11. INTRODUCCIN ............................................................... 2Tipos de redes de comunicacin .................................................... 4Protocolos y arquitectura de protocolos ............................................... 9Modelo de referencia OSI ........................................................ 10Arquitectura de protocolos TCP/IP .................................................. 14

2. NIVEL FSICO .............................................................. 17Transmisin de datos ........................................................... 17Medios de transmisin........................................................... 28Codificacin de datos ........................................................... 33Interfaces de capa fsica ......................................................... 39

3. NIVEL DE ENLACE ........................................................... 44Control de Enlace .............................................................. 44

Funciones del nivel de enlace.................................................... 44Mecanismos de correccin de errores (recuperacin despus de los errores) ................. 60Gestin del enlace (SLIP, PPP, HDLC) ............................................. 66

Tcnicas de acceso al medio compartido ............................................. 68Reserva (TDM, FDM, WDM, CDM) ................................................ 68Contienda (ALOHA y CSMA) .................................................... 69Seleccin (Paso de Testigo) ..................................................... 74

Redes de rea Local ............................................................ 74

21. INTRODUCCIN

Definiciones:

PROCESAMIENTO INFORMTICAINFORMACIN TELEMTICA

TRANSMISIN TELECOMUNICACIN

Redes de ordenadores: coleccin de ordenadores autnomos

Telecomunicacin: comunicacin a distancia de cm. a millones de km. intercambio de informacin (entre hombres o mquinas)

BILATERAL / UNILATERALTelecomunicacin

SIMETRICA / ASIMETRICA

La comunicacin es bilateral si el dialogo se produce en los dos sentidos,aunque tambin puede ser unilateral (radio, TV,...).

La comunicacin es simtrica si los dos utilizan el mismo procedimientopara transmitir, y es asimtrica si utilizan protocolos distintos.Las redes de ordenadores son bilaterales y simtricas.

MODELO DE SISTEMA DE TELECOMUNICACIN

FUENTE TRANSMISOR RED RECEPTOR DESTINO

La fuente es la que genera la informacin a trasmitir (ordenador, personaal telfono). Dependiendo de la fuente la informacin tendr un formato u otro(1011101.., voz, ...).

El transmisor transforma los datos a transmitir en sealeselectromagnticas susceptibles de ser transmitidas por la red.

La red es un conjunto de recursos/facilidades que permite transmitirseales electromagnticas de un origen a un destino.

El receptor recoge las seales electromagnticas y las convierte en unformato que entiende el destino (informacin de salida).

El destino es quien recibe la informacin que genera el origen.

Ej. de red telefnica

Persona TLF. RED TLF. TLF. Persona2

Ej. de red de ordenadores

Ordenador1 modem, RED RECEPTOR Ordenador2 tarjeta de interfaz de red

Normalmente est integrado en el ordenador.

3TRANSMISION: Proceso de envo de informacin a travs de la red. En general. lainformacin hay que traducirla a una forma electromagntica para podertransmitirse por la red.

Seal: representacin como onda electromagntica de la informacin.

Protocolo de comunicacin: Normas de funcionamiento y formatos de seal queintroducen normas y una disciplina en el proceso de transmisin.

Los protocolos de comunicacin necesitan el intercambio de sealesauxiliares que no representan informacin. A estas seales se las denominasealizacin.

El sistema de comunicacin mas sencillo seran dosordenadores conectados por un medio de transmisin.

La red sera el medio de transmisin.

Tipos de medio de transmisin:

GUIADOS: La transmisin se realiza confinando la seal electromagntica en elinterior de un medio slido (cables metlicos o fibra ptica).

NO GUIADOS: la seal se transmite sin encerrarlas en ningn medio. En elvaco o en la atmsfera (transmisin inalmbrica).

Ej. Red con tres equipos.Necesitamos 3 medios de transmisiny 2 puntos de transmisin en cadaequipo con E/S de datos.

Ej. Red con 4 equipos- 6 medios de transmisin.- 3 interfaces de comunicacin

en cada equipo.

Ej. Red con N equipos.

N(N-1)/2 medios de transmisin.N-1 interfaces por cada equipo.

A mayor nmero de equipos crece la necesidad de medios e interfaces, porello surge el concepto de RED DE COMUNICACIONES, sistema compartido que permitereducir el nmero de medios de transmisin necesarios e interfaces en cadamquina.

Ahorramos en medios e interfaces, solo uno por cada equipo conecta do a lared.

