Redes de Computadores (disfruta)

REDES DE
COMPUTADORES
CURSO 2021/2022
1º Semestre
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Profesores
** También se confirmará con los profesores
el modo de realización de las prácticas:
presenciales o virtuales
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Redes de Computadores
El objetivo de esta asignatura es
comprender el funcionamiento de las
tecnologías básicas de comunicaciones
que constituyen el núcleo de Internet, y
de las redes de empresas y
organizaciones
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Comunicaciones a través de Internet
Estructuradas en niveles
- Aplicación: nivel 5
- Transporte: nivel 4
- Internet-nivel de red-nivel 3-protocolo IP
- Acceso a la red: nivel de enlace (nivel 2) y nivel físico (nivel 1)
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Redes de Computadores
Introducción
1. Introducción a las comunicaciones
2. Arquitectura TCP/IP
3. Tecnologías de Redes de área local
4. Nivel de transporte y aplicaciones
5. Redes de Área Extensa e Internet
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las comunicaciones
1.1 Conceptos básicos de transmisión de datos
1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.3 Técnicas de transmisión
1.4 Distribución de Ancho de Banda
1.5 Técnicas de comunicación de datos
1.6 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
2. Arquitectura TCP/IP
2.1 Redes y arquitecturas
2.2 Arquitecturas estructuradas de comunicaciones
2.3 Arquitectura TCP/IP
2.4 Nivel de enlace
2.5 Nivel de red
2.6 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
3. Tecnologías de redes de área local
3.1 Redes de Área Local Ethernet
3.2 Redes de Área Local Virtuales: VLANs
3.3 Redes de Área Local Inalámbricas
3.4 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
4. Nivel de transporte y aplicaciones
4.1 Nivel de Transporte
4.2 Nivel de Aplicación
4.3 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
5. Redes WAN e Internet
5.1 Redes WAN
5.2 Organización y Funcionamiento de Internet
5.3 Tecnologías de acceso a Internet
5.4 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Redes de Computadores
BIBLIOGRAFÍA
[STAL11] «Data and Computer Communications». 9ª edición. William Stallings.
Ed. Prentice-Hall. 2011
[TANE11] “Computer Networks". 5th edition. Andrew S. Tanenbaum. Ed. PrenticeHall. 2011.
[FORO07] "Transmisión de datos y redes de comunicaciones". 4ª edición. Behrouz
A. Forouzan. Ed. McGraw-Hill. 2007.
[FORO10] “TCP/IP Protocol Suite". 4ª edición. Behrouz A. Forouzan. Ed. McGrawHill. 2013.
[FORO13] “Data Communications and Networking". 5ª edición. Behrouz A.
Forouzan. Ed. McGraw-Hill. 2007.
RECURSOS WEB
Sitio Moodle de la asignatura
https://moodle.upm.es/titulaciones/oficiales/course/view.php?id=8855
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Libros en formato electrónico
▪Apuntes
▪ Aula Virtual
▪ https://moodle.upm.es/titulaciones/oficiales/course/view.php?id=8855
Biblioteca del Rectorado
http://proquest.safaribooksonline.com/book/networking/networkmanagement/0130661023
▪ TCP/IP Tutorial and Technical Overview, 8ª Edición, Diciembre
2006 Cap. 22
Internet
http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/gg243376.html
Redes de Computadores
Evaluación
REDES DE
COMPUTADORES
Actividades de evaluación continua
9
03/11/2021 –
17:00
9
17
17
Redes de Computadores
Evaluación
REDES DE
COMPUTADORES
Actividades de evaluación “sólo prueba final”
17
17
Redes de Computadores
Evaluación
REDES DE
COMPUTADORES
Evaluación convocatoria extraordinaria
Redes de Computadores
Normas
REDES DE
COMPUTADORES
Sistema general de evaluación continua
La asignatura de Redes de Computadores se divide en una parte teórica y una parte práctica,
siendo necesario superar ambas partes por separado para aprobar la asignatura. Una vez
superadas, el peso de cada actividad de evaluación será el indicado en la tabla de Evaluación
Sumativa.
Parte teórica
La parte teórica de la asignatura se evalúa mediante un examen parcial a mitad del semestre en
horario de actividades de evaluación, más un examen final a realizar en fecha fijada por Jefatura
de Estudios.
El examen parcial 1 consistirá en un examen de ejercicios de respuesta larga (desarrollo) que
abarcará el contenido de los temas 1 y 2. (Según la tabla de “Actividades de Evaluación”)
El alumno deberá obtener obligatoriamente una nota mínima de 4 sobre 10 en el examen de
ejercicios. Esta nota se pondera con la prueba de los temas 3, 4 y 5, según los pesos expresados en
la tabla de evaluación sumativa.
Redes de Computadores
Normas
REDES DE
COMPUTADORES
La nota final de la asignatura se calcula según la siguiente fórmula
Nota Final: teoría 75% + prácticas 25% (P1 12,5% + P2 12,5%)
Observaciones adicionales
Las fechas de publicación de notas y revisión se notificarán en el enunciado del
correspondiente examen.
Durante la realización del examen de ejercicios, el alumno podrá consultar una
documentación de apoyo. Esta documentación contendrá exclusivamente contenidos
teóricos (no se admiten ejercicios resueltos) y deberá haber sido elaborada por él
mismo. La extensión de dicha documentación será de 1 folio Din-A4 a una cara para
un examen parcial, y 1 folios por las 2 caras en el examen de toda la materia del
curso. No se admitirán folios fotocopiados, mecanografiados ni impresos. En cada
hoja deberá figurar el nombre del alumno. No se admite la consulta de ningún tipo de
documentación durante la realización del examen de teoría
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Normas
Parte teórica (continuación)
Por su parte, el examen final consistirá igualmente en un examen de
ejercicios, abarcando en este caso el contenido de los temas 3, 4 y 5 para
aquellos alumnos que hayan alcanzado la nota mínima en el examen parcial
1, o la totalidad del temario para el resto de alumnos.
Para superar el examen final, el alumno deberá obtener obligatoriamente una
nota mínima de 4 sobre 10 en el examen de ejercicios.
La nota Total de Teoría obtenida cumpliendo esta restricción (ejercicios
>=4), tanto por parciales como en un examen final completo, se guardará
hasta la convocatoria extraordinaria de julio, inclusive.
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COMPUTADORES
Normas
Parte práctica
La parte práctica de la asignatura está compuesta por dos prácticas obligatorias que serán realizadas
en parejas utilizando el simulador Packet Tracer de CISCO, y que se han de aprobar de forma
independiente, siendo necesario estar matriculado en la asignatura durante el periodo de realización
de las mismas.
Los grupos de prácticas dispondrán de una sesión opcional de “laboratorio virtual” para la
realización de la práctica. Esta sesión se realizará mediante Collaborate o Teams y se podrá elegir su
realización entre diversos horarios de mañana y tarde. Tendrá una duración de dos horas por
práctica.
Para superar cada una de las prácticas es necesario, además de realizarla en el simulador y
entregarla, superar una prueba de preguntas de respuesta corta, en los momentos establecidos a tal
efecto.
Se publicarán con suficiente antelación tanto los enunciados de las prácticas como las fechas para su
realización.
El aprobado del examen de una única práctica, se guardará hasta la convocatoria extraordinaria de
julio, incluso cuando el alumno se matricule en ambos semestres.
La parte práctica de la asignatura se considerará aprobada cuando se hayan aprobado
independientemente las dos prácticas, guardándose dicho aprobado mientras no cambie el programa
de prácticas de la asignatura.
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Normas
Evaluación en periodo extraordinario
La convocatoria extraordinaria de julio consistirá en la repetición del
examen final con la materia completa de la asignatura, consistiendo en
una prueba de ejercicios.
En esta convocatoria extraordinaria de julio se habilitará un periodo
extraordinario de prácticas (entrega de la memoria), y el examen de
las mismas
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
El objetivo de esta asignatura es comprender el
funcionamiento de las tecnologías básicas de
comunicaciones que constituyen el núcleo de
Internet, y de las redes de empresas y
organizaciones
Redes de Computadores
21
REDES DE
COMPUTADORES
1.
2.
3.
4.
5.
