Capa Fisica

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30/08/2

Redes (LCC)Redes y Sistemas Distribuidos (LSI)

Capa Física

Agenda• Introducción

• Conceptos de Dato y Señal

• Modos de transmisión

• Medios de Transmisión

• Circuito de transmisión

• Características de una interface

•• Multiplexores

• Modem cable

• Espectro expandido



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Capa Física - Introducción• Trata sobre los medios y modos de conectar dispositivos y de las funciones eléctricas y

electrónicas de estos dis ositivos.• Define las especificaciones eléctricas, mecánicas,

de procedimiento y funcionales para activar,mantener y desactivar el enlace físico. Lascaracterísticas tales como niveles de voltaje,velocidad de datos, distancias de transmisiónmáximas, conectores y otros atributos son

.• Se refiere a los dispositivos que comienzan las

comunicaciones como tarjetas de red o modem.• Los datos se transmiten por medios cableados o

inalámbricos.

Modelo de comunicación simplificado



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Señales analógicas y digitales• Una señal es una onda senoidal, la cual es

modulada para que transmita información. Unase a pue e transportar n ormac n g ta , yasea representando 0’s y 1’s en una señalcontinua o por medio de una onda cuadrada odiscreta.

Señal analógica Señal digital

Conceptos preliminares (1)• La frecuencia es el número de oscilaciones

tiempo y se mide en hertz (Hz).• La velocidad de modulación de la señal, es el

número de cambios que experimenta la señalpor unidad de tiempo y se mide en baudios.

• Se define como ancho de banda de un canal a

a gama e recuenc as que c o cana pue etransmitir. Por ejemplo un canal telefónico tieneentre 300 y 3400 Hz.



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Conceptos preliminares (2)

• La transmisión se basa en el principio de

- Ondas eléctricas se desplazan por líneasbifiliares (pares metálicos, coaxial)

- Ondas electromagnéticas se propagan por el aire(haces hertzianos)

- Ondas luminosas se desplazan por el aire o por fibra óptica.

• Hay que destacar que la transmisión no esinstantánea y no es perfecta.

Señal (1)• Una señal eléctrica esuna ondaelectromagnética

matemáticamente por la ecuación V(t) = Asen ( ω t + φ)

A = amplitud máxima de la onda, ω = frecuencia φ = fase

La amplitud (o tensión) se mide en voltios. La frecuenciaindica el número de oscilaciones completas que realiza laseñal en un período de tiempo y se mide en hertz (Hz). Lafase indica la posición que ocupa dentro del ciclo en cadamomento.



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Señal (2)

• El número de cambios de estado de la línea por segundo se conoce como baudio. Esto nocorresponde siempre a los bits/s (o bps), puesto

estado (por ej.: con 8 estados puedo transmitir de a tres bits a la vez).

• El ancho de banda de la línea indica cuantasfrecuencias soporta la línea, esto limita lacapacidad de bits/s que se pueden transmitir.Por e . en una línea telefónica solo se transmite

un rango audible y generable por la voz

humana, (unos 3000 Hz). Usando codificaciónbinaria normal, no hay como llegar a más de3000 bps. Se mejora usando codificaciones máscomplejas.

Señal (3)• Una señal ocupa varias frecuencias

• Los componentes son ondas seno

• Se puede demostrar mediante el análisis deFourier que una señal está compuesta de varioscomponentes seno.

• Se necesitan muchos componentes para lograr una onda cuadrada

• Un sistema de transmisión tiene una banda defrecuencias limitada, que limita la velocidad detransmisión



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Datos y señales

• Se define dato como cualquier entidad

• Las señales son representacioneseléctricas o electromagnéticas de losdatos

• Tanto datos como señales pueden ser ana g cos o g a es y se pue e ener as

cuatro combinaciones posibles encomunicaciones

Señal analógica con datos analógicoso digitales



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Señal digital con datos analógicos odigitales

Transmisión analógica y digital• La señal digital es menos susceptible al ruido• Para mejorar la atenuación de la señal se usa

(digital). En el primer caso también se amplificael ruido, en el segundo el ruido no esamplificado

• La transmisión digital permite:- Integración de los datos

- Cifrado de datos (encriptado)- Puede digitalizar información analógica (Por. Ej.