4Tipos de redes de comunicacinSegn su modo/tcnica de comunicacin.- Punto a punto (redes dedicadas o malladas).- Difusin.- Conmutacin.

REDES PUNTO A PUNTO (DEDICADAS O MALLADAS)Existe un medio de transmisin dedicado entre cada pareja de equipos de la

red.Ventaja: son sencillos si el nmero de equipos es pequeo.Desventaja: coste y complejidad cuando el nmero de equipos a conectar es

elevado.Tambin se llaman malladas porque se tiende una malla entre todos los

equipos.

REDES DE DIFUSINExiste un nico medio de transmisin compartido por todos los equipos de

la red.Ej. Redes de radios por paquetes, se comparte el espacio radioelctrico

emitiendo a una misma frecuencia.

Redes de satlite:

Redes telef.

Ventajas:- Solo tenemos un medio de transmisin.- Si se quiere llegar a todos slo se transmite una vez.

Desventajas:- Hay que regular el medio compartido para que no emitan a la vez dos

estaciones. Hay que repartir el turno de emisin, lo que se llamamultiplexacin.

- Falta de privacidad, lo que una transmite las dems estaciones lo escuchan.(ej. lo que manda un satlite es rebotado a todas las antenas).

- La capacidad del medio de transmisin es finita, por lo que a mayor nmero deestaciones menos medio de transmisin.

REDES DE CONMUTACINEn los dos anteriores siempre hay un medio de transmisin entre el origen

y el destino, propio o compartido.En las redes de conmutacin los equipos

de la red no se comunican unos con otros,sino que se conectan a nodos de conmutacinde tal manera que cuando un equipo mandainformacin a otro, primero se lo manda alnodo de conmutacin, luego al otro nodo y

luego al destino.

nodo deconmutacin

5En el interior de la red, los nodos estarn conectados entre s, en mallasi son pocos o utilizando otro medio de transmisin si son muchos, pero siempreexistiendo un camino de transmisin entre un equipo y otro. Es bueno que hayamas de un camino.red telefnica : centralinternet : router nodo de conmutacinX25 : conmutador

Dependiendo de cmo trabaje el nodo conmutacin, se distingue:- Red de conmutacin de circuitos (ejemplo telefnica)- Red de conmutacin de mensajes (terica no existe)- Red de conmutacin de paquetes (datagramas y circuitos virtuales)

RED DE CONMUTACIN DE CIRCUITOS

Se basa en que haya varios enlaces entres los nodos de conmutacin.

La comunicacin ocurre en tres fases:1 fase: establecimiento de circuito (ejemplo marcar telfono). A quiere

comunicarse con B, se lo comunica a su nodo y el nodo busca como ir a B yconecta la entrada con la salida por un enlace libre.Es como si tuviramos fsicamente un medio de transmisin desde A a B

empalmando segmentos de medios de transmisin.2 fase: transferencia de informacin.3 fase: liberacin de la conexin (colgar el telfono).

Se anuncia a los nodos de conmutacin que ya a finalizado la comunicacin yse liberan los enlaces para poderse volver a utilizar en otra comunicacin.

Ventajas: Una vez establecido el circuito es como si tuvisemos un enlacededicado, medio de transmisin de uso exclusivo durante la comunicacin.

Desventajas: Pensada para voz (uso telfono), no es adecuada para la transmisinde datos porque el tiempo de establecimiento es relativamente alto(aproximadamente un segundo en red telefnica clsica o dcimas en red digitalpero aun as es mucho).

La transmisin de ordenadores es muy impulsiva, a veces se transmite muchoy otras veces muy poco (ej. navegar por internet).

El establecimiento permanente es caro, telefnica te cobra por t iempoporque estas ocupando un recurso aunque no transmitas. Lo ptimo es utilizar

antes eran cablescon varios hilosahora no

I: decide por que camino va a ir.Una vez que se establece elcircuito solo hay retardo depropagacin.

Peticin de establecimientode llamada

Solo retardo depropagacin en elmedio

liberacin deconexin (colgar)

se deja de oir el tono dellamada

no hay enlacelibre (comunica) I

I

I

t

A 1 32 B

6solo la red cuando estas transmitiendo pero en este tipo de red esto no esposible.

Cuando hay congestin en la red el servicio se degrada de forma irregular,o tienes servicio o no tienes, o llamas o comunicas. Es mejor que el servicio sedegrade de forma equitativa.

Ejemplos de este tipo red es la red telefnica o la red RDSI.