Introducción
Introducción a las comunicaciones
Arquitectura TCP/IP
Tecnologías de Redes de área local
Nivel de transporte y aplicaciones
Redes de Área Extensa e Internet
Redes de Computadores
22
REDES DE
COMPUTADORES
Tema 1
Introducción a las Comunicaciones
Introducción
1.1
Conceptos básicos de transmisión de datos
1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.3 Técnicas de transmisión
1.4
Distribución de Ancho de Banda
1.5 Técnicas de comunicación de datos
1.6
Ejercicios
Redes de Computadores
23
REDES DE
COMPUTADORES
Tema 1
Introducción a las Comunicaciones
Introducción. Conceptos de red
1.1 Conceptos básicos de transmisión de datos
1.1.1 Señales
1.1.2 Representación espectral.
1.1.3 Ancho de banda
1.1.4 Régimen binario versus ancho de banda del canal
1.2 Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.2.1 Perturbaciones
1.2.1.1 Atenuación
1.2.1.2 Ruido
1.2.2 Capacidad de un canal
1.2.2.1 Teorema de Nyquist
1.2.2.2 Teorema de Shanon para canales con ruido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Tema 1
Introducción a las Comunicaciones
1.3 Técnicas de transmisión
1.3.1 Transmisión analógica y transmisión digital
1.3.2 Codificaciones digitales
1.3.2.1 Unipolar, polar y bipolar
1.3.2.2 Con retorno a cero y sin retorno a cero
1.3.2.3 Manchester y Manchester diferencial
1.3.2.4 De bloque y Multinivel
1.3.3 Transmisión analógica. Modulaciones
1.3.4 Transmisión digital
1.3.4.1 Modulación MIC
1.3.4.2 Digitalización de la voz
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Introucción aTema
las comunicaciones
1
Introducción a las Comunicaciones
1.4 Distribución de Ancho de Banda.
1.4.1 Multiplexación
1.4.1.1 En frecuencia (MDF)
1.4.1.2 En longitud de Onda
1.4.1.2 En el tiempo (MDT)
1.4.2 Espectro expandido
1.5 Técnicas de comunicación de datos
1.5.1 Control de errores
1.6 Ejercicios
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las
comunicaciones
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Redes de Computadores
Redes de Computadores
28
Concepto de Red
REDES DE
COMPUTADORES
Red: solución para conectar personas/dispositivos localizados en lugares
diferentes con el fin de comunicarse/transferirse información y/o compartir
recursos, etc.
▪ Debe haber un método para identificar cada
dispositivo conectado en red: dirección de red
Red de comunicaciones: medio común de comunicaciones y compartición de
recursos, que vamos a representar gráficamente mediante una “nube”
Redes de Computadores
29
REDES DE
COMPUTADORES
Conceptos de Red
Redes de Comunicaciones (o redes físicas): Engloban cualquier tipo de red
existente para proporcionar cualquier tipo de servicio de comunicaciones (voz, datos,
vídeo, etc.). Por ejemplo, una red de cable Ethernet o una red inalámbrica WiFi.
Redes de Computadoras (o redes abstractas): Formadas por la interconexión de
redes de comunicaciones. Se basan en el uso de una técnica de direccionamiento y
un mismo conjunto de protocolos de comunicaciones que permiten la
interoperabilidad entre procesos iguales que se ejecutan en el mismo nivel de
comunicaciones en computadoras diferentes. El ejemplo más significativo es la red
Internet
• INTERNET: Una inmensa
red de computadoras con
tecnología TCP/IP y un
formato
IP
de
direccionamiento común
…
…
…
Ethernet
…
Ethernet
IP
Redes de Computadores
…
…
…
…
…
…
Ethernet
IP
…
Ethernet
Ethernet
Ethernet
…
REDES DE
COMPUTADORES
Arquitectura de comunicaciones
Resuelve el problema de la comunicación entre ordenadores
estructurando el software en niveles
▪ Estratificación en niveles:
▪ Reduce la complejidad del desarrollo: favorece la labor de diseño. Estructura
más comprensible en diferentes niveles de comunicaciones mutuamente
independientes.
▪ Facilita el cambio tecnológico: los cambios realizados en un nivel no afecten
al resto de los niveles
Nivel “n”
…….
Nivel 2
Nivel 1
▪ Protocolo: Conjunto de reglas que controlan la interacción entre
entidades pares o iguales de máquinas distintas
▪ Interfaz: Conjunto de reglas que controlan la interacción entre
entidades de niveles contiguos en el mismo sistema
Una arquitectura estructurada de comunicaciones es un conjunto de
protocolos de comunicaciones que se ejecutan de forma independiente en
diferentes niveles, exceptuando el nivel más elemental o nivel físico o de
hardware
Redes de Computadores
31
Modelo de servicio: Protocolo e Interfaz
REDES DE
COMPUTADORES
Máquina A
Máquina B
Protocolo de nivel N+1
Interfaz
Interfaz
Protocolo de nivel N
Interfaz
Interfaz
Protocolo de nivel N-1
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
ARQUITECTURA TCP/IP
ARQUITECTURA ESTRUCTURADA en 5 NIVELES DE COMUNICACIONES
APLICACIÓN
Nivel más alto o Nivel de usuario
TRANSPORTE
INTERNET o RED
RED
DE
ACCESO
ENLACE
FÍSICO o Hardware
Nivel más bajo o Nivel Físico o de Hardware
MEDIO FÍSICO DE TRANSMISIÓN
Redes de Computadores
de Acceso
… Red
(Ethernet o WiFi)
Arquitectura TCP/IP
REDES DE
COMPUTADORES
Niveles y Unidades de Datos
DATOS
= CARGA ÚTIL
DATOS
APLICACIÓN
TRANSPORTE
DATOS
INTERNET o RED
DATOS
ENLACE
DATOS
FÍSICO o Hardware
DATOS
MEDIO FÍSICO DE TRANSMISIÓN
Redes de Computadores
… Red de Acceso
34
REDES DE
COMPUTADORES
EJEMPLO DE COMUNICACIÓN ENTRE NIVELES DE
EQUIPOS VECINOS
(EMISOR)
EQUIPO A
(RECEPTOR)
EQUIPO B
APLICACIÓN
APLICACIÓN
TRANSPORTE
TRANSPORTE
RED o INTERNET
RED o INTERNET
Enlace
INTERFAZ DE
INTERFAZ DE
Enlace
Físico
RED
RED
Físico
tramas
Redes de Computadores
RED
tramas
REDES DE
COMPUTADORES
Arquitectura TCP/IP
Comunicación entre niveles
▪ Comunicación entre sistemas no vecinos vía routers
▪ Los routers implementan el protocolo IP
Redes de Computadores
36
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las
comunicaciones
Introducción
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Conceptos básicos de transmisión de datos
Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
Técnicas de transmisión
Distribución de ancho de banda
Técnicas de comunicaciones de datos
Supuestos
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.1 Conceptos básicos de
transmisión de datos
1.1.1 Señales
1.1.2 Ancho de banda
1.1.3 Representación espectral.
1.1.4 Régimen binario versus ancho de banda del canal
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Conceptos básicos. Transmisión de datos
Problema a resolver:
➢ Mover información (bits/datos) entre máquinas
Solución a nivel físico:
➢ Medios de transmisión
➢ Señales electromagnéticas
Redes de Computadores
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REDES DE
COMPUTADORES
Datos y Señales
Datos analógicos: toman valores en un determinado intervalo continuo
Datos Digitales: toman valores discretos, como los valores 0 ó 1
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Señales analógicas y digitales
Analógica
Digital (multinivel)
Digital (binaria)
Redes de Computadores
Señales periódicas.
REDES DE
COMPUTADORES
▪ Periodo:
▪ Dominio del tiempo
▪Es el tiempo transcurrido
entre
dos
puntos
equivalentes de la onda
▪ Amplitud
• Valor de pico
▪ Frecuencia
▪ Frecuencia
es
inversa del periodo
T = 1/f; T = 166,6 mseg.
Hz = ciclos/seg
la
▪ Fase:
▪ Posición de la onda
respecto a t = 0
[Foro13]
▪ Dominio de la frecuencia: Se representa la amplitud de los armónicos en los
que se descompone una señal en función de la frecuencia
Redes de Computadores
42
REDES DE
COMPUTADORES
Señales
Amplitud
Amplitud
Frecuencia
Representación en dominio del tiempo de tres
ondas seno con frecuencias 0, 8 y 16
Representación en dominio de
frecuencia de las mismas tres
señales
[Foro13]
Redes de Computadores
43
REDES DE
COMPUTADORES
Ancho de Banda
Análisis de Fourier
• Cualquier señal periódica
como:
f0 =
g(t) puede representarse
1
T
[TANE11]
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Ancho de Banda de una señal
Representación espectral de señales digitales y
reconstrucción
Carácter ASCCI b
Espectro (análisis de Fourier)
[TANE11]
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Ancho de Banda
Representación espectral de señales digitales y reconstrucción
[TANE11]
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Ancho de Banda de la señal
Rango de frecuencias medida en Hz,
en el que se concentra la mayor parte
de la energía ó potencia de la señal.
Redes de Computadores
47
REDES DE
COMPUTADORES
Análisis de Fourier
V =
2
T
f0 =
1
T
T
➢ Velocidad baja
f0 
ANCHO DE BANDA REDUCIDO
f0 2 f0
3 f0
T
➢ Velocidad alta
f0 
ANCHO DE BANDA GRANDE
f0
Redes de Computadores
2 f0
3 f0
REDES DE
COMPUTADORES
Velocidad de Transmisión- Velocidad de Señalización
▪ Velocidad de Transmisión, V(Bits/s):
▪ Número de bits por segundo
▪ Es igual a 1/T siendo T la duración de 1
BIT
▪ Velocidad de Señalización, V(Baudios):
▪ Número de elementos de señalización
por segundo
▪ Es igual a 1/Ts siendo Ts la duración de
un intervalo de señal
[Foro13]
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Conceptos básicos.
