Redes de Comunicación II

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Redes de Comunicación II
Módulo I. Fundamentos y modelos de red
Tema 2. Fundamentos
Parte A. Nivel físico
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Índice
Índice
•
•
•
•
•
•
Capacidad de canal
Limitaciones de los medios de transmisión
Tipos de medios de transmisión
Codificación de línea
Modulaciones digitales
M lti l
Multiplexación
ió
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Capacidad de canal
Capacidad de canal
• Información Æ Señal
Símbolo Grupo de k bits
• Símbolo.
▫ k bits Æ 2k=M símbolos
▫ Alfabeto.
Alfabeto El conjunto de esos M símbolos
• Velocidad de símbolo [símbolos/s]
▫ VS = 1/T
• Velocidad de transmisión [bits/s]
▫ VT = k/T = VS·log
l 2M
▫ k=log2M
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Capacidad de canal
Capacidad de canal
• Capacidad de canal. Cantidad máxima de
información que puede transportar dicho canal de
forma fiable (con una probabilidad de error tan
pequeña como se quiera)
• Shannon
▫ C [bps] = VT, máx
log2M = 2·W·log
2 W log2M
á = VS, máx
á ·log
▫ k=1 Æ M=2 Æ C=2·W [bps]
• ¿Cómo aumentar la capacidad de canal?
▫ ↑ W del medio de transmisión
▫ ↑M
x ↑ Dificultad de detección
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Capacidad de canal
Capacidad de canal
• Eficiencia espectral
▫ ee=V
VT [bps] / B [Hz]
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Limitaciones de los medios de transmisión
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Limitaciones de los medios de transmisión
• Atenuación
pA
A = 10 ⋅ log
p0
• Retardo τ
• Perturbaciones
▫ Distorsión lineal
H(f)
(f) = K ⋅ e
− jωτ
x Atenuación o retardo no constantes con f
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Limitaciones de los medios de transmisión
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Limitaciones de los medios de transmisión
▫ Distorsión no lineal
y(t) ≈ a0 + a1 x(t) + a2 x 2 (t) + ...
x(t) = vcos(ω0 t)
y(t) = a 0 + a1vcos(ω0 t) + a 2 v 2 cos 2 (ω0 t) + ...
= v d0 + v d1cos(ω0 t) + v d2 cos(2ω0 t) + ... + v dn cos(n·ω0 t) + ...
3
1
a2 v 2 + a4 v 4 + ...
2
8
3
⎛
⎞
v d1 = ⎜ a1 + a3v 2 + ...⎟v
4
⎝
⎠
v d0 = a0 +
...
v dn =
1
n−1
2
anvn
Aproximación cuasi - linealidad (a1 >> a2 >> a3 >> ...)
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Limitaciones de los medios de transmisión
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Limitaciones de los medios de transmisión
• Intermodulación
x(t) = v(cosω1t + cosω2 t)
y(t) = v d0
+ v d1(cos(ω1t) + cos(ω2 t))
(cos(2ω
ω1t) + cos(
cos(2ω
ω2 t))
+ v d2 (cos(
+ v d3 (cos(3ω1t) + cos(3ω2 t))
...
(
(
(
+ v dn (cos(n·ω
1t) + cos(n·ω
2 t))
+ vi2 (cos((ω1 + ω2 )t) + cos((ω1 − ω2 )t))
+ vi3 (cos((2ω1 + ω2 )t) + cos((2ω1 − ω2 )t) + cos((ω1 + 2ω2 )t) + cos((ω1 − 2ω2 )t))
...
vin = d·
1
n
a
v
n
2n−1
m·f1 ± n·f2
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Limitaciones de los medios de transmisión
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Limitaciones de los medios de transmisión
• Diafonía
▫ Directa
F
P
Sistema perturbador
F
P
Sistema perturbado
F
P
Sistema perturbador
F
P
Sistema intermedio
F
P
Sistema perturbado
▫ Indirecta
D. Transversal
D. Longitudinal
▫ Telediafonía
▫ Paradiafonía
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Limitaciones de los medios de transmisión
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Limitaciones de los medios de transmisión
• Interferencia
▫ Es una perturbación aditiva, similar a la señal emitida en su
naturaleza
t l
y procedente
d t d
de sistemas
it
llejanos.
j
• Ruido
▫ Externo
x Industrial o impulsivo. Es producido por impulsos de corta duración y de
amplitud variable pero comparable a la amplitud de la señal.
x Atmosférico.