RED DE CONMUTACIN DE MENSAJESPensados para transmitir datos en la que losnodos de conmutacin son ordenadores quedisponen de memoria.

Cuando un equipo quiere transmitir se lo manda a su nodo de conmutacin,le aade una cabecera al mensaje indicando que el destinatario es la mquina B.El no de conmutacin cuando lo recibe lo almacena, examina la direccin dedestino y reenvia el mensaje al siguiente nodo de conmutacin hasta que llega aB.

Son redes de almacenamiento y reenvio

No hay establecimiento de circuito, se pone eldestino en la cabecera. Cuando llega al nodo, sealmacena, se decide el siguiente nodo y se reenva.

I: retardo de duracin variable. Puede que elnodo de conmutacin este libre y lo procese, pero siest saturado los almacena y los ira sirviendo porturnos. Solo se transmite un mensaje a la vez.

Ventaja: Cuanto mas aumenta la carga aumenta el retardo para todos pero semantiene el servicio.Inconveniente: Si no definimos un tamao mximo de mensaje no es viable. Sesatura el espacio de almacenamiento del nodo y no se puede enviar o que provoqueun retardo. Hay que acotar el tamao de mensaje porque el retardo se vapropagando en cada nodo. Si se supera el tamao hay que fragmentar el mensaje enpaquetes.

RED DE CONMUTACIN DE PAQUETESHay un tamao mximo de mensaje si se supera se fragmenta en paquetes. Segncomo se enven los paquetes tenemos RCP por datagramas o por circuitosvirtuales.- Datagramas: cada fragmento posee una cabecera indicando el destino y un

nmero de secuencia (que trozo es del mensaje original) y cada paquete seenva por separado de forma independiente.

Inconvenientes:Cada fragmento tendr la direccin de destino, luego para cada paquete, la

red debe ver la direccin y decidir hacia donde enviarlo. Mensaje divido en

nodo deconmutacin

A 1 2 3 B

I

B

B

B

B

I

I

7mil -> mil decisiones. Lo que da problema al implementarlo para altavelocidad.

En la red de conmutacin puede haber distintos caminos entre dos nodos ->los paquetes pueden ir por distintos caminos segn el estado de la red (unospor uno y otros por otro) lo que obliga a que el receptor almacene todos losfragmentos para despus ordenarlos, lo que implica capacidad de procesamientoy memoria en el receptor. Si queremos que el terminal receptor sea muysencillo no vale.

Ventaja:Es una tecnologa muy sencilla. Ej. de red -> Internet, las redes que se

basan en protocolo IP.

- Circuitos virtuales: se crea un circuito por el que irn todos lo paquetespor lo que llegarn ordenados.

Se busca que la decisin de encaminamiento se tome una nica vez. Esto seconsigue realizando la comunicacin en tres fases.- Establecimiento del circuito virtual. Se manda un paquete especial a la red

que indica que se quiere establecer el circuito virtual con otro equipo. Aesta peticin la red contesta asignando el identificador de circuito virtualy el nodo decide hacia donde se enviarn anotando en la tabla deencaminamiento que circuito virtual se corresponde con que nodo. Este otronodo hace el mismo proceso y en su tabla se hace lo mismo. Una vezestablecido el C.V. se le indica al origen que puede enviar datos. Elestablecimiento ser bidireccional.

- Comunicacin. En los paquetes se aade una cabecera donde aparece el C.V. alque pertenece. As se evita tomar la decisin de encaminamiento varias veces.Si se cae un nodo se vuelve a establecer el C.V. Se denomina circuito virtualporque el circuito fsicamente no existe. En la conmutacin de circuitos estose reservaba fsicamente. Ahora sino transmitimos no consumimos.

- Desmantelacin del circuito virtual.

Es eficiente si trabajamos en redes de alta velocidad y se mandan muchospaquetes (con pocos mejor datagramas).Otra ventaja es que el identificador es mas pequeo que la direccin por loque la cabecera es menor que los datagramas.Ej. de conmutacin de circuitos virtuales: X25, Frame Relay (paquete max de1600 bytes), ATM (tamao fijo de paquete de 53 bytes).Si se utiliza conmutacin de circuitos virtuales y con tamao de paquetepequeo y fijo -> conmutacin de clula.Al desmantelar el C.V. se libera este, se borra en cada nodo la entrada de latabla de encaminamiento.

