View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Redes de ComputadoresUP
V -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Tema 3: Nivel fTema 3: Nivel fíísico sico
mm Medios de transmisiMedios de transmisióónnmm TTéécnicas de codificacicnicas de codificacióón y modulacin y modulacióónn
ØØ Formatos de codificaciFormatos de codificacióónnØØ ModulaciModulacióón de datos digitalesn de datos digitalesØØ ModulaciModulacióón de datos analn de datos analóógicosgicos
mm BibliografBibliografíía: a: ØØ Stall ingsStall ings, , capcap. 4 y 5. 4 y 5ØØ HalsallHalsall , , capcap. 2.1, 2.5.1, 3.3. 2.1, 2.5.1, 3.3ØØ TanenbaumTanenbaum, , capcap. 2.2. 2.2
Tema 3: Físico
2
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
IntroducciIntroduccióónn
m Medios guiados à cables (wired)m Medios no-guiados à Inalambricos (wireless)m Características de la transmisión (velocidad, distancia, calidad (ruido,
interferencias, distorsión de retardo...),...) determinadas por el medio y por la señal
m Mayor ancho de banda à mayor velocidadØ En medios guiados el medio, en si mismo, es más importante.Ø En medios no-guiados el ancho de banda producido por la antena es
más importante.
Tema 3: Físico
3
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Espectro ElectromagnEspectro ElectromagnééticoticoTema 3: Físico
4
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Medios de TransmisiMedios de Transmisióón: par y par trenzadon: par y par trenzadom Par
Ø hasta 50m con velocidades < 19.2 kbpsØ mayor velocidad à menor distanciaØ Problemas:
• diafonia (crosstalk)• sensibilidad al ruido
m Par trenzadoØ Mayor inmunidad a las interferencias por el trenzadoØ Calidades: numero de trenzados por metro
• calidad 3: 1 trenza cada 7.5 cm a 10 cm (BW=16MHz, atenuación = 13dB/100m)• calidad 5: 1 trenza cada 0.6 cm a 0.85 cm (BW=100MHz, atenuación = 22dB/100m)
Ø Apantallado (STP) y sin apantallar (UTP)• STP reduce las interferencias• Más caro y difícil de manipular• STP 150 ohmios à BW=100MHz, atenuación 12,3dB/100m
Tema 3: Físico
5
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Near End CrosstalkNear End Crosstalk (NEXT)(NEXT)
m Acoplamiento de señal de un par a otrom Puede ser compensado electrónicamente
Tema 3: Físico
6
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Medios de TransmisiMedios de Transmisióón: n: Cable CoaxialCable Coaxial
m El medio más versátilm Dos tipos: 50-ohmios y 75-ohmiosm Transmisión telefónica de gran
distanciaØ Puede transportar 10,000
conversaciones de voz simultáneamente
Ø Se está remplazando por fibra óptica
m Enlaces de ordenador de corta distancia
m LANs
m AnalógicaØ Amplificadores cada pocos km.Ø Más próx imos cuanto mayor
frecuenciaØ hasta 500MHz
m DigitalØ Repetidores cada 1kmØ Más próx imos para velocidades
más altasØ hasta 350 MHz (500 Mbps)
Tema 3: Físico
7
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores m Inmune a interferencias
electromagnéticas y diafoníam Ancho de banda de hasta varios Tbpsm Fibra mono-modo: varios Gbps hasta
30km sin repetidorm Dificultades en los empalmes
m Aplicaciones:Ø Enlaces de gran distanciaØ Enlaces MetropolitanosØ Bucle de abonadosØ LANs
Medios de TransmisiMedios de Transmisióón: fibra n: fibra óópticapticaTema 3: Físico
8
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Optical Fiber Optical Fiber -- Transmission CharacteristicsTransmission Characteristics
m Actúa como guía ondas para frecuencias 1014 a 1015 HzØ Parte del espectro
infrarrojo y visible
m Light Emitting Diode(LED)Ø Más baratoØ Rango operativo de
temperatura mayor
m Injection Laser Diode(ILD)Ø Más eficienteØ Mayores velocidades de
Tx
m Wavelength DivisionMultiplex ing: WDM y DWDM
Tema 3: Físico
9
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
WirelessWireless –– TransmisiTransmisióón Inalambrican Inalambricam Medio no-guiadom Transmisión y recepción vía
antenam DireccionalØ Haz enfocadoØ Requiere alineamiento
cuidadoso de las antenas
m OmnidireccionalØ Señal emitida en todas
direccionesØ Puede ser recibida por
múltiples antenas
Tema 3: Físico
10
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
FrecuenciasFrecuencias
m 30MHz a 1GHzØ OmnidireccionalØ Broadcast radio