PCM)



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Datos y señales

Señal analógica Señal digital

Datosanalógicos

La señal puede ocupar todo o parte delespectro. Por ej. ElSistema telefónicoanalógico

Los datos secodificanutilizando uncodec. Ej. Vozdigitalizada

digitales

usando un MODEM

para generar una señalanalógica.

transmitir en 2 o

más nivelesdigitales. Ej.Redes LAN

Problemas de transmisión• Retardo: tiempo que transcurre entre la entrada de undato en el canal y la salida en el extremo receptor.

• Atenuación: es la pérdida de potencia de la señal,

relacionada con la longitud del cable. No es uniforme.• Ruido: es la suma de todas las señales que no son

información. Se produce por interferenciaselectromagnética y ruidos térmicos.

• Distorsión: la atenuación es función además de lafrecuencia: Mayor frecuencia = mayor atenuación. A

,Para compensar utilizamos un ecualizador.• Diafonía (Crosstalk): consiste en la interferencia de un

canal (o cable) próximo con el nuestro, esto produceuna señal que es la suma de la señal transmitida y otraseñal externa atenuada que aparece de fondo.



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Relación señal - ruido• La primera ley de Shannon expresa lo siguiente:

C = W log2 (1 + S / N)• .

banda y S/N es la relación entre potencia de la señal yruido.

• Para mejorar la capacidad de transmisión del canaldeberíamos aumentar la potencia de la señal y el anchode banda utilizable, o disminuir la potencia del ruido.

• Para aumentar el ancho de banda necesitamos cambiar el material del portador. Si aumentamos el ancho de

banda, mayor será el número de señales perturbadorasque tienen cabida en dicho canal.

• Si se incrementa la potencia sobrepasando cierto valor,se pueden afectar las líneas y los equipos de transmisión

Ejemplo• Un canal telefónico de voz tiene un ancho de

banda de 3300 Hz

• La relación entre señal y ruido se mide endecibeles (dB), se tiene que:

dB = 10 x log10 (S/N)

Asumiendo una tasa típica de 30 dB la S/N es de1000. Por lo tanto:

C = 3000 x log 2 (1001) lo que esaproximadamente 30 Kbps, que es alrededor del límite de 28.8 Kbps



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Como se

combinan

efectos quesufre una

señal

Codificación de la señal• La información a ser transmitida es en esencia

’ ’ de algún modo por señales eléctricas. Latransformación de una secuencia booleana enseñales eléctricas se denomina codificación, yes un isomorfismo entre un conjunto deelementos eléctricos y un conjunto de

.• Según se transmitan o no sobre una portadorasenoidal, el modo se denomina de banda anchao banda base.



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Modos de comunicación

• Es el modo en que se señaliza la señal,

inmunidad al ruido, velocidad, etc.• Depende si la señal es analógica o digital.• Para analógica existen: AM, FM, PM y

combinaciones.• Para digital existen: Manchester ,

Manchester Diferencial, Bipolar AMI, NRZ-L, NRZ-I

Codificación en banda base• Los datos a transmitir son digitales y la señal es

digital. Las técnicas más populares son:

• NRZ (utilizada por FDDI y Fast Ethernet),Manchester (Ethernet y 802.3), Manchester diferencial (Token Ring).

• Si todos los elementos de la señal tienen elmismo signo algebraico (si todos son + o -) la

señal es unipolar.• Una señal polar un estado se representa por un

nivel + de tensión y el otro mediante el nivel -



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Codificación en señal digital (banda base)

Señal polar – unipolar - bipolar • Señal unipolar: todos los elementos de la señal

. .son + o -). Ej. NRZ

• Señal polar: un estado lógico se representarápor un nivel + de tensión y el otro por un nivel -.

• En bipolar se codifica como si fuera un códigoternario, por ej. un 0 binario se representa por

ausenc a e se a y e se represen a como unpulso negativo o positivo.



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NRZ – NRZL – NRZ-I

• NRZ : un esquema sin retorno a 0. voltaje +e ne y vo ta e e ne .

• NRZ-L el nivel de voltaje determina el valor del bit• NRZ-I la inversión o falta de inversión determinael valor del bit ( es una codificación diferencial)

Manchester – Manchester diferencial• Manchester: siempre hay un cambio a mitad delintervalo. Esta transición sirve como sincronización. Unatransición descendente indica un 0, una transiciónascendente indica un 1.