A

B

retardo variable.Mira cabecera yacta depende decongestin de red

A B21

Se comienzan a enviarcuando llega el primerpaquete -> mas rpidoque conmutacin porpaquetes normal

8La ganancia frente a datagramas seencuentra en el tiempo de decisinde encaminamiento que es muchomenor (*)

TarificacinEn red de conmutacin de circuitos nos cobran por el tiempo que este

establecido el circuito.En red de conmutacin de paquetes por datagramas nos cobrarn por trfico,

que es cuando utilizamos recursos.En red de conmutacin de C.V. cobran por tiempo que est establecido el

circuito y por trfico, (se cobra por tiempo para evitar que usuarios habrncircuitos y no los cierren).

Clasificacin de redes segn su extensin:- Redes locales (LAN).- Redes metropolitanas (MAN).- Redes Extensas (WAN).

LAN: desde unos pocos ordenadores hasta un conjunto de edificios conectadosentre s.MAN: desde distancia algo mayor hasta una ciudad y su entorno.WAN: cubre una regin. pas, continente o toda la tierra.

Los protocolos son distintos segn el tamao de la red. Las redes MANestn cayendo en desuso.

Ahora se habla de redes de sobremesa (DAN) redes de tamao decentmetros de alta velocidad que une un procesador con perifricos.

Clasificacin de redes segn su explotacin:- Redes privadas.- Redes pblicas.

Red privada: La posee una organizacin para darse servicio a si misma.Red pblica: Propiedad de una organizacin que cobra su uso a otras empresas.

Hay distintos protocolos segn sea la red pblica o privada, ya que en una redpblica uno se debe ocupar de cosas que en una privada no, por ejemplotarificacin. La seguridad, en una red pblica lo que emite un usuario solo debeleerlo el destinatario. ltimamente hay una tendencia a asociar LAN con privaday WAN con pblica.

*

Liberacin deC.V.

Establecimientode C.V.

9Protocolos y arquitectura de protocolosDada una red, habr varios computadores y dispositivos, tambin habr

usuarios que la quieran utilizar, ser necesario ponerse de acuerdo en ellenguaje (que se va a decir, como se va a decir y cuando se va a decir).

Protocolo de comunicaciones: conjunto de reglas mutuamente aceptadas querigen el dilogo entre los equipos de una red.

El protocolo se compondr de:- Sintaxis: formato de mensaje, que tipo de mensaje.- Semntica: significado de cada mensaje.- Temporizacin: cuando se pueden mandar los mensajes y las respuestas a estos.

El orden y la secuencia de estos mensajes.

Para realizar el protocolo debemos dividir el problema en subcapas paraque sean ms fciles de atacar. Agrupando las funciones anlogas. A esto se ledenomina ataque estructurado. Esto lo hace la arquitectura del protocolo decomnicaciones, que descompone el problema de la comunicacin de ordenadores enuna serie de subproblemas (niveles o capas).

Las arquitecturas mas importantes son OSI y TCP/IP

10

Modelo de referencia OSI1977 ISO (Organizacin internacional de estandarizacin) crea un comit paradefinir una arquitectura de protocolo que pueda servir de referencia universal.A esta la denomina: Modelo de arquitectura de referencia de interconexin desistemas abiertos (MARISA) o modelo de arquitectura de referencia OSI.

Se publica en 1984 el ISO7498 que define la descomposicin del problema dela comunicacin en unos niveles.

El objetivo de ISO era definir los 7 niveles y en cada niveldesarrollar normas.En esto fracas, muchas no se han utilizado.

El modelo de referencia OSI es jerrquico, cada nivel agrupa a un conjuntode funciones relacionadas y a su vez cada nivel hace uso de las contiguas pararealizar sus funciones. Al dividir se buscaba que las funciones fuesenabordables y que el interfaz entre niveles fuese lo ms sencillo posible. Estinfluenciado por la arquitectura SNA.

Fsico: es el nico nivel que enva datos por la red, el resto hace usodel nivel inferior para dar un servicio a los superiores (este servicio es maselaborado).

Un nivel n hace uso de n-1 y ofrece servicio al n+1. Se dice que el niveln hace uso del servicio n-1 y ofrece un servicio al nivel superior. El nivel naccede al nivel n-1 a travs de un puntos de acceso al servicio. ( SAP ServiceAccess Point), a su vez ofrece puntos de accesos al nivel superior, (estospuntos sern funciones). El conjunto de los puntos de acceso al servicio queofrece un nivel, es el interfaz de ese nivel.