m 2GHz a 40GHzØ MicroondasØ direccionalØ Punto a puntoØ Satélite
m 300GHz a 200THzØ InfrarrojoØ Local
Tema 3: Físico
11
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Tipos de transmisiTipos de transmisióón inaln inaláámbricambrica
Infrarrojo:m Modulación de luz infrarroja no
coherente m Visión directa (o reflexión)m Ej. control remoto de TV, puertos
IRD
Radiodifusión (broadcast radio):m Omnidireccionalm FM radiom UHF y VHF televisiónm Interferencias multi-camino
Ø Reflexiones
Microondas por satélite:m Satélite funciona como repetidor
(transponder)m Satélite recibe en una frecuencia,
amplifica o repite la señal y transmite en otra frecuencia
m Requiere orbita geo-estacionaria Ø Altura de 35,784km
m Televisiónm Telefonía de gran distanciam Redes de negocios privadas
Microondas terrestres:m Antena parabólicam Haz enfocadom Visión directam Telecomunicaciones de gran
distancia y velocidadm Frecuencias más altas à mayor
velocidad de transmisión
Redes de Computadores
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Tema 3: Nivel fTema 3: Nivel fíísico sico
mm Medios de transmisiMedios de transmisióónnmm TTéécnicas de codificacicnicas de codificacióón y modulacin y modulacióónn
ØØ Formatos de codificaciFormatos de codificacióónnØØ ModulaciModulacióón de datos digitalesn de datos digitalesØØ ModulaciModulacióón de datos analn de datos analóógicosgicos
mm BibliografBibliografíía: a: ØØ StallingsStallings, , capcap. 4 y 5. 4 y 5ØØ HalsallHalsall, , capcap. 2.1, 2.5.1. 2.1, 2.5.1ØØ TanenbaumTanenbaum, , capcap. 2.2. 2.2
¿Donde estamos?
Tema 3: Físico
13
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
TTéécnicas de codificacicnicas de codificacióón y modulacin y modulacióónn
CodificadorCodificador
x(t)[digital]
g(t)[digital o analógica]
DecodificadorDecodificador
g(t)
ModuladorModulador
s(t)[analógica]
m(t)[digital o analógica]
DemoduladorDemodulador
m(t)
fc
Tema 3: Físico
14
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
EvaluaciEvaluacióón de tn de téécnicas de codificacicnicas de codificacióónn
m Sincronización
m Detección de errores
m Inmunidad al ruido e interferencias
m Coste y complejidad
m Espectro de la señalØ ausencia de componentes continuasØ ausencia de componentes de alta frecuenciaØ concentración de la potencia en el centro de la banda
Tema 3: Físico
15
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
CodificaciCodificacióónn: : NonreturnNonreturn to Zeroto Zero--LevelLevel
m NRZ-L: dos diferentes voltajes para 0 y 1
m Voltaje constante durante el intervalo del bit Ø no transición en intervalo de bit (no
return to zero)Ø ausencia de voltaje para cero,
voltaje constante para uno
m También, voltaje negativo para un valor y positivo para el otro
m NRZ-I: Non-return to zero invertedon ones
m Voltaje constante durante el intervalo del bit
m Datos codificados como presencia o ausencia de transición en la señal al principio del intervalo de bit
m Transición à 1no transición à 0
Tema 3: Físico
16
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
CodificaciCodificacióón: Binario n: Binario MultinivelMultinivel (1)(1)
° B8ZS: Bipolar with 8 Zeros Substitution° HDB3: High Density Bipolar 3 Zeros° B8ZS: Bipolar with 8 Zeros Substitution° HDB3: High Density Bipolar 3 Zeros
Tema 3: Físico
17
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
CodificaciCodificacióón: Binario n: Binario MultinivelMultinivel (2)(2)
códigos mBnL : secuencia de m bits representada por n pulsos, cada uno de L niveles (n< m y L> 2)
códigos mBnL : secuencia de m bits representada por n pulsos, cada uno de L niveles (n< m y L> 2)
Tema 3: Físico
18
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
PatrPatróón de codificacin de codificacióón 4B3T n 4B3T
Halsall, pg. 124
Tema 3: Físico
19
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Ejemplos de codificaciones Ejemplos de codificaciones mBnBmBnB
m Codificación 4B5B: utilizada por Fast Ethernet y en FDDIØ Cuatro bits de datos se codifican en símbolos de 5 bits (16 en 32 por tabla).Ø Se usan 16 símbolos para datos y el resto (otros 16) como símbolos de control
(delimitación de trama, control xon/xoff, ...).