• Diferencial: la transición a mitad del intervalo se utilizasolo para sincronización. Un cero se representa por unatransición a principio del intervalo y un 1 se representamediante la ausencia de una transición al principio.



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Codificación 4B/5B

• La codificación NRZ no proporcionasincronismo; no aparecen transiciones en una

’ ’ .• Los datos son codificados para asegurar la

existencia de transiciones. Se elige 4B/5B frentea Manchester por eficiencia.

• Se codifica usando NRZ-I de modo que la señalresultante mejorará la fiabilidad en la recepción

codificación de los 16 patrones de datos de 4

bits para garantizar la existencia de no más de 3ceros en una fila



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Codificación base 3 y base 5

• Para llevar un cable categoría 3 a 100ps , que es un ca e que so o pue e

transmitir a 25 Mbps se utiliza codificaciónbase 3.

• Para llevar un cable categoría 5 a 1000Mb s 1Gb s ue es un cable ue solo puede transmitir a 125 Mbps se utiliza

codificación base 5.

Modulación de señal analógica (bandaancha)

• Hay que distinguir si los datos son analógicos o

• Si los datos son analógicos y la señal esanalógica se tiene: AM, FM y PM (sonmodulaciones de una portadora)

• Si los datos son digitales, pero se transmiten enuna señal analógica se denominan: ASK

mp u e ey ng ,• FSK (Frequency Shift Keying) y PSK (Phase

Shift Keying)



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Codificación en señal analógica (banda ancha)

Medios de TransmisiónLos medios pueden ser

- Cableados

- No cableados

Los medios cableados pueden ser:

- Par trenzado

- Cable coaxial- Fibra óptica



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Medios – Par trenzado

•Es el medio de transmisión másantiguo y utilizado.•cobre aislados o con aleación decobre, de aprox.1mm de espesor.

•Se agrupan en pares de 2,4,8 y hasta 300 pares.•Están cubiertos de una capa de PVC.• ,trenzan en forma helicoidal.

•Existen cables de diferentes tipos: par trenzado sinblindar (UTP unshielded), par trenzado blindado(STP) y par trenzado apantallado.

Medios – Par trenzado• Tipo de cables:-UTP (sin blindar): categoría 1 (adaptado solo a

voz), categoría 2 (hasta velocidades de 4 Mbps),categoría 3 (soporta 10 Mbps), categoría 4 (20Mhz), categoría 5 (100Mps), categoría 5e(mejorada), categoría 6 (250 Mhz) y categoría 7(600 Mhz).

- n a o- Par trenzado apantallado• El ancho de banda depende de la calidad del

alambre y de la distancia que recorre



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Medios – Par trenzado• Es muy versátil, pero es sensible a las

perturbaciones externas.

•La topología más utilizada esuna estrella del bus. Para estose usa un concentrador, dondellegan todos los pares trenzados,y que repite los datos haciao os os ca es. s o sm nuye

las colisiones, evita los puntosde falla globales (salvo por elconcentrador mismo)

Como engrampar los cables cat. 5

• Las terminales de los cables UTP estánconec a os a c as - mac o. aPlaca de red o NIC tiene una ficha RJ-45hembra.

• Existen 2 tipos de conexiones:

•

• Cable directo



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Como se lee un conector RJ-45

Cable cruzado seusa para conectar

• Router con un

Cable directo se usapara conectar

• Router con un

• Hub con un HUB.

• Switch con unSwitch.

• PC con una PC.

• Router con un HUB.

• Hub con un Switch.

• Hub con una PC

•

• Router con unaPC.

.



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Conexión directa y cruzada



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Medios – Cable coaxil•Fue uno de los esquemasmás usado en redes locales,por la simplicidad deinstalación y bajo costo.

• La idea es implementar un bus• El cable debe estar conectado de punta a punta

Ohms (terminador).

• Internamente es un cable de datos, rodeado deuna malla.

Medios – Cable coaxil• La capacidad de transmisión es buena y muy

tolerante al ruido. Tasas de 10Mbps para cablesde hasta 500 m.

• La forma de conectar computadoras al cable es:- una T debe insertarse en el cable y conectarlodirectamente a la interfaz de comunicación.- una conexión vampiro para coaxial grueso.

• Algunos problemas en instalaciones, puesto que

,soporta bien los tirones y movimientos. Un trozode coaxial con problemas impide lacomunicación en toda la red.



