MODULO DE LINEAS DE TRANSMISION

PARTE 2: INTERFACES, BUSES Y PUERTOSPOR: JUAN CARLOS RESTREPOE-mail: Juanrest@diginet.com.coVersión: 2.0Medellín-Colombia 2001

INTERFACES

Mecanismo de conexión o acople entre diversos componentes (hardware y/o software).

Se debe definir cuidadosamente en cada punto de conexión entre los dispositivos: routers, suiches, concentradores, banda bases, radios, etc. El tipo de interface de acuerdo a especificaciones de velocidad, distancia, etc.

INTERFACESAspectos que define una interface:

MECÁNICOS: Dimensiones del conector, nro. de pines, forma, etc.

ELECTRO-OPTICOS: Voltajes, tipo de fuente luminosa, duración de la señal, etc.

FUNCIONALES: Para que sirve cada PIN. Eje: TD(envío de datos), RD (recepción de datos), DCD, RTS, etc.

PROCEDIMENTALES: Orden o secuencia de pasos en la comunicación. Ej: Cuando el PC se activa levanta DTR y el modem levanta DSR. Al establecer comunicación se activa DCD.

RS-232Creada por EIA en 1969. Actual RS-232-E. Anteriores: RS-232, RS-232C y RS-232DAnte la CCITT (ITU-T) se conoce como V.24 y V.28 (voltajes). Define DTE y DCE.Distancia máxima 15 mts, aunque 30m y 100m son posibles..Velocidad máxima: 20 Kbps aunque opera a 200 Kbps..Interface desbalanceada: Una tierra común para todas las señales.Signal > +3V=0 y Signal < -3V=1Opera de forma sincrónica y asincrónica. Sincrónicamente es común con: SDLC, HDLC, Frame Relay.

RS-232Definición de las señales en conector DB-25 (Data Bus)

RS-232Definición de las señales en conector DB-9

Function Signal DB-9 DB-25

Handshake DTR 4 20

DSR 6 6

RTS 7 4

CTS 8 5

DCD 1 8

Data TxD 3 2

RxD 2 3

Common Com 5 7

Other RI 9 22

RS-232PROCEDIMENTAL

DTE ---- DCEDTR --->DSR <---RTS--->CTS<---DCD<---OJO: Normalmente si no hay DTR no contesta automáticamente.

DCE DCEDTE DTE

PSTN

CONVERSOR RS-232 DE DB-9 A DB-25

DB9 Male DB25 Male

TxD 3 ------------- 2 TxD RxD 2 ------------- 3 RxD GND 5 ------------- 7 GNDDCD 1 ------------- 8 DCDRTS 7 ------------- 4 RTS CTS 8 ------------- 5 CTSDTR 4 ------------- 20 DTRDSR 6 ------------- 6 DSR

NULL MODEM ASINCRÓNICO RS-232

DB25 Male DB25 Female

TxD 2 ------------- 3 RxDRxD 3 ------------- 2 TxDGND 7 ------------- 7 GND

RTS 4 ---+ +--- 4 RTSCTS 5 ---+ +--- 5 CTS

DTR 20 ---+ +--- 6 DSRDSR 6 ---+ +--- 8 DCDDCD 8 ---+ +---- 20 DTR

NULL MODEM SINCRÓNICO RS-232

DB25 Male DB25 Female

TxD 2 ------------- 3 RxDRxD 3 ------------- 2 TxDGND 7 ------------- 7 GND

RTS 4 ---+ +--- 4 RTSCTS 5 ---+ +--- 5 CTS

DTR 20 ---+ +--- 6 DSRDSR 6 ---+ +--- 8 DCDDCD 8 ---+ +---- 20 DTR

TxC 15 ---+-------- 17 RxCBxC 24 ---+ 24 BxCRxC 17 ---+-------- 15 TxC

LOOPBACK RS-232

CONECTOR DB-25

TD 2RD 3

RTS 4CTS 5

DSR 6DCD 8DTR 20

CONECTOR DB-9

TD 3RD 2

RTS 7CTS 8

DSR 6DCD 1DTR 4

Utilizados para diagnosticar los puertos o interfaces.