Baudio: Velocidad máxima de cambio de señal en línea
Vbaudio= 1/t
t(seg) = Intervalo significativo mínimo
Bps: Velocidad de transmisión de información
Vbps= Vbaudio·log2 N
N = número de estados posibles en la señal de la línea
Redes de Computadores
50
REDES DE
COMPUTADORES
Velocidad de transmisión-velocidad de señalización/modulación (I)
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
+5 V
datos
0
Sea T la duración de bit: Vtransmisión (bps) = 1/T
Señal
10: +2V
11: +1V
01: -1V
00:2 -2V
Vt = Vs x log
N
2T es la duración de un baudio; Vseñalización (baudios) =
𝟏
𝟐𝑻
Se emplean 4 niveles de señalización diferentes, cada señal transporta 2 bits.
velocidad de transmisión, V(bits/s) = V (baudios) x log2 4 = 2 V (baudios)
Redes de Computadores
51
REDES DE
COMPUTADORES
Velocidad de transmisión-velocidad de señalización/modulación (II)
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
+5 V
datos
0
Sea T la duración de bit: Vtransmisión (bps) = V (bps) = 1/T
señal
T/2 es la duración de un baudio; Vseñalización (baudios) = 2/T = 2 V baudios
Se utilizan dos baudios para transmitir un bit
Redes de Computadores
52
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión Simplex, semidúplex y dúplex
Ó
Y
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Cualquier señal periódica puede representarse en el dominio de la frecuencia
como la suma de múltiples …
a) Armónicos que representan señales sinusoidales de diferente amplitud pero todos
de la misma frecuencia
b) Armónicos que representan señales sinusoidales de diferente frecuencia pero todos
de la misma amplitud
c) Armónicos que representan señales sinusoidales de diferente amplitud y frecuencia
d) Armónicos que representan señales sinusoidales de diferente amplitud y
frecuencia, donde todos los armónicos tienen la misma amplitud y frecuencias
múltiplos de la frecuencia del primer armónico o armónico principal
La velocidad de…
a) señalización indica el número de bits que se intercambian en un período de tiempo
b) señalización es igual a 1/T siendo T la duración de intervalo significativo mínimo
c) transmisión indica el número de elementos de señalización que cambian en un
período de tiempo
d) señalización es igual a 1/T, siendo T la duración un bit
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las
comunicaciones
Introducción
1.1. Conceptos básicos de transmisión de datos
1.2. Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.3 Técnicas de transmisión
1.4 Distribución de ancho de banda
1.5 Técnicas de comunicaciones de datos
1. 6 Supuestos
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.2. Medios de transmisión.
Capacidad de un canal
1.2.1 Medios de transmisión
1.2.1 Perturbaciones
• Atenuación
• Ruido
1.2.3 Capacidad de un canal
• Teorema de Nyquist
• Teorema de Shannon para canales con ruido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
•
•
•
•
Medios de transmisión
Par trenzado
Cable coaxial
Fibra óptica
Medios inalámbricos
Redes de Computadores
57
Par trenzado
REDES DE
COMPUTADORES
▪ STP: Shielded Twisted Pair
▪ ScTP: Screened Twisted Pair
▪ UTP: Unshielded Twisted Pair
UTP
Categoría
Ancho de banda
Velocidad
Aplicaciones
Cat 1
400 KHz
1 Mbps
Redes telefónicas (acceso)
Cat 2
Cat 3
4 Mbps
16 MHZ
Cat 4
16 Mbps
Ethernet. 10 Base T
20 Mbps
Cat 5
100-125 MHz
100 Mbps
Ethernet. 100/1000 Base T
Cat 5e
100-125 MHz
1Gbps
Ethernet. 100/1000 Base T
Cat 6
250 MHz
1 Gbps
! Giga Base T
Cat 7
600 MHz
1Gbps
10 Giga Base T
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Cable coaxial
Ancho de banda del
orden de 500 MHz
▪ Utilización actual:
▪ Distribución de señales de TV
▪ Acceso a Internet
Redes de Computadores
59
Fibra óptica
REDES DE
COMPUTADORES
c
=
f
850 nm
1.320 nm
1.550 nm
λ : longitud de onda
c: velocidad de la luz
f : frecuencia
Monomodo
Banda de 0,3 a 3 micras; de 100 THz a 1.000 THz
Multimodo
Redes de Computadores
60
REDES DE
COMPUTADORES
Perturbaciones de la señal en los
medios de transmisión
Atenuación: Disminución en amplitud de la corriente o potencia de una
señal durante su transmisión entre dos puntos.
La atenuación de la señal se mide en decibelios
dB =𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎
Redes de Computadores
𝑷𝟐
𝑷𝟏
61
Perturbaciones en la Transmisión
REDES DE
COMPUTADORES
Ruido: Señales no deseadas que se combinan con la señal transmitida y
por tanto la señal recibida es diferente a la que se ha enviado
Transmitida
Punto 1
Ruido
Recibida
Medio de
trasmisión
Punto 2
La influencia del ruido en la señal se mide en decibelios
Redes de Computadores
62
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión analógica y transmisión digital
▪ La atenuación se corrige mediante
amplificadores
▪ La señal analógica no se podrá
reconstruir totalmente.
▪ La transmisión analógica siempre
añade ruido
Redes de Computadores
▪ La atenuación
regeneradores
se
corrige
mediante
▪ La señal digital si se puede reconstruir.
▪ La transmisión digital de señales es sin
ruido
63
REDES DE
COMPUTADORES
Perturbaciones en la Transmisión
Supongamos que la señal se transmite a través de un medio de
transmisión y que su potencia se reduce a la mitad
P2 = (1/2) P1
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Perturbaciones en la Transmisión
Redes de Computadores
65
REDES DE
COMPUTADORES
1.2. Medios de transmisión.
Capacidad de un canal
1.2.1 Medios de transmisión
1.2.1 Perturbaciones
• Atenuación
• Ruido
1.2.3 Capacidad de un canal
• Teorema de Nyquist
• Teorema de Shannon para canales con ruido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Capacidad del Canal
▪ Canales sin ruido (Teorema de Nyquist):
El teorema de Nyquist define la máxima velocidad de transmisión teórica para
canales sin ruido, en los que la única limitación viene impuesta por el ancho de
banda del canal
C=2W
baudios
C = 2W log 2 N
Bits / seg
N es el número de niveles que puede tomar la señal
Redes de Computadores
67
REDES DE
COMPUTADORES
Capacidad del Canal
▪ Canales con ruido (Teorema de Shannon):
El teorema de Shannon, definió una fórmula para determinar la máxima
capacidad teórica de un canal en función del ancho de banda del medio y de la
relación señal/ruido del mismo.
N = 1+ S/ N
C = W log 2 (1 +
S
)
R
Bits / seg
S
Pot _ Señal
( ) dB = 10 log
R
Pot _ Ruido
Redes de Computadores
68
REDES DE
COMPUTADORES
Tema 1.
1. Calcular la capacidad de un canal telefónico (3,1 KHz)
que emplea señales binarias y cuya relación S/R es 30 dB
2. Calcular la capacidad de un canal telefónico (3,1 KHz)
cuya relación S/R es 30 dB
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
El número de niveles significativos que puede tomar una señal está
limitado por…
a) El ancho de banda del medio físico
b) El ancho de banda del medio físico y su relación señal ruido
c) La relación señal ruido
d) La atenuación presente en el medio físico
Si se transmite una señal binaria, la relación señal/ruido. . .
a) limita la velocidad máxima de señalización
b) limita el número de niveles significativos que puede tomar la señal
c) limita la velocidad máxima de transmisión
d) no limita ni la velocidad máxima de señalización ni la de
transmisión. Aunque puede impedir la transmisión
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Indique la afirmación correcta acerca del teorema de Shannon:
a) La capacidad del canal de comunicaciones es independiente de la relación
señal ruido
b) La capacidad del canal de comunicaciones sólo depende de la relación señal
ruido
c) La capacidad del canal de comunicaciones es independiente del ancho de
banda
d) La capacidad del canal de comunicaciones depende de la velocidad de
señalización y de la relación señal ruido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Un fabricante de dispositivos móviles está diseñando un equipo que
emplea un sistema de transmisión inalámbrico para comunicarse.
Sabiendo que el medio físico empleado tiene un ruido de 5*10-12 W de
potencia, un ancho de banda de 20 MHz, que la potencia de la señal a
transmitir es de 100 mW
Responda razonadamente a las siguientes preguntas:
a) ¿Cuál es la velocidad máxima a la que se puede transmitir la
información en el medio citado? ¿Cuál sería la velocidad de
modulación? ¿Cuántos bits por cambio de la señal se podrían
emplear?
b) Suponiendo que la señal reduce su potencia a la mitad cada 6m de
distancia ¿Hasta qué distancia se podrían mantener una velocidad de
300 Mbps?
Redes de Computadores
.
REDES DE
COMPUTADORES
a) ¿Cuál es la velocidad máxima a la que se puede transmitir la información en el medio
citado? ¿Cuál sería la velocidad de modulación? ¿Cuántos bits por cambio de la señal se
podrían emplear?
Como el ancho de banda es W = 20MHz, la máxima velocidad de modulación es
de Vm = 2W = 40Mbaudios
Para calcular el nº de bits por cambio de señal, se calcula primero el nº de niveles
que puede tomar la señal
El nº de bits por cambio de señal se obtiene calculando el logaritmo en base dos
del nº de niveles
nº de bits/baudio = log 141421 = 17,1 bits
La velocidad máxima de transmisión es Vt = Vm x nº de bits por cambio de señal
Vt = 40Mbaudios x 17,1bits = 684 Mbps
La relación S/R en el medio es de 100mW/5*10-12W=20*109 lo que en decibelios es dB =10 x
log (S/R)= 10 x log (20*109)=103dB
Redes de Computadores
Tema 1.