Nivel FsicoEl mas bajo el nico que utiliza el medio de transmisin para enviar y

recibir datos. El servicio que ofrece es la transmisin y recepcin de bits porun medio de transmisin. Para ello las normas de este nivel deben definir elmedio de transmisin y sus conectores desde estos puntos de vista (mecnico,funcional, elctrico y procedimental)- Mecnicamente: tamao, forma, tipo de conector de cable.- Elctricamente: las seales elctricas, como vamos a representar el uno y el

cero, la velocidad de la onda.- Funcionalmente: la utilidad de cada pin del conector, de cada hilo del medio

de transmisin.- Procidementalmente: la secuencia necesaria (el orden) de las seales en el

medio de transmisin.Ej. de normas de nivel fsico: RS-232, V.*, ISDN, LAN.

Nivel EnlaceEl servicio que ofrece es la transmisin-recepcin fiable de tramas. Para

ello realiza las siguientes funciones:- Control de errores (Deteccin/Correccin)- Delimitacin de tramas.- Multiplexacin.

Control de erroresEn el medio habr ruido por lo que en los bits que entrega el nivel fsico

puede haber errores. El control consiste en unos mecanismo para detectarlo eincluso corregirlos.

Delimitacin de tramasConsiste en distinguir las distintos mensajes que enva un ordenador

(Trama = unidad de informacin a nivel de enlace. Paquete = unidad de

7. Aplicacin

6. Presentacin

5. Sesin

4. Transporte

3. Red

2. Enlace

1. Fsico

11

informacin a nivel de red). Para delimitar, enmarcamos las informacin con bitsde control, a esta informacin con bits de control se le llama frame (se tradujocomo trama aunque es ms correcto llamarlo marco).Multiplexacin

En redes de difusin hay un nico medio para varios dispositivos, se debecompartir. Es necesario que se regule el acceso al medio, a esto se le denominamultiplexacin del medio entre las estaciones.

Protocolos de nivel de enlace: No tienen por que implementar todas lasfunciones.

Ej. HDLC (comn en enlaces punto a punto y redes conmutadas) SLIP PPP ISDN (red digital de servicios integrados) -> LAPB, LAPD LANISDN y LAN poseen funciones de nivel de enlace.

Nivel de redServicio: Transmisin y recepcin de paquetes de extremo a extremo.Funciones:- Encaminamiento- Fragmentacin y reensamblado.

En una red de conmutacin, el nivel fsico cubre lasconexiones entre los nodos y los nodos con equipos. Elnivel de enlace permite que en cada salto no se produzcanerrores.

El nivel de red: se encarga de encontrar un camino de extremo a extremo. Por loque este nivel en redes de punto a punto y en las de difusin prcticamente noes necesario, es en las de conmutacin donde si es necesario.

EncaminamientoEncaminar los paquetes de informacin para llegar a travs de la red del

origen al destino. Ser necesario en las redes de conmutacin y cuando hayadistintas redes conectadas (router).

Esto se consigue uniendo mediante equipos conectados punto a punto lasdistintas redes. Se necesitar un protocolo de nivel de red para encaminar deuna red a otra.

Fragmentacin/reensambladoEn todas las redes se establece un tamao mximo de transmisin y

normalmente el mensaje es mayor. El nivel de red fragmentar el mensaje paraenviarlo, y en el destino reagruparlos para entregar el mensaje completo alnivel superior.

Ej. de protocolos X.25, ATM, Frame Relay, IP.

Nivel de transporteServicio: Intercambio fiable de mensajes extremo a extremo entre

aplicaciones.Funciones:

- Control de prdidas/duplicados.- Calidad de servicio.- Multiplexacin de aplicaciones.

Control de perdidas/duplicadosSabemos que lo que llega no lleva errores, pero se pueden perder paquetes

por congestin en la red. Puede darse que a un nodo le lleguen paquetes por

12

varios sitios que deben enviarse hacia un mismo nodo, por lo que se puedesaturar la memoria del nodo de tal forma que algunos paquetes hay quedesecharlos, el nivel de transporte se encargar de estos paquetes perdidos.

Calidad de servicioEl usuario impone unos requisitos por ejemplo retardo, aplicaciones como

voz y vdeo tendrn estos requisitos. Estos requisitos se tendrn en cuenta enel nivel de transporte.

Multiplexacin de aplicacionesSi un usuario quiere tener varias aplicaciones simultneas entre dos

equipos de la red.

Eso se consigue gracias a la multiplexacin deaplicaciones que distingue que trfico corresponde acada aplicacin.

Ej. de protocolos: UDP (multiplexacin de aplicaciones), TCP(multiplexacin y recuperacin debido a perdida), RTP (calidad de servicio).