RS-232

DESVENTAJAS:Usa una tierra común entre el DTE y DCE lo que puede ser correcto en cortas distancias pero difícil cuando están alejados.Cortas distancias.Bajas velocidades.

VENTAJASBajo costo.Fácil implementación.Muy popular.

TIPOS DE INTERFACE

Se pueden clasificar en:

PARALELAS Y SERIALES.

SINCRÓNICAS Y ASINCRÓNICAS.

BALANCEADAS Y DESBALANCEADAS.

DATOS Y VOZ

TIPOS DE INTERFACE

SERIALLos bits fluyen uno tras otro.Más lentas pero requieren menos hilos.Usadas generalmente en distancias largas.Ejemplo: RS-232.

PARALELALos bits fluyen simultáneamente a través de varios hilos.Más rápidas pero requieren más hilos.Usadas generalmente en distancias cortas.Ejemplo: interface Centronics paralela.

CLASIFICACIN DE LAS INTERFACES

SINCRONICASUtilizan señales especiales de temporización o mecanismos de codificación que llevan el reloj.Los bytes no van enmarcados por bits de comienzo o fin (stop bit y start bit)Los datos se envían en bloques llamados frames o tramas como en HDLC e Ethernet.Es más eficiente que la serial asincrónica.Ejemplo: En RS-232 los pines 15, 17 y 24. Reloj embebido en la codificación manchester.

INTERFACE SINCRONICA

TRAMA

SEÑALES DE RELOJ

TIPOS DE INTERFACE

ASINCRONICASNo utilizan señales o líneas especiales para la temporización (reloj).Tiene un overhead de 20%.

TIPOS DE INTERFACEBALANCEADACada circuito tiene dos hilos.Soportan mejor el ruido porque afecta “por igual” las dos líneas.

DESBALANCEADALos circuitos utilizan una tierra común. Ejemplo: RS-232 señal 7 GNDUn solo hilo para cada señal.OJO: Es fundamental tener una buena tierra eléctrica para los equipos de comunicaciones.

OTRAS INTERFACES

Son comunes otras interfaces como:V.35.X.21.USBAUIPARALELA.G.703.RS-449.

V.35

Interface serial sincrónica, desarrollada por la CCITT.Velocidad original: 48Kbps, aunque puede operar entre 64 Kbps y 2 Mbps.Distancia máxima: 300 mts. Mezcla señales balanceadas (TD, RD, Clock) y desbalanceadas (DSR, DTR, RTS, CTS y DCD).Típicamente utiliza conector M34 o Winchester mucho más costoso y grande que el DB-25 de RS-232.También se implementa con conectores DB-25.

V.35

Conectores típicamente usados: M-34

V.35

DB25 (M) V.35 (M)

4 RTS C5 CTS D6 DSR E7 GND B8 DCD F9 TxB S10 TxA P11 RxB T12 RxA R19 Tx Clock A Y20 DTR H21 Tx Clock B AA22 RI J23 Rx Clock A V 25 Rx Clock B X

V.35

CONECTOR WINCHESTER M34

A CHASIS GROUNDB SIGNAL GROUNDC REQUEST TO SENDD CLEAR TO SENDE DATA SET READYF RECEIVE LINE SIGNAL DETECTR RECEIVE DATAT RECEIVE DATAP TRANSMIT DATAS TRANSMIT DATA

V RECEIVE TIMINGX RECEIVE TIMINGU TERMINAL TIMINGW TERMINAL TIMINGY TRANSMIT TIMINGAA TRANSMIT TIMING

X.21/X.21BISX.21. Interface serial sincrónica full duplex balanceada. Para conectar un DTE a una Red Pública de Datos

(X.25), mediante un sistema digital. Velocidades entre: 600bps y 64Kbps. También n x

64. Usada en acceso a través de redes digitales. Utiliza conector DB-15. Muy utilizada en Europa y Japón.

X.21BIS: Derivado de RS-232D/V.24 y 449. Alternativa para la conexión usando medios

análogos.

AUI

Interface de red local típica en routers.Conector: DB-15Distancia máxima: 50 mts.