m Codificación 8B10B: utilizada por Gigabit Ethernetm Codificación 16B18B: utilizada por 10 Gigabit Ethernet
1 1 1 0 1 00 1+
_
0
+
_
0Símbo los de
5 bits binariosen NR ZI
Byte a codificar
8 ns. 125Mbaud/s
1 1 10 1 1 1 00 1
Tema 3: Físico
20
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Formatos de codificaciFormatos de codificacióón auton auto--relojreloj
Tema 3: Físico
21
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Densidad espectral de los esquemas de codificaciDensidad espectral de los esquemas de codificacióónn
fig. 4.3 Stallings
Tema 3: Físico
22
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores m Vmod = velocidad de modulación (numero de variaciones posibles de
la señal por unidad de tiempo en Baudios)m Vtx = velocidad de transmisión (numero de bits transmitidos por
unidad de tiempo en Bits/seg) ð 1/tb
Vmod = V tx/bpe
bpe: bits representados por cada nivel de la señal
m Ejemplo:
11100100
Velocidad de modulaciVelocidad de modulacióón vs. Velocidad de transmisin vs. Velocidad de transmisióónn
1seg.
Redes de Computadores
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Tema 3: Nivel fTema 3: Nivel fíísico sico
mm Medios de transmisiMedios de transmisióónnmm TTéécnicas de codificacicnicas de codificacióón y modulacin y modulacióónn
ØØ Formatos de codificaciFormatos de codificacióónnØØ ModulaciModulacióón de datos digitalesn de datos digitalesØØ ModulaciModulacióón de datos analn de datos analóógicosgicos
mm BibliografBibliografíía: a: ØØ StallingsStallings, , capcap. 4 y 5. 4 y 5ØØ HalsallHalsall, , capcap. 2.1, 2.5.1. 2.1, 2.5.1ØØ TanenbaumTanenbaum, , capcap. 2.2. 2.2
¿Donde estamos?