Nivel de sesinServicio: Intercambio organizado de informacin.Funcin: Sincronizacin de dilogo entre los extremos.Hay aplicaciones en las que en todo momento ambos extremos deben estar

totalmente seguros de en que punto de la comunicacin se encuentran. Ej. en cadamomento slo uno puede trasnmitir, cuando ambos extremos deban estar perfectmaneseguros de en que punto de la comunicacin se encuentran. Ej. cajero automticoy servidor (puede ser que el servidor diga que ya te lo ha dado y que despus note lo haya dado).

Para esto es necesario que se intercambien muchos mensajes, para saber elestado de los dos. Generalmente se mete esta funcin dentro de la aplicacin.

Nivel de presentacinFunciones:- Representacin comn de la informacin.- Comprensin.- Cifrado.

Servicio: Intercambio de datos en formato uniforme.

Representacin de la informacinLos dos equipos que se comunican pueden utilizar formatos distintos para

representar la informacin y al comunicarnos no sabemos el tipo de la otramquina. Ej. ASCII, EBCDIC.

La capa de presentacin se encarga de esto.Ej. XDR (usado en TCP/IP). ASN.1 (es una norma ISO).

ComprensinTiene que ser el mismo algoritmo en los dos extremos.

CifradoQue la informacin sea accesible solo por el destinatario, esto se

consigue gracias al cifrado.

Nivel de aplicacinNo son las aplicaciones, estas estn por encima. Este nivel es un conjunto

de funciones o servicios de uso comn para varias o muchas aplicaciones. Estenivel es muy complejo.

Ej. Transferencia de ficheros, utilizado por muchas aplicaciones, comoFTP, HTTP, mail.

WEB

FTP

TELNET

13

El modelo OSI de transporte para abajo es bastante correcto, pero detransporte (sesin, presentacin, aplicacin) para arriba se suele englobar enlas aplicaciones.

Transmisin de la informacin en OSI

PDU: Protocol Data Unit,cada nivel va a recibirun bloque del nivelsuperior y le va a aadiruna cabecera y a eseconjunto se le va llamarla PDU de nivel n, quepasar al siguientenivel.H HeaderT Tail

La cabecera que se aade son bytes de control, se aade una cabecera entodos los niveles.

El nivel de enlace tambin suele aadir una cola. A nivel fsico no seaade nada.

Generalmente el nivel de red coger la PDU del nivel de transporte ytendr fragmentar los datos y aadir a cada uno la cabecera.

7

6

5

4

3

2

1

Datos

AH

PH

SH

TH

RH

LH LT

Paquete

Trama

14

Arquitectura de protocolos TCP/IPEsta arquitectura no se hizo teniendo en cuenta o habiendo definido una

arquitectura y ha sido a principio de los 80 cuando se ha propuesto unaarquitectura en la que encajan los protocolos TCP/IP.

As el auge de Internet y TCP/IP ahog los protocolos que OSI comenz aplantear.

La arquitectura TCP/IP como esta hecha a posteriori puede ser que sedefina mas o menos variada en la distinta bibliografa:

Se diseo para una red que en realidad est formada por distintas redesque pueden ser de distintas tecnologas (de ah inter-red). A esas redes se lesllama subredes.

Para conectar estas distintas redes nos encontramos con encaminadores orouters (a veces gateway). Estos van a actuar como unos nodos de conmutacin(paquetesdatagramas), con la particularidad de estar conectados a ms de unared normalmente distintas.

En Internet (o en cualquier inter-red) el problema de la comunicacinentre dos equipos, se divide en cuatro capas:

Subred: da las funciones necesarias para intercambiarse datos de la mismasubred.

As tenemos solucionado el problema de la comunicacin entre dos equiposen la misma subred.

Inter-red: se encarga de las comunicaciones extremo a extremo, es decirentre dos mquinas que probablemente estn conectadas en dos subredes distintas.Para ello tiene que encontrar un camino para llegar de un extremo a otro.

Transporte: misma funcin que en nivel OSI. Los datos puede que lleguendesordenados o que se pierdan en algn punto de la red. Este nivel se encarga deque lleguen ordenados y todos y otras funciones de calidad de servicio.

Aplicacin: A diferencia de OSI aqu si son las aplicaciones que hacen losusuarios.