Pin Signal Pin Signal1 Control In (Shield) 9 Control In (Return)2 Control In 10 Transmit Data (Return)3 Transmit Data 11 Transmit Data (Shield)4 Recieve Data (Shield) 12 Recieve Data (Return)5 Recieve Data 13 Voltage Plus6 Voltage 14 Voltage (Shield)7 Control Out 15 Control Out8 Control Out (Shield)

X.21

Conector típicamente usado: DB-15

X.21DTE DCE1 Protective Ground ------2 Transmit A ----->3 Control A ----->(Al hacer y recibir la llamada)4 Recieve A <-----5 Indicate A <----- (Similar a DCD)6 Timing A <----78 Signal Ground9 Transmit B ----->10 Control B ----->11 Receive B <-----12 Indicate B <-----13 Timing B <-----

PARALELA

El nuevo estándar se conoce como IEEE 1284 el cual soporta el esquema original (SPP: Standard Parallel Port.EPP/ECP (Enhanced Parallel Port/Enhanced Capability Port son parte de IEEE 1284.

Opera en 5 modos: 3 compatibles con SPP (monodireccional) y los modos 4 (EPP) y 5 (ECP) bidireccionales half-duplex.

Velocidad: modos 1,2 y 3: 50 a 100 KBps. Modos 4 y 5: 1 MBps.En las impresoras se implementa con un conector CENTRONICS.Actualmente muy usado para conectar scanners, quemadores de CD, Unidades Zip Drive, etc.

SEÑAL RETORNO DIRECCION NOMBRE1 19 IN STROBE2 20 IN DATA 13 21 IN DATA 24 22 IN DATA 35 23 IN DATA 46 24 IN DATA 57 25 IN DATA 68 26 IN DATA 79 27 IN DATA 810 28 OUT AKCNLG11 29 OUT BUSY12 30 OUT PE (PAPER END)13 OUT SLCT 14 IN AUTO FEED16 GND17 CHASIS GND31 16 GND32 OUT ERROR33 GND

CABLE PARALELO CRUZADO

DB25A DB25B

2 ----------------------------------------------- 153 ----------------------------------------------- 134 ----------------------------------------------- 125 ----------------------------------------------- 106 ----------------------------------------------- 1115 --------------------------------------------- 213 --------------------------------------------- 312 --------------------------------------------- 410 --------------------------------------------- 511 --------------------------------------------- 625 --------------------------------------------- 2516 --------------------------------------------- 1617 --------------------------------------------- 17

G.703

Creada por la CCITT para voz sobre redes digitales.Define el aspecto eléctrico y funcional de la interface.Opera a 64 Kbps, 1.544 y 2 Mbps. 4 hilos.G.704 Define el framing.Se puede implementar sobre par trenzado de 120 ohmios de forma balanceada y/o de forma desbalanceada con dos cables coaxiales de 75 ohmiosT1: (1544 Kbps), AMI o B8ZS. 1 par para transmisión y otro para recepción.E1: (2048 Kbps), AMI o HDB3. Coaxial o 4 hilos simétricos por cada dirección.

RS-449

Inicialmente nuevo sustituto de RS-232.Interface balanceada.Típicamente usa conector DB-37. RS-449: Mecánico, funcional y procedimental.RS-423-A: Eléctrica desbalanceada. 2Mbps y 60 mts.RS-422-A: Eléctrica balanceada.

USB

Universal Serial Bus.12 Mbps. Dispositivos como teclados y mouse 1.5 Mbps.127 Dispositivos usando Hubs.Plug and Play.Alimentación eléctrica para el dispositivo a través de la interface.Hot pluggable: conexión y desconexión en caliente.Nueva especificación: 480 Mbps.Distancia: 5 mts. Se puede ampliar con configuraciones como USB—Ethernet----Ethernet---USB.

CONECTOR PUERTO USB

Dos hilos para datos.Dos hilos para suministrar energia (500mA)

Pin Signal nameDescription

1 VCC +5 VDC2 D– Data –3 D+ Data +4 GND Ground

PUERTOS UNIVERSALESAlgunos fabricantes usan en el chasis del equipo un puerto universal que hacia el otro dispositivo presenta una interface a través de un cable de conversión.