REDES DE
COMPUTADORES
Suponiendo que la señal reduce su potencia a la mitad cada 6m de
distancia ¿Hasta qué distancia se podrían mantener una velocidad de
300 Mbps? ¿Cuál sería la velocidad de modulación? ¿Cuántos bits por
cambio de la señal habría que emplear?
Para obtener una velocidad de 300Mbps sería necesaria una relación señal
ruido de:
𝑺
𝟑𝟎𝟎𝑴 = 𝟐𝟎𝑴𝑯𝒛 ∗ 𝒍𝒐𝒈𝟐 (𝟏 + 𝑹) de donde despejando queda que S/R=32.767 o
en dB=45,15.
Como originalmente disponemos de 103dB nos sobran 103 - 45.15 =57,84db
La reducción a la mitad de la potencia de la señal implica que la nueva relación
señal ruido será de 𝒅𝑩 = 𝟏𝟎 ∗ 𝒍𝒐𝒈
𝑺
𝟐∗𝑹
= 𝟏𝟎 ∗ (𝒍𝒐𝒈
𝑺
𝑹
+ 𝒍𝒐𝒈
𝟏
𝟐
)= 𝒍𝒐𝒈
𝑺
𝑹
-
3,01. Es decir la relación señal ruido se reduce en 3dB.
Por tanto cada 6m se pierden 3dB y podemos perder 57,84dB lo que quiere
decir que se pueden perder 57,84/3=19 veces 3dB o lo que es lo mismo se puede
transmitir a 300Mbps a 6*19 = 117m
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las comunicaciones
Introducción
1.1. Conceptos básicos de transmisión de datos
1.2. Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.3 Técnicas de transmisión
1.4 Distribución de ancho de banda
1.5. Técnicas de comunicaciones de datos
1. 6 Supuestos
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.3 Técnicas de transmisión
1.3.1 Transmisión analógica y transmisión digital
1.3.2 Codificaciones digitales
1.3.3 Transmisión digital
1.3.4 Transmisión analógica. Modulaciones
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.3.1 Datos y Señales
Ahora se emplean
muy poco
Redes de Computadores
77
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión analógica y transmisión digital
Transmisión digital
Las señales digitales representan la
información como pulsos de voltaje
Transmisión analógica
Las
señales
analógicas
representan la información
como variaciones continuas
del voltaje
Redes de Computadores
78
REDES DE
COMPUTADORES
Codificaciones digitales
✓ Objetivo
▪ Adaptar la señal al medio de transmisión
Redes de Computadores
79
Transmisión digital
REDES DE
COMPUTADORES
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
+V
Unipolar
0
+V
Polar
-V
+V
Bipolar
0
-V
Redes de Computadores
80
Transmisión Digital
REDES DE
COMPUTADORES
NRZ (no retorno a cero): La señal no retorna a cero en la mitad del bit
RZ (con retorno a cero): La señal retorna a cero en la mitad del bit
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
+V
NRZ
-V
+V
RZ
0
-V
Redes de Computadores
81
REDES DE
COMPUTADORES
✓
✓
Transmisión Digital
NRZ-L: El nivel de voltaje determina el valor del bit
NRZ-I: La inversión (ó falta de inversión-cambio) determina el valor del bit
Cada vez que vaya a empezar un “1” se produce una transición. Si empieza un “0”
no se produce transición
Redes de Computadores
82
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión Digital
Manchester y Manchester diferencial.
T es la duración de un bit
Redes de Computadores
83
REDES DE
COMPUTADORES
Datos Digitales – Señales Digitales
Multinivel 2B1Q.
Es estos esquemas mBnL, un patrón de m elementos de datos se codifica
como un patrón de n elementos de señal donde 2m ≤ Ln
Redes de Computadores
84
REDES DE
COMPUTADORES
Datos Digitales – Señales Digitales
Esquema multinivel 8B6T.
Redes de Computadores
85
REDES DE
COMPUTADORES
Datos Digitales – Señales Digitales
Codificación de bloques
División de un flujo en grupos de m bits
Sustitución
mB a nB
n>m
Combinación de grupos de n bits en un flujo
[Foro13]
Redes de Computadores
86
Transmisión Digital
REDES DE
COMPUTADORES
4B/5B
➢ Codificación de línea que mapea grupos de
4 bits en grupos de 5 bits para asegurar
más transiciones con el fin de proporcionar
información de reloj y mantener el
sincronismo entre transmisor y receptor.
➢ De los 32 posibles valores de 5 bits se
eligen sólo la mitad (16), que no tienen
más de 3 ceros seguidos.
➢ Se transmite 1 bit/baudio; W = Vs/2 = Vt/2;
W = 125 Mbaudios/2 = 62,5 MHz
Acceso y RAL
MLT-3 (Multi-Level Transmit)
➢ Transición en cada 1 binario
➢ 3 valores de tensión
➢ Si es un bit 0 mismo valor
➢ Si es un bit 1
▪ Si el anterior fue –V ó +V, entonces se
codifica con 0
▪ Si el anterior fue 0 se codifica con +V ó –V
dependiendo si el anterior fue –V o +V
REDES DE
COMPUTADORES
4B/5B
➢ Codificación de línea que mapea grupos de 4 bits en grupos de 5 bits para
asegurar más transiciones con el fin de proporcionar información de reloj y
mantener el sincronismo entre transmisor y receptor.
➢ Aumenta el régimen binario un 25 %
➢ De los 32 posibles valores de 5 bits se eligen sólo la mitad (16), que no
tienen más de 3 ceros seguidos.
Acceso y RAL
REDES DE
COMPUTADORES
Velocidad de señalización-velocidad de transmisión
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
+5 V
datos
0
Sea T la duración de bit: Vtransmisión (bps) = 1/T
Multinivel
2B1Q.
10: +2V
11: +1V
01: -1V
00: -2V
Vt = Vs x log2 N
2T es la duración de un baudio; Vseñalización (baudios) =
𝟏
𝟐𝑻
T/2 es la duración de un baudio; Vseñalización (baudios) = 2/T
Redes de Computadores
89
REDES DE
COMPUTADORES
Datos Analógicos – Señales Digitales
Teorema de Muestreo (Nyquist): Una señal x(t) de ancho
de banda W puede reconstruirse a partir de sus muestras si se
cumple que la frecuencia de muestreo (fs) es mayor o igual al
doble de la frecuencia máxima de la señal a muestrear:
x (t )
f s  2W
t
Ts
ˆ (t )
x
.
Ts
Redes de Computadores
. .
2Ts
3Ts
.
fs =
1
Ts
4Ts
90
REDES DE
COMPUTADORES
Modulación por Impulsos Codificados
(MIC/PCM)
MUESTREO
3
2.8
2.9
2.6
2.4
2.2
MODULACIÓN DE AMPLITUD
1.6
1.7
1.2
3
3
3
1
1
1.3
3
2
2
2
2
CUANTIFICACIÓN
CODIFICACIÓN
2
010
Redes de Computadores
011
011
011
011
010
010
010
1
1
1
001
001
001
010
91
REDES DE
COMPUTADORES
Modulación por Impulsos Codificados
(MIC/PCM)
Régimen binario = fs x nº bits/muestra
f s  2W
Redes de Computadores
92
Digitalización de la Señal de Voz
REDES DE
COMPUTADORES
Energía dB
4 Khz
F (Hz)
f s  2W = 2  4000 = 8000 muestras / s
• Se pueden conseguir una buena calidad de reproducción con 256 niveles
(8 bits). Rec. G.711
Rb =
8Bits
= 8Bits× fs = 8Bits× 8000muestras/ s= 64Kbps
Ts
Redes de Computadores
93
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión analógica
Ahora se emplean
muy poco
•
Datos por red telefónica
•
Información digital por canal analógico de 3,1 KHz
Redes de Computadores
94
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión analógica
Modulación ASK (Amplitude-Shift Keying): En la modulación por
desplazamiento de amplitud, los dos valores binarios se representan mediante
dos amplitudes diferentes de la portadora
Modulación FSK (Frecuency Shift Keying) : Los dos valores binarios se
representan con dos frecuencias diferentes y próximas a la de la portadora
Redes de Computadores
95
REDES DE
COMPUTADORES
Transmisión Analógicas
Modulación PSK (Phase Shift Keying) : La fase de la señal portadora se
desplaza para representar con ello datos digitales.