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Fibra Óptica (1)

• Una fibra óptica es una fibra o varilla de vidrio uotro material transparente con un índice derefracción alto que se emplea para transmitir luz.

•de luz, un receptor y un medio de transmisión

• Gracias a los coeficientes de refracción de la luz,se puede enviar luz sin perder nada de un puntoal otro.

Fibra Óptica (2)• Varios rayos pueden viajar al mismo tiempo

multimodo). Una fibra que es justo del largo deonda de la luz usada puede utilizarse como fibramonomodo, sin refracción, lo que permitemejores tasas de transmisión por mayor distancia (pero con equipamiento más caro).

multimodo de índice gradual.



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Tipos de fibras ópticas

Fibra óptica – atenuación según lalongitud de onda



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Conectores de fibra óptica

Fibra Óptica - conclusiones• Ventajas: mayor ancho de banda, menor

tamaño y peso, menor atenuación, aislamiento a,

repetidores, difícil de interferir.

• Desventajas: no presenta difusión natural,equipos terminales más costosos, personalespecializado.

• (outdoor) que cuentan con protección contraroedores, resistencia a la radiación solar y laintemperie



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Fibra Óptica - conclusiones

• En 1997 los Labs Bell pusieron en marcha unsistema WDM (Multiplexación por división deonda) con 100 haces, cada uno operando a 10

ps, cons gu n ose una ve oc a tota ebillón de bits por segundo.

• En la actualidad existen sistemas comercialescon160 canales a 10 Gbps.

• En entornos de laboratorio Alcatel haconseguido transportar 256 canales a 39,8

,Tbps

• Las técnicas más avanzadas se conocen comoDWDM (WDM densa).

Cableado estructurado (1)• Cambios en los edificios , en la

distribución de uestos de traba o etc.

• No solamente servicios de datos ytelefonía, sino video, alarmas,climatización, control de acceso, etc.

• Unificar tendido de cables.

• Cambios en la tecnología de los equiposde Telecomunicaciones



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Cableado estructurado (2)

• Cableado Estructurado es el cableado de un

interconectar equipos activos, de diferentes oigual tecnología permitiendo la integración delos diferentes servicios que dependen deltendido de cables como datos, telefonía ,control, etc.

necesidades de los usuarios durante la vida útil

del edificio sin necesidad de realizar mástendido de cables

Cableado estructurado (3)Estructura• a ea o e campus: a ea o e to os os

distribuidores de edificios al distribuidor decampus.

• Cableado Vertical: Cableado de losdistribuidores del piso al distribuidor del edificio.

• distribuidor de piso a los puestos de usuario.• Cableado de Usuario: Cableado del puesto de

usuario a los equipos



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Cableado estructurado (4)

Componentes:• Área de trabajo.• Cableado horizontal.• Armario de telecomunicaciones (racks,

closet)..

• Sala de equipos.• Backbonede Campus

Componentes1.Área de trabajo.

2.Toma de equipos

3.CableadoHorizontal

4. Armario detelecomunicaciones

rac s, c ose .5.Cableado vertical



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Componentes cableado estructurado

A.Patch Cord B.Patch Pannel C.Toma deusuario D.Patch Cord

. .3.Area de Trabajo

Patch Panels



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Cableado horizontal• No se permiten puentes, derivaciones yempalmes a lo largo de todo el trayecto del

cableado.• Se debe considerar su proximidad con el

cableado eléctrico que genera altos niveles deinterferencia electromagnética (motores,elevadores, transformadores, etc.) y cuyaslimitaciones se encuentran en el estándar ANSI/EIA/TIA 569.

• a m x ma ong tu perm t aindependientemente del tipo de medio de Txutilizado es 100m = 90 m + 3 m usuario + 7 mpatch pannel

Cableado verticalInterconexión entre los armarios detelecomunicaciones, cuarto de equipos y

.• Cables:- Multipar UTP y STP- Fibra óptica Multimodo y Monomodo.

• Distancia Máximas Voz :

- UTP 800 metros- STP 700 metros- Fibra MM 62.5/125um 2000 metros



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Sala de Equipos

• Se define como el espacio donde residen losequipos de telecomunicaciones comunes de un, , , .

• Solo se admiten equipos directamenterelacionados con los sistemas detelecomunicaciones.

• En su diseño se debe prever tanto para equiposactuales como para equipos a implementar en elu uro.