Elementos dentro de esta arquitecturaB

APLICACION

TRANSPORTE

INTERRED

SUBRED1

INTERRED

SUBRED1 SUBRED2

APLICACION

TRANSPORTE

INTERNET

SUBRED3

INTERNET

SUBRED2 SUBRED3

A R1 R2

decide por donde tiene que llegar a B

implementa protocolo de subred1, subred2 porquetiene una parte en cada red

SUBRED

Interred

Transp.

APL

Acceso aSUBRED

Interred

Transp.

APL

Fsica

AB

SUBRED

SUBREDRTC

SUBRED

Red telefnica conmutada

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Transporte y aplicacin se comunican de extremo a extremo.Como quedan los datos al meterle cabeceras.Un puerto a nivel de transporte es un nmeroque identifica que aplicacin esta enviando losdatos y cual tiene que recibirlos.

A los datos mas cabecera a nivel de transporte se le llama segmento, quese pasa al nivel de internet que aade otra cabecera que incluye las direccionesIP origen y destino (A y B).

A este conjunto se le llama paquetes o datagramas.El paquete se pasa a la subred que se encapsula con una cola y una

cabecera formando una trama.En la cabecera se ponen las direcciones de la subred origen y destino de

cada salto.

Comparacin OSI y TCP/IPEn OSI los siete niveles son igual de grandes (sesin y presentacin mas

pequeos).La capa de subred engloba fsico, enlace y parte de

red de OSI la otra parte de red de OSI sera interred.Transmite extremo a extremo entre cada par de equipos

conectados.En TCP/IP se distingue entre quien hace el extremo a

extremo en la misma subred y quien hace el extremo aextremo entre subredes distintas (interred). Si estn en lamisma subred se encarga el nivel de subred, cuando en OSIsiempre es el de red.

El nivel de transporte es practicamente igual en OSIque en TCP/IP. El nivel de aplicacin en TCP/IP es mas alto

que en OSI porque engloba las aplicaciones finales y en OSI no.Los protocolos que se definen dentro de esta arquitectura estn a partir

del nivel dos, por debajo se utilizan redes ya existentes Ej. red telefnica masmodem, ethernet, frame relay, X.25.

Protocolos y niveles en los que estn

Por encima tenemos IP en todos los casos, tambien se situa ICMP que es unprotocolo de control.

Por encima esta transporte: TCP y UDP (puede llevar encima RTP).Por encima esta la aplicacin: http, ftp, SMTP, SNM y NFS (sobre UDP).

ORGANISMOS DE NORMALIZACINPara que los fabricantes hagan equipos que cooperen entre ellos.Tipos de normas:

- DE FACTO: se dan ms en informtica, no han sido elaboradas segn un plansino que provienen de un producto de un fabricante que se convierte en unestandar de facto. Ej. bus IDE.

- DE JORE: elaboradas por un organismo de normalizacin autorizado.

Los organismos son de dos tipos:- establecidos mediante tratados internacionales, ej. ITU, ISO.- org. con carcter voluntario sin animo de lucro formadas por asociaciones de

empresa y usuarios con inters en un sector, ej. IEEE, IAB.

DatosCabecera: tienelos puertosorigen y destino

7

6

5

4

3

2

1SUBRED

Interred

Transp.

APL

APL

TRANSPORTE

INTENET

SUBRED

http

TCP

IP

ftp vozIP

UDP RTP

transmisin voz sobre IP

ICMP

LAN RTCmodemPPP

FrameRelay

X.25

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ITU: Organizacin internacional de comunicaciones.Creado en 1865 establecido tras un tratado internacional. Origen en Europa

para normalizar el funcionamiento del telgrafo, despus del telfono. Integradoen las naciones unidas desde 1946, lo forman las administraciones.

Las normas que desarrolla se llaman recomendaciones porque no obligan acumplirlas. El nombre suele ser ITU-T o ITU-R.ITU-R: radiocomunicaciones (antenas, transmisin por radio).ITU-T: telecomunicaciones. (Hasta el 1989 CCITT Comit consultivo de telegrafay telecomunicaciones).Ej. ITU-T I.106. X.25, G.730, V.42(modem), RDSI, Frame Relay son conjuntos de

normas. letra nmero

ISO: Organizacin internacional de estandarizacin.Formada por las organizaciones de normalizacin nacionales de un gran

nmero de pases. Ej: normalizacin de tornillos. En Espaa AENOR, en AlemaniaDIN.

Esta estructurada en comits tcnicos que se encargan de las distintasreas. El TC97 es el relacionado con los ordenadores, comunicacin etc.

Las normas se hacen por unanimidad, por eso son muy lentos, o dejancomponentes opcionales.