Modulación DPSK (Differential Phase Shift Keying) : En la modulación por
desplazamiento diferencial de fase, cada estado significativo de la señal digital
se modula por un salto en la fase de la portadora respecto a la fase del intervalo
anterior
Redes de Computadores
96
REDES DE
COMPUTADORES
Datos Digitales/ Señales Analógicas
MODULACION QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying)
Entrada
Fase
0 0
225°
0 1
135°
1
315°
0
1 1
01
11
Constelación
00
10
45°
Redes de Computadores
97
MODULACION QAM
REDES DE
COMPUTADORES
(Quadrature Amplitude Modulation)
Técnica de modulación que resulta como combinación de ASK y PSK. Se generan dos
portadoras desfasadas 90º entre sí, y cada una se modula usando ASK. O lo que es lo
mismo, modificar dos parámetros simultáneamente en una portadora: la AMPLITUD y la
FASE
Redes de Computadores
98
REDES DE
COMPUTADORES
Modulación Multinivel
• Velocidad de señalización o modulación
▪
Número de pulsos (elementos de señalización) por segundo
V señalización = 1/T baudios
•
Velocidad de datos
▪ Numero de bits por segundo
V datos = V señalización x N bits/seg
N: número de bits por elementos de señalización
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Una de las limitaciones de los códigos con retorno a cero (RZ) es…
a) La dificultad de la sincronización de la transmisión
b) Que requieren una relación señal ruido más alta que los sin retorno a
cero (NRZ)
c) Que requieren más ancho de banda que los códigos sin retorno a cero
(NRZ).
d) Que requieren una relación señal ruido más baja que los sin retorno a
cero (NRZ)
Si empleamos una señal con retorno a cero…
a) La velocidad máxima de transmisión de datos en bps es igual al ancho de
banda en Herzios.
b) La velocidad máxima de transmisión de datos es igual al doble del ancho
de banda
c) La velocidad máxima de transmisión de datos es igual a la mitad del
ancho de banda
d) La velocidad máxima de transmisión de datos dependerá del ancho de
banda y de la relación señal ruido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?
a) La velocidad de señalización siempre es mayor que la velocidad de
transmisión de información
b) La velocidad máxima de transmisión de datos sobre una línea digital binaria
depende únicamente de la relación señal ruido
c) La velocidad de señalización puede ser mayor o menor que la velocidad de
transmisión de información en función de la codificación empleada
d) La velocidad de señalización depende del número de estados que pueda
tomar la señal
¿Cuál es el motivo para tomar muestras cada 125 microsegundos
en la codificación MIC?
a) Porque cada muestra está formada por 8 bits
b) Para poder transmitir 32 canales en una trama básica
c) Porque la voz no contiene frecuencias superiores a 20 kHz
d) Porque el canal telefónico es de 4 kHz
Redes de Computadores
101
REDES DE
COMPUTADORES
1. Introducción a las
comunicaciones
Introducción
1.1. Conceptos básicos de transmisión de datos
1.2. Medios de Transmisión. Capacidad de un canal
1.3 Técnicas de transmisión
1.4 Distribución de ancho de banda
1.5. Técnicas de comunicaciones de datos
1. 6 Supuestos: Tema 1
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.4 Distribución de ancho de
banda
1.4.1 Multiplexación
1.4.1.1 En Frecuencia (MDF)
1.4.1.2 En longitud de onda
1.4.1.3 En el tiempo (MDT)
1.4.2 Espectro expandido
Redes de Computadores
1.4 Distribución de ancho de banda
REDES DE
COMPUTADORES
✓Multiplexación
conjunto de técnicas que permiten la transmisión simultanea de
múltiples señales a través de un único canal
▪
▪
Multiplexación en frecuencia
•
Multiplexación por división de longitud de onda
Multiplexación en el tiempo
✓ Espectro expandido
Redes de Computadores
104
Multiplexación en Frecuencia
REDES DE
COMPUTADORES
(Frecuency Division Multiplexion FDM)
Para utilizar MDF es necesario que el ancho de banda del enlace
sea mayor o igual que los anchos de bandas de las señales a
transmitir.
m1 ( t )
m1 ( t )
CANAL 1
m2 (t )
CANAL 2
m2 (t )
CANAL N
m N (t )
..
.
..
.
m N (t )
..
.
S( f )
f SC 1
f SC 2
f SCN
Bsc 1
Bsc 2
Bsc 3
f
B
Redes de Computadores
105
REDES DE
COMPUTADORES
Multiplexación en Frecuencia
(Frecuency Division Multiplexion FDM)
Demodulador
Demodulador
Demodulador
[Forouzan13]
Redes de Computadores
106
REDES DE
COMPUTADORES
Multiplexación por División en el Tiempo
(Synchronous Time Division Multiplexion TDM)
Permite que los datos provenientes de varias fuentes compartan todo el ancho
de banda de canal durante un periodo de tiempo.
m1 ( t )
m1 ( t )
m2 (t )
.
.
.
mN ( t )
1
2
Redes de Computadores
. .
N
1
2
. .
N
m2 (t )
.
.
.
mN ( t )
107
REDES DE
COMPUTADORES
Multiplexación por División en el Tiempo
(Synchronous Time Division Multiplexion TDM)
[Behrouz A.]
Redes de Computadores
108
REDES DE
COMPUTADORES
Multiplexación por División en el Tiempo
(Synchronous Time Division Multiplexion TDM)
Orientado a bit
• Vtrama = Nº de tramas por seg.
• = mcd de las velocidades de las entradas
• Nº de bits/canal = Ventrada/Vtrama
Orientado a byte
▪ Se consideran las velocidades en Bytes
▪ Cada canal de salida tendrá un nº entero de bytes
Redes de Computadores
109
REDES DE
COMPUTADORES
Multiplexación por Longitud de Onda
▪ WDM: Wavelength Division Multiplexing) se pueden transmitir varios
láseres de distintas frecuencias/longitudes de onda en la misma fibra,
multiplicando así la capacidad de transmisión de la fibra.
▪ DWDM: Dense WDM
Fibra Óptica
Mux Opt.
Redes de Computadores
Mux Opt.
110
REDES DE
COMPUTADORES
Fibra óptica
850 nm
1.320 nm
1.550 nm
Monomodo
Multimodo
λ : longitud de onda
c: velocidad de la luz
f : frecuencia
Redes de Computadores
Banda de 0,3 a 3 micras; de 100 THz a 1.000 THz
=
c
f
111
REDES DE
COMPUTADORES
1.4 Distribución de ancho de
banda
1.4.1 Multiplexación
1.4.1.1 En Frecuencia (MDF)
1.4.1.2 En el tiempo (MDT)
1.4.2 Espectro expandido
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Espectro Expandido
La idea del espectro expandido es la codificación de la señal, de modo que
se incremente de manera significativa el W de la señal a transmitir con
objeto de dificultar las interferencia y la intercepción
Objetivos
Minimizar las interferencias sufridas por ruido
Ocultar señales (interceptadas)
Empleada en
Transmisiones inalámbricas (telefonía, WiFi)
Aplicaciones militares
Redes de Computadores
113
Espectro Expandido
REDES DE
COMPUTADORES
▪ Por salto de frecuencia
▪ Por secuencia directa DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
▪ División de código (CDMA-Code Division Multiple Access)
UMTS (3G)
Redes de Computadores
114
REDES DE
COMPUTADORES
Espectro Expandido
Por salto de frecuencias
Es una técnica que utiliza M frecuencias portadoras pseudoaleatorias saltando de
frecuencia en frecuencia en intervalos fijos de tiempo
▪ Las diferentes portadoras son moduladas por la señal origen
▪ El receptor captará el mensaje saltando de frecuencia en frecuencia
sincronizado con el emisor
▪ Los receptores no autorizados captarán una señal ininteligible
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Por secuencia directa
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
▪
▪
▪
Cada bit de la señal original se representa utilizando varios
elementos (llamados minibits o chips) en la señal a transmitir,
mediante una secuencia pseudoaleatoria
El receptor usa una secuencia de código que replica la del emisor
El código de expansión sirve fundamentalmente para minimizar el
efecto de las interferencias entre equipos de diferentes redes.