• El tamaño mínimo recomendado es 13.5 m2.• Si un edificio es compartido por varias empresasla Sala de Equipos puede ser compartida

Comunicación inalámbricaEl avance de las redes inalámbricas debido a:

• La reducción de costos de todos los dispositivos

que tienen que ver con la comunicación• La expansión de los hotspots• El incremento de las ventas de equipos de

usuarios

• La difusión de la tecnología por parte de losusuarios Unix

• La cultura a los gadgets por parte de los jóvenes



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Diferencia entre transmisión

cableada e inalámbrica• La dirección no es equivalente a la

ubicación física

• Topología dinámica y conectividadrestringida

• Las limitaciones del medio no están biene n as

• Medio propenso al error

Radiotransmisión• Fáciles de generar • Distancias largas y penetran en edificios.• Se utilizan antenas Omnidireccionales y direccionales• Bajas frecuencias: bordean los obstáculos.• Altas frecuencias: viajan en línea recta.

a) Bandas VLF, LF, and MF b) Bandas HF



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Microondas• Viajan en línea recta.• Se pueden enfocar en un haz estrecho.• No atraviesan bien los edificios.• Se utilizan en:- Telefonía de larga distancia y Telefonía móvil.- Distribución de televisión• Bandas específicas para usos ISM: Industriales, médicos

y científicos

Bandas ISM USA

Ondas infrarrojas y ondas de luz• Ondas infrarrojas:- Se utilizan para corto alcance.

- No atraviesan las paredes.- Usada en LAN inalámbricas en interiores.• Ondas de luz sin un medio guiado (fibra

óptica)



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Espectro electromagnético

Ondas electromagnéticas:• Frecuencia (Hz = s-1)• Longitud de onda (m)

Redes inalámbricas disponibles• Wireless wide area networks (WWANs) En el

,soportar celular de 2G, servicios PCS (TDMA,GSM, CDMA), 2.5G servicios de datosmejorados (GPRS, HSCSD, EDGE), 3Gservicios multimedia y de datos de altavelocidad W-CDMA UMTS CDMA2000 TD-SCDMA), 3.5G backbones IP (HSDPA, HSUPA,HSOPA), y 4G sistema de banda ancha móvil(usando OFDM y tecnologías MIMO).



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Redes inalámbricas disponibles

• Wireless metropolitan area networks (WMANs),

microonda es usado como soporte de lossistemas de acceso de banda anchainalámbricos fijos (BFWA), IEEE 802.16estándar WiMax, la especificación coreanaWiBro, la red de acceso por radio de banda

' ,HiperAccess, Flash-OFDM, IEEE 802.20 Mobile-

Fi, sistema personal de banda ancha iBurst,IEEE 802.22 estándar Wi-TV , entre otros.

Redes inalámbricas disponibles• Wireless local area networks (WLANs) Las

,protocolos IEEE 802.11, ETSI , HiperLAN eHiperLan2, operan en la banda de RF nolicenciadas de 2.4GHz y 5GHz.

• Wireless personal area networks (WPANs) losestándares WPAN usan espectro de frecuencia

,802.15.1 Bluetooth, IEEE 802.15.3 WiMedia,Ultra-Wideband (UWB), IEEE 802.15.4 ZigBee,y otras aplicaciones de RFID



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Satélite

Según la distancia:

• Satelites de Orbita Media• Satelites de Orbita Baja

Según la órbita:• rcu ar

• Elíptica• Polar

Satélites distancias donde se ubican

Se indica la altitud, tiempo de retraso y satélitesnecesarios para cobertura global



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Satélites de comunicacionesSatélites geoestacionarios (GEO):• Posición estática relativa a la tierra.

Satélites de órbita media (MEO):• Necesitan seguimiento.• No se utilizan para comunicaciones.• Ejemplo: sistema GPS (18.000 km)

Satélites de órbita baja (LEO):

• Las estaciones en tierra no necesitan muchapotencia.

SatélitesLEO –

Ejemplor um

750 Km altitud.• Orbitales circulares polares.Cada satélite:

– 48 células móviles (haces puntuales).• 6 satélites cada 32 grados de latitud:

– 1628 células para cobertura global.• Repetición (relaying ) entre satélites



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Satélite• Ventajas:- Acceso a áreas remotas- Cobertura de grandes áreas geográficas-- Costos insensibles a la Distancia- Alto ancho de banda• Desventajas- Costo inicial alto- Retardo de Propagación en sistemas GEO-- Requerimiento de Licencia

- Restricciones de regulación en algunas regiones- Expuesto a daños en el espacio como actividad solar ymeteoritos

Sistema telefónico móvil• Son distintos teléfonos móviles (celulares) y sincables.