INTERFACES DE VOZ

Los actuales esquemas de convergencia plantean la integración bajo una sola plataforma de video, Audio y Datos. Hay una gran tendencia a integrar voz y datos.Dos enfoques: El mundo de telefonía se adapta al mundo de los

datos. El mundo de los datos adopta al mundo de la

telefonía.

En el segundo esquema equipos como routers, multiplexores, FRADS, entre otros implementan interfaces del mundo de la voz como: FXS/FXO, E&M, G.703.

INTERFACES DE VOZ

SIGNALING (SEÑALIZACION): Indicaciones o información entre los diversos componentes en el sistema telefónico (PABX, plantas, centrales, teléfonos). Ejemplo: señales al descolgar, colgar, marcar, etc.

IN-BAND SIGNALING (SEÑALIZACION EN BANDA): la señalización se hace por el mismo “canal” utilizado para el envío de la información. Ej: sistema telefónico convencional.

OUT-BAND SIGNALING (SEÑALIZACION FUERA DE BANDA: La señalización tiene un canal especial. Ejemplo: RDSI con el canal D.

PABXPABX

WAN DATOS

ESQUEMA TRADICIONAL

ExtensionesExtensiones

RED TELEFONICA PUBLICA

ROUTERROUTER

ESQUEMA TIPICO DE VOZ Y DATOS

PBX WAN IP/FR/ATM

ROUTER ROUTER

INTERFACES

TRANSPORTE

CODIFICADORESCOMPRESORES

PBX

FXS/FXOInterface telefónica análoga.FXS (Foreign eXchange Station): Es la interface hacia el teléfono. Genera ring, voltaje y el tono de llamado.FXO (Foreign eXchange Office): Simula al teléfono para la central.Típicamente en conector RJ-11 (Registered Jack).Ventaja: No se requieren tarjetas especiales en el lado de la planta telefónica ya que puedo usar troncales o extensiones.

INTERFACE FXS/FXO - ESQUEMA 1

PBX WANROUTER ROUTER

FXOExtensionesde la planta

FXS

TRONCALES

101102 103

INTERFACE FXS/FXO- ESQUEMA 2

PBX

WANROUTER ROUTER

FXOExtensionesde la planta

FXSEntran comotroncales

TRONCALES

101

102

101

101

FXS/FXOEsquema entrando como troncales en ambos extremos.

MUX/ROUTER

MUX/ROUTER

FXO FXSPBX

PBX

MUX/ROUTER

MUX/ROUTER

E1 E&M

PBX

PBX

Esquema de conversión E&M a FXS/FXO.

FXS

CONVERSOR E&M A FXS/FXO

E&M

Interface telefónica para conexión entre conmutadoresNombre derivado de los hilos E: Ear (Recibe), M: Mouth (Transmite) para señalización: cuelgue, descuelgue, etc Interface Troncal-Troncal.Análoga, antigua y con muchas variantes (compleja).La cantidad de hilos varía entre 4 y 8 dependiendo del tipo de interface: I, II, III, IV y V.Dos o cuatro hilos para señalización y dos o cuatro hilos para la voz.

E&M

• Nombres confusos:• E&M 2 hilos: utiliza una interface con 2-hilos

compartidos para transmitir y recibir y 2 o 4 hilos para los E y M.

• E&M 4 hilos: utiliza 4 hilos (2 para transmitir y 2 para recibir) y 2 o 4 hilos para E y M.

• Generalmente requiere plan de numeración consistente entre todas las centrales.

• Generalmente la planta hace forwarding de los dígitos marcados en la fuente hacia el destino.

• No todas las centrales soportan esta interface.

• Se debe ser muy cuidadoso al elegir la interfaz tanto en el router o equipo de datos como en la planta.

• Generalmente en Estados Unidos se usa tipo I. En el resto del mundo tipo V.

HILOS EN E&M

E&M Interface Supervision Signal Description

E (Ear or Earth) - Signal wire from trunking (CO) side to signaling side.

M (Mouth or Magnet) - Signal wire from signaling side to trunking (CO) side.

SG (Signal Ground) - Used on E&M Types II, III, IV (Type IV is not supported on Cisco router/ gateways).