Redes de Computadores
División de código (CDMA)
REDES DE
COMPUTADORES
Código de
expansión:
100101
Datos a transmitir
Chips transmitidos
El receptor decodifica la transmisión calculando el resultado de multiplicar los
valores recibidos por el código del emisor (bit a bit) y sumando (producto
escalar)
Recepción 1,-1,-1,1,-1,1 1,-1,-1,1,-1,1 -1,1,1,-1,1,-1 1,-1,-1,1,-1,1
Código
1,-1,-1,1,-1,1 1,-1,-1,1,-1,1
1,-1,-1,1,-1,1 1,-1,-1,1,-1,1
Resultado 1+1+1+1+1+1 1+1+1+1+1+1 -1-1-1-1-1-1
1+1+1+1+1+1
Si el resultado es 6 entonces se ha transmitido un 1
Si el resultado es -6 entonces se ha transmitido un 0
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
CDMA: Influencia de transmisiones simultáneas
[TANE11]
▪
▪
▪
▪
▪
A y C transmiten un 1 y B transmite un cero (-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 +1)
El receptor C calcula S.C (-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 -1) x (-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1) = 8
El receptor B calcula S.B (-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 -1) x (-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) = -8
El receptor A calcula S.A (-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 -1) x (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) = 8
Redes de Computadores
119
REDES DE
COMPUTADORES
Indique cuál de las siguientes afirmaciones sobre la multiplexación por
longitud de onda es cierta
a) Todas las señales han de emplear la misma codificación
b) Permite la multiplexación en frecuencia de señales que pueden emplear
velocidades y/o codificaciones distintas
c) Permite la multiplexación en el tiempo de señales de diferente velocidad
y/o codificación
d) Se emplea para transmisiones inalámbricas
La codificación CDMA
a) Es una variante de la multiplexación por división en frecuencias
b) Permite que varios canales utilicen una misma banda de frecuencias mediante una
variación de la multiplexación en el tiempo
c) Permite que múltiples emisores empleen el mismo medio de transmisión sin emplear
multiplexación en frecuencias ni en el tiempo
d) Se emplea sobre fibra óptica para aprovechar el enorme ancho de banda ofrecido por
estas
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
1.5 Técnicas de comunicaciones
de datos
1.5.1 Control de errores
1.5.1.1 Detección y retransmisión (ARQ)
1.5.1.2 Corrección directa (FEC)
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
Errores de bit
Errores de ráfagas
Redes de Computadores
Control de Errores
REDES DE
COMPUTADORES
Distancia de Hamming
d(v1, v2) de dos secuencias binarias v1 y v2 de r bits consiste en un valor
numérico que indica el número de bits en los que v1 y v2 no coinciden
Para cada código válido se calcula la distancia de Hamming con todos los
demás, y de entre ellas se obtiene la mínima distancia de Hamming, dmin. Esta
distancia permite garantizar que, en una transmisión errónea:
•Mínima distancia de Hamming
» se pueden detectar hasta t errores, siendo t = dmin-1
» se pueden corregir hasta t errores, siempre que dmin ≥ 2t+1
Redes de Computadores
123
REDES DE
COMPUTADORES
Métodos

Control de Errores
ARQ (Automatic Repeat Request)
− Sólo detectan errores de transmisión (bits cambiados)
− Requieren menos información adicional o redundancia
» Códigos de paridad
» Polinómicos o CRC (Cyclic Redundancy Check)
− Utilización en los protocolos de comunicaciones (TCP)
FEC (Forward Error Correction)
− Detectan y corrigen errores de transmisión (bits cambiados)
− Requieren mucha información adicional o redundancia
− Utilización en redes móviles (GSM, 3G)
Redes de Computadores
124
Control de Errores
REDES DE
COMPUTADORES
ARQ-Detección de Errores
▪ La protección de errores consiste en la adición de redundancia a
los mensajes para detectar errores y la recuperación se realiza
mediante retransmisión
▪ Técnicas de detección de errores:
▪ Comprobación de la paridad
▪ Comprobación de redundancia cíclica (CRC)
Redes de Computadores
125
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
Comprobación de la Paridad
▪ Añadir un bit de paridad al final del bloque de datos
• Paridad impar: El valor del bit añadido se determina de modo que
el número total de 1´s sea impar
• Paridad par: El valor del bit añadido se determina de modo que el
número total de 1´s sea par
▪ Errores detectados:
▪ Número impar de errores
[TANE11]
Redes de Computadores
126
Control de Errores
REDES DE
COMPUTADORES
Códigos de Redundancia Cíclica (CRC)
▪ Dado un mensaje de m bits, el emisor genera una secuencia
de r bits (SVT)
▪ La trama resultante (m+r bits) será divisible por algún
número determinado
▪ El receptor divide la trama por ese número y si no hay resto,
se supone que no hay errores
▪ Códigos polinómicos:
▪ Representa las ristras de bits como polinomios con coeficientes
binarios
▪ Las operaciones se realizan en módulo 2 (XOR)
Redes de Computadores
127
Control de Errores
CRC
REDES DE
COMPUTADORES
▪ Sea:
▪ M(x): mensaje original (m bits)
▪ G(x): polinomio generador de grado r (r+1 bits)
▪ T(x): mensaje a transmitir (m+r bits)
▪ En emisión:
T ( x) = M ( x)·x + R( x) siendo
r
▪ En recepción:
 M ( x)·x r
R( x) = mod
 G ( x)



Si R’(x) = 0, no se detectan errores
 T ( x) 

R' ( x) = mod
 G ( x) 
Redes de Computadores
Si R’(x)  0, hay errores
128
Control de Errores
CRC
REDES DE
COMPUTADORES
▪ Errores detectados:
▪ Errores de un único bit
▪ Errores dobles, siempre que G(x) tenga al menos tres 1´s
▪ Número impar de errores, siempre que G(x) tenga el factor (x+1)
▪ Ráfagas de errores de longitud menor que la longitud de G(x)
▪ La mayoría de las ráfagas de longitud mayor
▪ Polinomios generadores frecuentes:
▪ CRC-12:
x12+ x11+ x3+ x2+ x + 1
▪ CRC-16:
x16+ x15+ x2+ 1
▪ CRC-CCITT: x16+ x12+ x5+ 1
▪ CRC-32:
x32+ x26+ x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+ x+1
Redes de Computadores
129
Control de Errores CRC
REDES DE
COMPUTADORES
6
3
M(X)= X + X +1
3
G(X)= X +X+1
1001001000
1011
1011
1010110
001000
1011
M(X)=1001001
001110
3
1011
M(X)*X =1001001000
01010
T(X) =1001001010
1011
00010 =R(X)
Redes de Computadores
130
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
CRC
1001 00 10 1 0
1011
1011
1010110
001000
1011
001110
1011
01011
1011
000 00 =R’(X)
CORRECTO!!!
Redes de Computadores
131
REDES DE
COMPUTADORES
100100 00 10
1011
001000
1011
001100
1011
01111
1011
01000
Redes de Computadores
Control de Errores
CRC
1011
1010110
ERROR!!!
132
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
FEC-Correción de Errores
▪ La protección de errores consiste en la adición de redundancia a
los mensajes para detectar y corregir errores
▪ Técnicas de corrección de errores:
▪ Códigos de doble paridad
▪ Códigos de Hamming
Redes de Computadores
133
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
FEC (Forward Error Correction)
• Códigos de Doble paridad
[Forouzan13]
Redes de Computadores
134
REDES DE
COMPUTADORES
FEC (Forward Error Correction)
Doble paridad
Corrige errores simples
Detecta errores triples
Detecta errores dobles
Ni detecta, ni corrige
[Forouzan13]
Redes de Computadores
135
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
FEC (Forward Error Correction)
Detectan y corrigen errores de transmisión (bits cambiados)
Requieren mucha información adicional o redundancia
• Mínima distancia de Hamming
» se pueden detectar hasta t errores, siendo t = dmin-1
» se pueden corregir hasta t errores, siempre que dmin ≥ 2t+1
–
–
–
Redes de Computadores
d (mínima) = 3
Detecta hasta dos bits erróneos
Corrige 1
REDES DE
COMPUTADORES
Control de Errores
FEC (Forward Error Correction)
Códigos de Hamming
m bits
n bits
r bits
m + r + 1<= 2r
• Los bits cuya posición es potencia de dos se utilizan como bits de paridad
• Los bits del resto de posiciones son utilizados como bits de datos
r1 r2 m1 r3 m2 m3 m4 r4………
La posición 1, comprobaría los bits 1, 3, 5, 7 ……
La posición 2, comprobaría los bits 2, 3, 6, 7 ……
La posición 4, comprobaría los bits 4, 5, 6, 7 ……
Redes de Computadores
137
Control de Errores (FEC)
REDES DE
COMPUTADORES
0110101 bits
r bits
M + r + 1 <= 2r
r1 r2 m1 r3 m2 m3 m4 r4 m5 m6 m7
r=4
(Paridad par)
r1 r2 0 r3 1 1 0 r4 1 0 1
La posición 1, comprobaría los bits 1, 3, 5, 7, 9, 11 ( 1 0 1 0 1 1 )
La posición 2, comprobaría los bits 2, 3, 6, 7,10, 11 (0 0 1 0 0 1 )
La posición 4, comprobaría los bits 4, 5, 6, 7
(0 1 1 0 )
La posición 8, comprobaría los bits 8, 9, 10, 11
(0 1 0 1)
1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1
Redes de Computadores
138
REDES DE
COMPUTADORES
Responda RAZONADAMENTE a las siguientes cuestiones.
a) ¿Cuál es la velocidad de transmisión requerida sobre cada canal de radio?
La velocidad del canal de radio desde estación a transmisor/receptor:
Se transmiten 16 canales multiplexados: 15 canales de 8 kbps y 1 canal
de 8 kbps correspondiente a un sentido del bidireccional
(15 canales x 8 kbps) + (1canal x 8 kbps )= 128 kbps velocidad hacia la
estación de transmisión recepción
La velocidad del canal de radio desde transmisor/receptor a estación:
Se transmiten multiplexados: 8 canales de 1Kbps y un canal de 120 kbps
correspondientes al otro sentido del bidireccional
(8 canales x 1 kbps) + 1 canal 120 kbps hacia la estación = 128 kbps
velocidad hacia la estación
Redes de Computadores
Diseñe
REDES la
DE trama de multiplexación sobre cada canal de radio. ¿Cuál es la longitud de cada canal en
COMPUTADORES
la trama? ¿Cuál es la longitud de cada trama? ¿Cuál es el tiempo de transmisión de cada trama?