• Teléfonos móviles:- Voz analógica.- Voz digital.- Voz digital y datos (Internet, correoelectrónico, etc.)

• Teléfonos móviles de primera generación (vozanaló ica :

- Primeros sistemas “apretar para llamar”.- IMTS (Improved Mobile Telephone System ): – Dos frecuencias: una para enviar y otra pararecibir.



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Telefonía Móvil de Primera Generación• AMPS (Advanced Mobile Phone System )• MTSO: Oficina de conmutación.• Todas las estaciones base están conectadas a una.• Cambio de célula = Cambiar de frecuencia

Frecuencias no se re-utilizanen células adyacentes

Más usuarios, añadir células más pequeñas

Telefonía móvil de segunda generación• Sistemas:- D-AMPS, GSM, CDMA y PDC (básicamente D-

AMPS .• D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System ):- Coexiste con AMPS.- MTSO determina cuantos canales analógicos o

digitales: – Según presencia de usuarios en célula.

- Voz se digitaliza y codifica en terminal móvil: – Un canal se comparte con otros usuarios. – En telefonía fija el bucle de abonado es exclusivo



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GSMGSM (Global System for Mobile Communication ):

• Canales más anchos que AMPS: 200 KHz.

•

– 8 slots en TDM en cada canal

GPRS General Packet Radio Service• Es conocido como sistema 2,5 G porque utiliza

la base 2G instalada• Los estándares 2,5 G son: GPRS, HSCSD y

EDGE• Se utiliza con GSM cuando se navega por

Internet porque soporta paquetes de datos• Provee tasas en teoría de hasta 172 Kbps• Es adecuado para los operadores como

estrategia de migración, dado que permiteadicionar servicios de paquetes de datos a lainfraestructura existente.

• No se debe solicitar nueva asignación defrecuencias o licencia de nuevo espectro



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Telefonía móvil de 3era generaciónServicios básicos de una red IMT-2000:• Transmisión de voz de alta calidad.• , , ...• Multimedia (música, vídeo, películas, televisión, ...)• Acceso Internet (incluyendo páginas con audio y video).

Dos sistemas propuestos:• Basados en CDMA.• o es a ec os comerc a men e.

Tasas de 1,920Kbps pero en promedio ofrece 384KbpsYa están desarrollados sistemas 3,5 G y 4G.

Consideraciones• Ancho de banda (Bw) es una medida de la bandade frecuencias que se usa para transmitir. Así unalínea telefónica de voz tiene una banda que va de

, .• Throughput es una medida de performance del

sistema. Así debido a ineficiencias deimplementación y otras causas, un par de nodosconectados a 10 Mbps puede ejecutar unthroughput de solo 2 Mbps.

•

, ,almacenamiento: Un kilo podría ser 210 o 103. Por ejemplo un mega en transmisión es 106 mientrasque para almacenamiento es 220



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Ejemplos de Bw

Tipo de Bw Distancia Retraso x

Dial-up 56 Kbps 10 Km 5 bits

WLAN 54 Mbps 50 m 18 bits

.

Fibra cross- country

10 Gbps 4000 Km 400 Mb

Circuito de transmisión de datos• Se pueden distinguir los sig. Elementos:• DTE (Equipo Terminal de datos): es la fuente o

,transmisión de datos y puede ser más o menosinteligente, desde un equipo de fax a unacomputadora.

• DCE (Equipo Terminal del circuito de Datos): esel dispositivo encargado de convertir las señalesque llegan por el canal de transmisión en otras

eg es por e . omun can atos einformación de control con DTE.• Si el DTE es una computadora el DCE en un

módem o placa de red.