SB (Signal Battery) - Used on E&M Types II, III, IV (Type IV is not supported on Cisco router/ gateways).

T / R (Tip/Ring) - T / R leads carry audio between the signaling unit and the trunking circuit. On a 2-wire audio operation circuit, this pair carries the full-duplex audio path.

T1/R1 (Tip-1/Ring-1) - Used on 4-wire audio operation circuits only. The 4-wire implementation provides separate paths for receiving and sending audio signals.

INTERFACE E&M

PBX

WANROUTER ROUTER

E&ME&M

TRONCALES

201

202

101

E&ME&M tipo V

E&M

E&M tipo V

E&M

E&M

EJEMPLO DE OPERACIÓN EN TIPO V.

Type

PBX to Cisco Router/Gateway Cisco Router/Gateway to PBX

Lead On-Hook Off-Hook Lead On-Hook Off-Hook

5 M Open Ground E Open Ground

E&M

Esquema con multplexor E&M y PABX sin E&M

INTERFACE G.703 PARA E1/T1

Interface digital.E1=32 canales PCM=30 VOZ + 1 Señalización (16) + 1 Sincronismo (0).T1=24 canales PCM=23 VOZ + 1 Señalización.Típicamente usa 4 hilos o dos coaxiales.Resuelve el problema de alta densidad de canales en el sitio central.Se requieren esquemas de señalización como R2, MD, QSIG, etc.

INTERFACE G.703

PBX

WANROUTER ROUTER

ROUTER

G.703 (E1)FXS

E&M

CHANNEL BANK

Dispositivo para hacer conversión generalmente agrupar varios canales análogos bajo un enlace digital E1/T1.

OTRASRDSI (ISDN)

RJ-45 TE NT POLARITY

3 TRAN REC +4 REC TR +5 REC TR -6 TRAN REC -7 Segunda fuente de potencia8 Segunda fuente de potencia

10BASE-T RJ-45

RJ-45 TE1 TXD+2 TXD-3 REC+6 REC-

COMUNICACIÓN AL INTERIOR DEL NODO

La comunicación no nace y termina en la interface externa del nodo, se extiende al interior del nodo: procesador,discos, memoria, interfaces de entrada y salida, etc se comunican entre sí.

Se debe prestar especial atención en el diseño de la plataforma a la comunicación interna en los equipos de la red: servidores, PC’s, enrutadores, suiches, etc.

A las actuales tasas de velocidad los cuellos de botella se presentan en los buses internos de los equipos.

Otro factor importante a tener en cuenta es la capacidad y optimización del sistema operativo para operar con enlaces de altas velocidades.

ARQUITECTURA INTERNA DE UN COMPUTADOR

NOMBRE VELOCIDMhz VELOMbps ANCHO INT. B/M PnP NRO DISP.

ISA 8 8.33

2-6Mbps 8 SI N

ISA 16 8.33 8.3 16 N

EISA 8.33 33.3 32 S S

EISA-2 X 132 32 S S

MCA 10 S S

PCI 33 132 MBps 32 S

PCI 33 264 MBps 64 S

PCI 2.1 3.3V 66 533.3 MBps 64 S

AGP ? 66 528 Mbps 1

AGP4X 66 900MBps 64

VLB 33 133.3 32 N N 1-2

USB 12Mbps 127

IEEE 1394 100/200/400 Mbps

ALGUNOS BUSES/INTERFACES/PUERTOS

INTERFACESNOMBRE VELOCIDMhz VELOMbps ANCHO INT. B/M PnP NRO

DISP. IDE/ATA 8.33

2-6Mbps 8 SI N

EIDE 8.33 8.3 16 N

SCSI 8.33 33.3 32 S S

SCSI-II X 132 32 S S

VLB 33 133.3 32 N N 1-2

LECTURAS RECOMENDADAS

Computer Networks. Andrew S. Tanenbaum. Tercera Edición.

Capitulo 2.

Data Networks. Concepts, Theory, and Practice. Uyless Black. Prentice-Hall International, Inc.

Capitulo 9.

Comuniciones y redes de Computadores. William Stalings. Quinta Edicion.

Capitulo 5.