Desde el canal radio estación a transmisor/receptor se multiplexa 15 canales de 8 kbps y 8
kbps del bidireccional
m.c.d (8 kbps, 8 kbps) = 8 kbps
Se transmite 1 byte por cada canal de 8 kbps, luego
Canal 1 (1Byte)
Canal 2 (1Byte)
…
Canal 15 (1Byte)
Actualizar (1Byte)
Longitud trama: (16 canales x 1Byte) x 8bits/Byte = 128bits (16 bytes)
Tiempo de transmisión 128 bits/128 kbps = 1/1000s = 0,001s = 1ms
Desde el canal radio transmisor/receptor a estación se multiplexan 8 canales de 1 kbps y
120 kbps del bidireccional)
m.c.d (1 kbps, 120 kbps) = 1 kbps
1 Byte por cada 1 kbps
Canal1 (1Byte)
Canal
(1Byte)
2
…
Canal 8 (1Byte)
Actualizar (120Bytes)
Longitud trama: (8 canales x 1Byte) x 8bits/Byte + (1canal x 120bytes) *8bits/Byte =
1024bits (128 bytes)
Tiempo de transmisión 1024bits/128 kbps = 8/1000s = 0,008s = 8ms
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
¿Cuál es el ancho de banda mínimo requerido sobre cada
canal?
Como los canales de ambos sentidos tienen la misma
capacidad (128Kbps) y emplean la misma codificación de
Mánchester (1bit transmitido requiere 2 baudios), ambos
canales requieren el mismo ancho de banda.
Aplicando Nyquist C = 2 W baudios
W = V/2 = 128 kbps x 1/2 bit/baudio / 2 = 128 kHz
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
¿A qué distancia es posible situar la estación meteorológica del equipo de
transmisión/recepción?. Si se quisiera que esa distancia alcanzara 5Km, que potencia
de transmisión sería necesaria.
La distancia a la que se podría situar la estación meteorológica del equipo de transmisión/recepción es:
Relación señal ruido al transmitir: 1000mW/0,0001mW=10.000.000
Lo que en dB=10*log(10.000.000 )= 70dB
Para recibir Mánchester se necesitan distinguir 2 niveles, luego
2=
1 + 𝑆Τ𝑅
S/R=3 que en
dB = 10 x log (3) = 4,77dB
Atenuación máxima: 70dB - 4.77dB = 65,23dB
Distancia máxima = 65,23dB/10dB/km = 6,52km
Si se quisiesen alcanzar 5 km que potencia de transmisión sería necesaria.
Para alcanzar el 5 km de distancia la atenuación en dB: 10 dB/km x 5 Km = 50dB
Con lo que la relación señal ruido en el emisor ha de ser: 50dB + 4,77dB = 54,77dB
Como sabemos el ruido: 54,77dB = 10 x log S/0,0001mW
5,477 dB = log S/0,0001mW
105,447 = S/0,0001mW
La potencia de la señal es S = 29,51 mW
Redes de Computadores
S = 105,477*0,0001mW
REDES DE
COMPUTADORES
Si en lugar de la codificación de Mánchester la codificación de cada
uno de los canales de radio de las diferentes estaciones
meteorológicas se realizase empleando CDMA y códigos ortogonales
de 64 ”chips”.
2.5 ¿Cuál es el ancho de banda que emplearía cada uno de los canales
de radio? ¿Cuál sería el ancho de banda empleado en los canales de
radio?
Como la velocidad de transmisión en ambos sentido es de 128Kbps y se
emplea CDMA con 64 chips y cada chip es un cambio en la señal la elocidad
de señalización es de:
V = 128Kbps*64chips=8192Kbaud
y por tanto el ancho de banda requerido es de: V = 2W
W = V/2 = 8192Kbaud/2 = 4096KHz para cada uno de los dos canales
• El ancho de banda empleado en los canales de radio, como se emplea
CDMA y cada canal tiene un código diferente y ortogonal, ambos canales
pueden emplear la misma banda de frecuencias. Por tanto, los dos canales
solo requieren 4096KHz
Redes de Computadores
145
REDES DE
COMPUTADORES
EJERCICIO 4
1.1 ¿Cuál es la velocidad máxima de transmisión de información que ofrece el
sistema de transmisión en cada lambda entre Alcobendas y los sistemas software de la
cadena de producción de Almussafes?
Como la velocidad de modulación por lambdas es de 4 Gbaudios y el medio de
transmisión emplea dos niveles de señal, 1bit por baudio, la capacidad es de 4Gbps.
Dado que se utiliza codificación 6B8B la velocidad real de bits de información en
línea será: 4 Gbps x 6/8=3 Gbps
1.2 Cada una de las fibras ópticas, ¿cuántas lambdas puede multiplexar?
Para conocer el ancho de banda de un λ, aplicamos el teorema de N
V=2W baudios luego 4Gbaudios= 2W despejando W= 4G/2 =2Ghz por λ
Aplicando la multiplexión DWDM el número de λ por cada Fibra Óptica que se
pueden multiplexar depende del ancho de banda de la fibra óptica (570 Ghz), del
ancho de banda del λ (2Ghz) y de la banda de guarda (1Gh)
Nº de λ = Wfo/W λ = 570Ghz / (2Ghz + 1Gh) = 190 lambdas en total
Redes de Computadores
146
REDES DE
COMPUTADORES
1.3 ¿Cuál es la velocidad de transmisión de información que proporciona una
única fibra? ¿Y la velocidad total que proporciona el cable?
En cada fibra se utilizarán el mismo número de lambdas en cada sentido, luego
la velocidad de transmisión que proporciona una fibra
Vt= 95 lambas( número de lambas en un sentido) x 3 Gbps (capacidad de cada
lambda) = 285 Gbps en cada sentido
Como cable tiene de 5 fibras ópticas,
Vtotal del cable = 5 fibras ópticas x 285 Gbps por cada una = 1,425 Tbps en
cada sentido
Redes de Computadores
147
REDES DE
COMPUTADORES
En el edificio de pintura se llevan a cabo tareas especializadas de tuneado de
vehículos que requieren el intercambio de M señales analógicas de 50 MHz y
otras M señales digitales de 200 Mbps, en ambos sentidos, entre Alcobendas y
Almussafes:
Para la transmisión de estas señales se dedica una lambda en cada sentido.
Previamente a su transmisión, se combinan dichos flujos mediante un
multiplexor orientado a bit.
1.4 ¿Cuál es el régimen binario de las señales analógicas, suponiendo que cada
muestra se codifica con 8 bits?
El régimen binario de cada una de las señales analógicas de ancho de banda 50
MHz será:
Rb = fs * nº de bit por muestra fs = 2W = 100 muestras/s
Rb: 100muestras/seg x 8 bit/muestra = 800M bps
Redes de Computadores
148
REDES DE
COMPUTADORES
1.5 ¿Cuál es el número de tramas por segundo en la salida del multiplexor?. Indique
también la estructura de la trama de multiplexación, en concreto el nº de canales por
trama y el nº de bits por canal
El número de tramas por segundo en la salida del multiplexor depende del número de
las M señales analógica , de la M señales digitales y de la capacidad de la fibra óptica
El valor de M será: 3 * 103 Mbps = M x 800+ M x 200 M despejado M=3
En ambos sentidos se transmiten 3 señales analógicas y 3 señales digitales
Para calcular el número de tramas por segundo a la salida del multiplexor:
mcd ( 200M, 800M ) = 200M,
Luego el nº de tramas por segundo a la salida es 200 x 10 6 tramas/seg
El número de bit por trama:
Como el número de tramas/seg es de 200 x 10 6 , para diseñar la trama óptima
asignaremos a cada canal un bit por cada 200Mbps que necesitemos transmitir,
200 Mbps/200 Mbps= 1 bit/canal
800 Mbps/200Mbps = 4 bit/canal
Redes de Computadores
149
REDES DE
COMPUTADORES
Ejercicio 8
¿A qué distancia puede situarse el multiplexor de los routers de los clientes?
¿Cuál será la velocidad de señalización empleada (en el cable coaxial)? ¿Qué
ancho de banda se emplea (en el cable coaxial)?
• La distancia a la que se puede situar el multiplexor de los routers de los clientes
es:
Como hay que distinguir 3 niveles (bipolar con retorno a cero) se necesita una
relación señal ruido mínima de 3=√1+𝑆𝑅 lo que deja 𝑆𝑅=8.
Esta relación señal/ruido equivale en decibelios a dB=10∗log(8)=𝟗,𝟎𝟑≈𝟗𝐝𝐁
La relación señal/ruido sin tener en cuenta atenuaciones sería
dB=10∗log(100mW0,1mW)=𝟑𝟎𝐝𝐁
Lo que quiere decir que sobran 30-9=21dB lo que permite (aplicando la atenuación
indicada) 𝟐𝟏𝐝𝐁𝟓 𝒅𝑩/𝒌𝒎=𝟒,𝟐𝐤𝐦 de distancia máxima.
• La velocidad de señalización empleada en el cable coaxial es …
Vseñalización =Cbps/nº de bits por baudio=1Gbps/1/2bits/cambio=2Gbaud
• El ancho de banda en el cable coaxial
Vmodulación=2W W=Vseñalización/2= 2 Gbaud/2=1GHz (en cada sentido)
Redes de Computadores
150
REDES DE
COMPUTADORES
2. ¿Cuántos usuarios podrían compartir una única lambda?
La velocidad de transmisión en la lambda será de: C=V x número de bits por
baudo, luego:
C=12,5Gbaud x (8/10)=10Gbps
Ya que con la codificación empleada se transmiten 8bits de datos por cada 10
cambios en la señal (8b10b)
Como la velocidad de transmisión de cada usuario es de 1Gbps, como máximo la
fibra podría soportar 10 usuarios
Redes de Computadores
151
REDES DE
COMPUTADORES
3. Suponiendo que la multiplexación por división en el tiempo de
cada lambda está orientada a Byte y que cada trama de
multilexación incluye un código de redundancia cíclica que se
calcula con el siguiente polinomio generador (CRC-32)
x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1.