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Características de una interface

• Mechanical – Enchufe de Conexión

• Electrical – Voltaje, sincronización, codificación

• Functional – a os, con ro , empor zac n, un amen os

• Procedural – Secuencia de eventos

V.24/EIA-232-F• ITU-T v.24•

procedimiento – Referencia otros estándares para características

electricas y mecanicas• EIA-232-F (USA)

– RS-232 – Mechanical ISO 2110

– Electrical v.28 – Functional v.24 – Procedural v.24



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Especificación Mecánica

Modem nulo



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Modems

Señales digitales DC:•• Atenuación• Distorsión ...Utilización de señales

analógicas AC:• Especialmente en líneas

telefónicas.• Portadora onda senoidal

• Modem: Modulador demodulador Modulación:(b) amplitud, (c) frecuencia,

(d) fase

Modems (2)• Baudio:• Frecuencia de muestreo:

– número de muestras por segundo• En cada baudio se envía un símbolo.• Símbolo:

Pieza de información en cada muestra.• Ejemplos:

– n ve es g cos – 4 niveles lógicos (2 bits) ...

• Velocidad de transmisión:• Número de bps = baudios * (bits/símbolo)



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Modems (3)

QPSK (codificación por desplazamiento en cuadratura defase):• 4 desplazamientos de fase => 2 bits por símbolo.Combinación de modulación en amplitud y fase:

Modems (4)



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Línea de abonado digital

Servicios xDSL de las compañías telefónicas:• Compiten con otras compañías (TV por cable, satélites,acceso inalámbrico).

• Utilizan banda del bucle de abonado por encima de4000Hz.

• Una línea de cable UTP-3 se convierte en xDSL aleliminar el filtro que corta más allá de 4000 Hz.

ADSL Asymetric Digital Suscriber Line • Banda de 1.1 MHz del bucle de abonado:• Voz (mantiene sistema telefónico).• Flujo de subida (usuario a oficina).• Flujo de bajada (oficina a usuario).



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Multitono discreto DMT

• La técnica consiste en hacer uso de varias señalesportadoras a diferentes frecuencias, de modo que seenvían algunos de los bits en cada canal.

• .• En el proceso de inicialización el modem DMT envía

señales de test sobre los subcanales para determinar larelación señal/ruido de c/u.

• Asigna más bits de datos a los canales con mejor calidad

• C / subsecuencia se convierte en una señal analógica.

• Utiliza conversor serie paralelo

• c/canal puede transportar hasta 60 Kbps en teoríapodría llegar a 15,36 Mbps en la práctica se alcanza 9Mbps

ADSL (2)



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Técnicas xDSL

ADSL HDSL SDSL VDSL

Bits/se Desc. 1,544 o 1,544 o Hasta 52

ascendente 2,048Mbps

2,048Mbps

Mbpsdesc.

Modo Asimétrico Simétrico Simétrico Asimétrico

Pares 1 2 1 1

Señaliza-

ciòn

Analógica Digital Digital Analógica

Distancia 3,7 a 5,5Km

3,7 Km 3,0 Km 1,4 Km

MultiplexaciónMultiplexado:•

para transmitir varias señales de menor velocidad.

• Métodos:• FDM Multiplexado por división de frecuencias: – El espectro de frecuencias se divide en

.• TDM Multiplexado por división de tiempo: – Se establecen turnos de tiempo y se utiliza elancho de banda entero en cada turno.



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Multiplexación por división de

frecuencia FDM

WDM División por Longitud de Onda• No es diferente al FDM:• A mayores frecuencias (fibra óptica).• Métodos pasivos (rejilla de difracción). Más fiables.• Amplificadores ópticos (sin conversiones electro-ópticas).



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DWDM - (Dense Wavelength Division Multiplexing

• Está caracterizada por sus altísimas capacidades detransmisión, su transparencia sobre los datos de

jerarquías inferiores y por una transmisión totalmenteóptica.

• Después de la transmisión a través de la fibra, lasseñales a cada longitud de onda diferente, pueden ser separadas entre sí hacia diferentes detectores en suextremo final. La máxima capacidad soportada

,Tbps (correspondientes a la multiplexación de 160

señales de 10 Gbps) y el factor de multiplexación es de100 Mbps.

Multiplexación por división de tiempoTDM• FDM ampliamente utilizada en cables de cobre.• TDM utilizada en canales gestionados por electrónica

digital.• Muestreo en codec a 8000 muestras/segundo:- Cada 125 μs- Teorema de Nyquist para canal de 4000 Hz.- PCM, Pulse Code Modulation .

• Portadora y formato de datos en tramas de 125 μs :

orma o , por a ora y ap n . – 24 Canales de 7+1 bits, 1,544 Mbps.Portadora E1 (fuera de USA y Japón): – 32 Canales de datos de 8 bits, 2,048 Mbps



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Multiplexación por división de tiempo TDM

• Ej. Portadora T1. Cuando se utiliza para datos:- 23 canales de datos.- 1 sincronización especial (recuperación de errores).