Tema 3: Físico
24
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
TTéécnicas de codificacicnicas de codificacióón y modulacin y modulacióónn
CodificadorCodificador
x(t)[digital]
g(t)[digital o analógica]
DecodificadorDecodificador
g(t)
ModuladorModulador
s(t)[analógica]
m(t)[digital o analógica]
DemoduladorDemodulador
m(t)
fc
Tema 3: Físico
25
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de datos digitalesn de datos digitales
)sen( φω +tA
(AM)ASK
(FM)FSK
(PM)PSK
Portadora =
Tema 3: Físico
26
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de datos digitales: n de datos digitales: AmplitudeAmplitude ShiftShift KeyingKeying (ASK)(ASK)
)2()( tfsentv cc π=
Tema 3: Físico
27
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de datos digitales: n de datos digitales: FrequencyFrequency ShiftShift KeyingKeying (FSK)(FSK)
Tema 3: Físico
28
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de datos digitales: n de datos digitales: PhasePhase ShiftShift KeyingKeying (PSK)(PSK)
Tema 3: Físico
29
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de Datos Analn de Datos Analóógicosgicos
m Porqué modular datos analógicos?Ø Mayor frecuencia puede
hacer una transmisión más eficien te (ej. voz sobre señal de radio)
Ø Permite frequencydivision multiplexing(FDM)
m Tipos de modulación
Ø Amplitud (AM)
Ø Fase (PM)
Ø Frecuencia (FM)
Tema 3: Físico
30
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón de datos analn de datos analóógicos:gicos:modulacimodulacióón en amplitud (AM)n en amplitud (AM)m Razones para modular señales analógicasØ Imposibilidad de TX señales en banda base en medios NO guiados Ø Compartir canales
m Definición matemática:
donde:portadora y moduladora normalizadas a amplitud unidad
Ø cos2πfct es la portadoraØ x(t) es la moduladora normalizada a la amplitud unidad (entrada = m(t) = nax(t) )Ø na = indice de modulación cociente entre amplitud moduladora y portadora
Ø 1 =componente de continua para evitar pérdidas de info. (intentar que envolvente no pase por 0)
tftxnts ca π2cos)](1[)( +=
Tema 3: Físico
31
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón AM: Espectron AM: Espectro
tftfnts cma ππ 2cos]2cos1[)( +=
tffn
tffn
tfts mca
mca
c )(2cos2
)(2cos2
2cos)( ++−+= πππ
PortadoraModuladora
fm fc fc-m
fc
fc+m
Tema 3: Físico
32
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón AM: espectro de la sen AM: espectro de la seññalal
USBLSB
Tema 3: Físico
33
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Canal telefónico
Espectro normal de la señal.Transmisión en banda base
Espectro de la señal modulada.
Modem TelefModem Telefóóniconico
Modular = Desplazar el espectro de frecuencias
USBLSBfiltrada
Tema 3: Físico
34
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Ejemplos cotidianos de modulaciEjemplos cotidianos de modulacióónn
La TVLa Radio
Transmisión en BANDA ANCHA
El aparato de radio/TV es un “demodulador”
Tema 3: Físico
35
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Ejemplos de modulaciEjemplos de modulacióón: n: ModemsModems norma V21 y V23norma V21 y V23Tema 3: Físico
36
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
TX en Banda Base vs. Banda AnchaTX en Banda Base vs. Banda Ancha
C1 C2 C3
Banda BaseØ La señal se transmite sin más, sin modular.Ø Multiplexación en el tiempo (TDM)
Banda AnchaØ Mediante modulación (+ filtraje) se hacen subcanales en el canalØ Multiplexación en frecuencia FDM
Tema 3: Físico
37
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
)sen( φω +tA
ModulaciModulacióón combinadan combinada
A=1
A=0
W=0W=1
Datos : 00 01 10 11
A
W
Tema 3: Físico
38
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón QAM (amplitud + fase)n QAM (amplitud + fase)
Tema 3: Físico
39
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón QAM (amplitud + fase)n QAM (amplitud + fase)
Ejemplo: Amplitud-fase para la transmisión a 9.600 bps
Tema 3: Físico
40
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón QAM (amplitud + fase) n QAM (amplitud + fase)
Tema 3: Físico
41
UPV -Fa
cultad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
ModulaciModulacióón QAM: un ejercicion QAM: un ejercicio
m Dibujar la señal resultante de la modulación QAM de la figura para la secuencia 00101101
m Si la velocidad de transmisión Vtx =1000 bps, cual es el valor de Vmod?
00
11
01
10
Tema 3: Físico
42
UPV
-Facu
ltad
de
Inform
ática
-Rede
s de C
omputa
dores
Velocidad de modulaciVelocidad de modulacióón VS velocidad de transmisin VS velocidad de transmisióónn
Vmod = numero de variaciones posibles de l a señal por unidad de tiempo (en Baudios)
Vtx = numero de bit s transmitidos por unidad de ti empo (en Bits/seg)
Vtx = Vmod log2 N
donde N es el numero de est ados signifi cati vos de la línea
m Ejemplo:
11
10
01
001seg.
A, f, fase, Vol.
Recommended