Atmosférico Producido por descargas eléctricas naturales asociadas a las
tormentas.
x Galáctico. Se debe a la energía que radian los cuerpos celestes de alta
temperatura.
temperatura
▫ Interno
x Térmico (o Johnson). Es debido a la agitación térmica de los conductores.
x Granalla.
ll Corrientes aleatorias
l
d
de llos portadores
d
en llos semiconductores
d
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Medios de transmisión
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Tipos de medios de transmisión
Apantallamiento
• Guiados
Aislante
Cubierta
▫ Par de cobre
x Transmisión
x Asimétrica. Sensible a perturbaciones
x Simétrica
Si ét i
Conductores
de un mismo par
x Tipos
x Apantallado (Shielded Twisted Pair) – cubierta plástica + malla
metálica
x No apantallado (Unshielded Twisted Pair)
x Aplicaciones
A li i
x Bucle de abonado
x LAN
UTP clase 3 (cruce cada 7-10cm, 16MHz)
,
, 100MHz))
UTP clase 5 ((cruce cada 0,75cm,
ó6
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Medios de transmisión
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Tipos de medios de transmisión
▫ Coaxial
Conductor
exterior
x Transmisión
x Características
Cubierta
x Ancho de banda ῀500MHz
x Atenuación ῀2dB/km
x Aplicaciones
x LAN
x CaTV
Aislamiento
Conductor interior
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Medios de transmisión
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Tipos de medios de transmisión
▫ Fibra óptica
Cubierta
Núcleo (cladding)
(core)
x Transmisión
x Características
C
t í ti
x Atenuación
↓
x Ancho de banda
↑
Revestimiento
(jacket)
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Medios de transmisión
Tipos de medios de transmisión
• No guiados
▫ Radio
↑f, ↓λ Æ ↑Att y ↑direccionalidad
x f Є (3 MHz,
MH 0,3
0 3 GHz)
GH )
x Aplicaciones
x Difusión de radio y TV
▫ Microondas
d
x f Є (0,3 GHz, 300 GHz)
p
x Aplicaciones
▫ IR
x Telefonía
x Radioenlaces (terrenales, satélite)
x WLANs
x f Є (1011 Hz, 1014 Hz)
▫ Visible
x f Є (1014 Hz, 1016 Hz)
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Codificación de línea
Codificación de línea
• Señal binaria Æ señal eléctrica
▫ Tx digital en banda base, no modulación de portadora
• Requisitos
▫
▫
▫
▫
▫
Valor medio de la señal sea nulo
Ancho de banda lo menor posible
Extracción de señal de reloj
Evitar desincronización
Protección frente a errores de decisión
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Codificación de línea
Codificación de línea
• Tipos de códigos
▫ NRZ
▫ RZ unipolar
▫ Manchester
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Codificación de línea
Codificación de línea
▫ AMI
▫ HDB-n
HDB n
▫ CMI (NRZ bipolar)
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Modulaciones digitales
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Modulaciones digitales
• Notación
▫ Señal portadora
▫ Señal moduladora
▫ Señal modulada
• Modulaciones digitales
▫
▫
▫
▫
s0
ASK (Amplitude Shift Keying)
0
FSK (Frecuency Shift Keying)
PSK (Phase Shift Keying)
QAM (Quadrature Amplitude Mod.)
s1
φ1
E
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Modulaciones digitales
Modulaciones digitales
▫ OFDM (Orthogonal Frequency
Frequency-Division
Division Multiplexing)
x Modulación multiportadora (ortogonales entre sí)
x Datos se trocean en bloques
q
y cada bloque
q en una
portadora
x Cada portadora es modulada con un esquema de
modulación digital convencional
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Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Multiplexación
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Multiplexación
Origen 1
1
1
g 2
Origen
2
2
Origen 3
3
3
CANAL
Origen N
N
Varias
fuentes
N
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Multiplexación
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Multiplexación
• En el dominio de la frecuencia
▫ FDM - Frequency Division Multiplexing
fm
Espectro de la señal 1
fm
fm
Espectro de la señal 3
Espectro de la señal 2
f1
f1+fm
f2
f2+fm
f3
f3+fm
Frecuencia
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Multiplexación
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Multiplexación
• En el dominio del tiempo
1D
1C
1B
1A
2D
2C
2B
2A
3D
3C
3B
3A
4D
4C
4B
4A
Canal 1
▫ TDM - Time Division Multiplexing
C
Canal
l2
MUX /
DEMUX
Canal 3
Canal 4
1B
1A
Canal 1
Canal 1
2D
2B
1D
Canal 2
3D
MUX /
DEMUX
4C
3C
2C
2A
1C
Canal 2
MUX /
DEMUX
3B
3A
Canal 3
Canal 3
4D
Canal 4
4B
4A
Canal 4
Tema 2. Fundamentos. Nivel físico Multiplexación
Multiplexación
• De longitud de onda
▫ WDM – Wavelength Division Multiplexing
▫ Portadoras ópticas - diferente longitud de onda
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