¿Diseñe la trama de multiplexación que se emplearía sobre cada
uno de los dos lambdas? En este caso ¿cuántos usuarios podrían
compartir una única fibra?
La trama de multiplexación (sin tener en cuenta el CRC) sería (ya que todos los canales
son iguales):
C1 C2 C3 C4
C5 C6
C7
C8
C9
C10
Todos los canales tendrían 1 Byte de longitud
El CRC indicado generará códigos polinómicos de 32 bits (ya que el polinomio es de
grado 32) . Para incluir en la trama el código (sin afectar a su longitud) se tendrán que
quitar 32 bits (4 canales de 1Byte)
El número máximo de usuarios seria 6. Ya que de los diez canales (de 1Gbps)
posibles (en la trama original sin CRC) cuatro los ocupa el CRC de 32bits (cuatro
bytes). La trama original no se puede ampliar (añadiendo el CRC) puesto que una
trama de 14Bytes no se podría transmitir las mismas veces por segundo que la de
10Bytes (10 canales de un Byte)
Redes de Computadores
152
REDES DE
COMPUTADORES
4. ¿Cuántos lambdas se podrían transmitir teóricamente sobre la fibra óptica
empleada? En este caso, ¿cuántos usuarios podrían compartir la fibra? (tenga en
cuenta la suposición del apartado 1.3)
Para calcular el número de lamdas que pueden transmitir por la fibra óptica, se necesita
conocer el ancho de banda ocupado por un lambda que será:
velocidad de señalización = 2 W luego 12,5Gbaud/2=6,25GHz más la banda de guarda
Wlamda=6,25+13,75=20GHz
Como el ancho de banda total es de 1000GHz se pueden multiplexar
1000Ghz/20Ghz=50 lambdas
• El número de usuarios que pueden compartir la fibra
Como dos lambdas (uno por sentido) pueden ser compartidos por 6 usuarios. 50
lambdas podrán ser compartidos por:
6 usuarios/2 lambdas x 50 lambdas = 3 usuarios/lambda x 50 lambdas =150
usuarios
Redes de Computadores
153
5. Si se limita la distancia de los cables coaxiales a 1 km y se mantiene la
velocidad de señalización. ¿A qué velocidad máxima se podría transmitir entre
el multiplexor y los routers de los usuarios?
REDES DE
COMPUTADORES
A 1 km la relación señal ruido será de 30 dB - 5 dB = 25 dB. Lo que representa una
relación señal ruido de S/R = 316,22
El número máximo de niveles que podía tomar la seña sería
𝑁=√1+𝑆𝑅=√1+316,22=17,81
Lo que equivale a 𝑙𝑜𝑔217,81=𝟒,𝟏𝟓𝒃𝒊𝒕𝒔/𝒃𝒂𝒖𝒅
Como la velocidad de señalización continúa siendo la misma (2Gbaud), la
velocidad máxima de transmisión de datos será = Vseñalización x número de bits
por cambio de señal = 2Gbaud*4,15bits/cambio=8,30Gbps
6. Si se limita la distancia de los cables coaxiales a 1Km y se emplea la máxima
velocidad de señalización posible. ¿A qué velocidad máxima se podría transmitir
entre el multiplexor y los routers de los usuarios?
En este caso la velocidad máxima de señalización es de 2W=2 x 3GHz=6Gbaud.
Como el número máximo de bits por baudio será el mismo que en el apartado anterior
(4,15bits/baud)
La velocidad máxima de transmisión de datos será:
6 Gbaud*4,15bits/cambio=24,9Gbps
Redes de Computadores
154
•Diseñe
trama de multiplexación que permita multiplexar “n” señales de
REDES DE una
COMPUTADORES
videoconferencia mediante una trama orientada a byte en la que cada trama se delimite
mediante 1 byte de sincronismo al comienzo de la misma. ¿Cuántas señales de 100 Mbps se
pueden multiplexar?
Para que “n” señales se transmitan a la vez por un lambda, utilizamos la técnica de
multiplexación orientada a byte. Como todas las señales a trasmitir son iguales, la unidad de
asignación mínima para el diseño de la trama será de 1 byte por cada señal de 100 Mbps
que vamos a transmitir.
El número de canales de la trama sería 10Gbps/100Mbps = 100 canales
1 byte
……
1 byte
Canal 1
…..
canal 2
1 byte
canal 99
1 byte
canal 100
Luego la longitud de la trama es: 100 canales por 1byte /canal = 100 bytes
Como cada trama debe empezar mediante 1 byte de sincronismo al comienzo de la misma,
solo se podrán transmitir 99 señales
1 byte
Sincronismo
……
1 byte
canal 1
…….
1 byte
1 byte
canal
98
canal 99
La longitud de la trama será de un byte de sincronismo + 99 canales de 1byte /canal de
datos = 100 bytes
Se pueden multiplexar 99 señales de 100 Mbps
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Calcule el número de tramas por segundo a la salida del multiplexor, la
duración de la trama y la velocidad de salida del multiplexor en bits por
segundo.
En este caso, para calcular el número de tramas por segundo, tenemos
que conocer la velocidad del medio de transmisión y el tamaño de la
trama. El tamaño de la trama se calcula mediante el tamaño de los
canales y el número de canales:
Nº de tramas = 10 Gbps/(100bytes x 8bits/bytes) = 12,5 M tramas
Duración de la trama
Si se envían 12,5 M tramas en 1 segundo, el tiempo que se tarda en
enviar una trama se calcularía como:
D trama = 1seg / 12,5M = 0.08 s
La velocidad a la salida del multiplexor es el nº de tramas por la longitud
de la trama: 12,5Mtramas/s x 800bits/trama = 10Gbps
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
Teniendo en cuenta que los equipos de transmisión de datos se han diseñado empleando
láseres que transmiten con una potencia de 100 mW, que el ruido en la fibra se estima en 1
mW y que la fibra seleccionada presenta una atenuación de 0,30 dB por km ¿A qué distancia
es posible emplear la codificación 24b/25b propuesta?
Para calcular la distancia máxima a la que se puede transmitir con la codificación 24b/25b,
tendremos que calcular la relación señal ruido inicial en el emisor y la relación señal ruido en
la recepción para que la comunicación sea efectiva. Con esto obtendremos la cantidad que
es asumible perder durante la transmisión, sabiendo que la atenuación de la señal por cada 1
km. es de 0,3dB, nos dará la distancia máxima a la que se podrá transmitir señal con la
codificación propuesta.
La S/Rdb en transmisión Nº db=10 x log10(Pottrans/Potruido) = 10 x log(100mW/1mW)
= 20dB
Como la señal es binaria, la relación S/Rdb necesaria para interpretar los 2 niveles
N = 2 = sqrt(1+SNR)=>
4,77 dB
22 = 1 + SNR => SNR = 3
=>
S/Rdb = 10 x log10 (3) =
Si transmitimos con 20dB y han de llegar, al menos, 4,77 dB, por lo tanto se
pueden perder un máximo de 20db - 4,77db = 15,2288dB dB.
Lo que permite que la señal se atenúe en la misma cantidad pudiendo distinguir
los dos niveles de la señal.
Redes de Computadores
Si la pérdida es de 0,3 dB /Km podremos alejarnos un total 15,2288/0,3 = 50,76Km
REDES DE
COMPUTADORES
Suponiendo que el operador ha decidido emplear en la fibra un ancho de banda de 5 TeraHz y
utilizar bandas de guarda de 1 GHz:
¿Cuál será el ancho de banda de la fibra óptica consumido por cada lambda? ¿Cuántas
lambdas puede multiplexar el operador en la fibra?
Necesitamos conocer la velocidad de modulación de un lambda,
Vtranmisión = Vmodulación x nº de bit por cambio de señal
Vmodulación = 10Gbps x 25/24 = 10,416 Gbaudios
Para calcular el ancho de banda de un lambda, aplicando el teorema de Nyquist, la máxima
velocidad de transmisión de la señal que se puede alcanzar es de dos veces el ancho de banda
(W), por lo tanto
Vseñalización = 2W
W = 10,416 Gbaudios /2 = 5,20 GHz es el ancho de banda de cada 
Cuántas lambdas puede multiplexar el operador en la fibra
Cada señal ocupa 5,20 GHz más una banda de guarda de 1GHz, lo que da un total de
Wlambda = 5,20 GHz+ 1 GHz = 6,20 GHz
Como el ancho de banda disponible es de 5THz
El nº de lambdas por fibra óptica es 5 000 GHz/6,20 GHz = 806 señales
Redes de Computadores
REDES DE
COMPUTADORES
¿Cuántas señales bidireccionales de 10 Gbps puede ofrecer a sus clientes
entre esas dos localidades?
Por la fibra óptica de 5 TeraHz utilizando la técnica de
multiplexación por longitud de onda se pueden transmitir 806
lambdas, luego como se necesitan 2 lambdas para transmitir
una señal bidireccional.
El nº de señales bidireccionales que se pueden ofrecer a sus
clientes es de 806/2 = 403 señales
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