• Modos de sincronización:- Canal común: datos de 8 bits.- Asociada al canal: cada canal tiene su bit de

sincronización

TDM (2)• Portadoras de orden superior:• T2, multiplexa 4 canales T1.• T2 y superiores multiplexan la estructura bit a

.



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SONET, Synchronous Optical NETwork

• Necesidad de unificar sistemas digitales de todos lospaíses.• Sistema síncrono: ambos lados de la línea se rigen por

un reloj.• Después aparecieron los sistemas ATM (asíncronos).• Estándar recomendado SDH (Synchronous Digital

Hierarchy)

• Formato: bloque de 810 bytes cada 125 μs.8000 tramas/seg: – Puede adaptarse a los otros sistemas.

– 51,84 Mbps.• STS-1 (Synchronous Transport Signal-1):Canal básico SONET.

SONET (2)• Posibilidad de dividir datos en más de una

trama.• Los datos pueden comenzar en cualquier punto

de la trama

Dos tramas SONET contiguas



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SDH - Synchronous Digital Hierarchy• Compatible con SONET (ANSI- USA)

• Se denomina también JDS (Jerarquía Digital Síncrona ) y se desarrolló en Europa (ITU).

transmisión, formato de las señales (tramas de125 microsegundos), estructura de multiplexación,codificación de línea, parámetros ópticos, normasde funcionamiento de los equipos y de gestión dered.

- . u p exor p cocon capacidad de 32E1 o 16E1 + 4/8

Ethernet. Interfaces ópticas multimodo omonomodo STM-1 a 155Mbps. Distanciashasta 120Km. Gestión SNMP. Alimentación

AC/DC.

SONET y SDH

Tasas de multiplexión SONET y SDH



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TDM estadístico o inteligente

• En TDM sincrónico muchos slots son

• TDM estadístico asigna slots de tiempodinámicamente basado en la demanda

• El Multiplexor escanea las líneas deentrada y recoge los datos hasta que larama se comp e a

• Tasas de datos de las líneas mas bajasagregan tráfico a las líneas de entrada

TDM estadístico o inteligente



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Televisión por Cable

Televisión por Cable (2)• Usuarios acceden al mismo cable.

• Sistema de difusión.

• Importa en número de usuarios conectados.

• Ancho de banda de coaxial mayor que par trenzado.

• Sistema de televisión y datos híbrido coaxial-fibra óptica

• Se utilizan cajas set top y modem cable• Existen 2 esquemas y graficaremos el más

utilizado



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Televisión por Cable (3)

Comportamiento de coaxial a largas distancias:• Similar a par trenzado.• Utilización de técnicas de modulación de señal

analógica

Distribución de frecuencias en un sistema deTelevisión por cable con servicios de Internet

Espectro expandido (spread spectrum)• Se utiliza en señales inalámbricas• Añaden redundancia: si el ancho de banda

,ensanchado del espectro lo expande a Bss talque Bss >> B

• Consigue sus objetivos a través de :- el ancho de banda asignado a c/estación esbastante mayor que el necesario; esto permiteredundancia

- la expansión del ancho de banda original B aBss debe ser hecho por un proceso que seaindependiente de la señal original. Ocurre unavez creada la señal por el emisor



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Modelo general de un sistema de EE (SS)

EE por salto de frecuencia (FHSS)• El FHSS es una técnica que utiliza M

frecuencias portadoras diferentes que sonmo u a as por a se a or gen

• En un instante la señal modula una frecuenciaportadora, en el siguiente la señal modula otrafrecuencia

• Un generador de código pseudoaleatorio creaun patrón de k bits para cada período de salto

• un n ruso n en a n ercep ar un se atransmitida solo puede acceder a parte de losdatos porque no conoce la secuencia deensanchado.



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EE por salto de frecuencia (FHSS)

EE por secuencia directa (DSSS)

• También expande el ancho de banda de lase a or g na , pero e proceso es eren e

• Se reemplaza cada bit de datos por n bitsutilizando un código de ensanchado

• Cada bit tiene asignado un código de n

,chips es n veces la tasa de bits de datos



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EE por secuencia directa (DSSS)

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