E1
Video
512Kbps
Video
512Kbps
Audio
? Kbps
Audio
? Kbps
Determinar características de las
señales de audio:
à
à
Bits en la trama.
Velocidad (bps)