Son importantes en redes pblicas pero no en privadas.

IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos.Organizacin profesional mas grande del mundo. Facilita la investigacin

mediante la edicin de revistas donde se publican conocimientos y se celebrancongresos.

Comits de estandarizacin muy importantes en redes de rea local.

IAB: Internet Activities ComitCreada en 1983 por el departamento de defensa americano.Objetivo: Supervisar la estandarizacin de los protocolos de internet.

Dividido en:- IETF (Internet Engeneering Task Force).- IRTF (Internet Research Task Force).

Pas a ser llamado IS (Internet Society) formado por empresas y usuariosinteresados en internet. Se desarrollan normas llamadas RFC (Peticin decomentarios, Request for Comment).

17

2. NIVEL FSICO

Transmisin de datos

1. ConceptosGuiados: la seal se encauza dentro de un cable.

Medio de transmisinNo guiados: no es necesario un cable, se trasmite por el

vaco.

Tenemos un enlace directo entre dos mquinas cuando las seales setransmiten directamente de emisor a receptor sin pasar por ningn dispositivointermedio que no sea un amplificador o repetidor ( ), que amplan lamagnitud de la seal.

Un enlace directo es punto a punto si son nicamente dos las mquinas quecomparten ese medio y multipunto si el medio es compartido por varias mquinas.

Un enlace es simplex si las seales solo se pueden transmitir en un nicosentido (receptor, emisor). Ej. televisin, hay una emisora y muchas receptoras.

Half-duplex cuando se pueden transmitir en ambos sentidos pero nosimultneamente.

Full-duplex (o duplex) si ambas estaciones (todas) pueden transmitir yrecibir simultneamente.

Seal representacin electromagntica de la informacin que transmite unaestacin. Se puede representar como una funcin que varia en el tiempo S(t).Pueden ser:

- Seales continuas: si su intensidad (amplitud, voltaje) varialentamente/suavemente con el tiempo sin discontinuidades.

- Seal discontinuas o discreta: la intensidad se mantiene constantedurante un tiempo para cambiar bruscamente a otro valor y asisucesivamente.

- Seales peridicas: consiste en un patrn de una determinada duracin Tque se repite a lo largo del tiempo una y otra vez.T: periodo de la seal s(t)=s(t+T) " t.

Un caso especial de seales peridicas es la onda seno que es peridica,continua y se caracteriza por tres parmetros: amplitud (valor mximo de voltajeque toma le seal), frecuencia (1/T T=Periodo medido en Herzios, representa elnmero de ciclos por segundo que hay en la seal, ciclos peridicos) y fase(valor en el instante inicial.s(t)= A * sen (2 P*f*t+f)A= Amplitudf= frecuenciat= tiempof=fase

t

t

S(t)

A

-A

18

Longitud de onda: distancia que recorre en el medio de transmisin la seal enel tiempo que dura un periodo. Se representa con l(lambda)=T*vv = velocidad del medio de transmisin (es impuesta) luego es constante, en elvaco v=8*108m/s.En otros medios (fibra, metal,...) v=070 * 8*108m/s 080*8*108m/sLa longitud de onda es la distancia en metros que recorre en el medio detransmisin la seal en el tiempo de un periodo l.

f=1/Tl*f=v

La importancia es que se puede demostrar que toda seal se puededescomponer en suma de ondas sinuosidales (un nmero finito o infinito deondas).

Para averiguar que componentes sinuosidales forman parte de la seal seutiliza la TRANSFORMADA DE FOURIER. Estas nos permite S(t) S(f).

Diramos entonces que S(f) es la transformada de Fourier de S(t), e indicalas componentes sinuosidales de la seal.

Transformada inversa

Transforma de fourier

Transformada directa

Se dice que S(f) representa las componentes en frecuencia de S(t). Latransformada de Fourier descompone en sinuosidales con fase 0 (cero). Latransformada de Fourier S(f) es lo que se llama el espectro de una seal.

En general el espectro de una seal se puede clasificar en cuatro tipos:

(I)Suma de un nmero finito de ondas senoidales.

(II)

Suma de un nmero infinito de ondas senoidales.

A

-A

l

T

--= dtetSfS fj p2)()(

-= dfefStS ftj p2)()(

S(t)

t

AplicamosT. Fourier

Ff

S(f) Representa unaseal seno deamplitud A,frecuencia F yfase 0

Representa infinitas ondassinuosidales con una frecuencia yuna amplitud. Si cogemos esasinfinitas seales seno y lassumamos obtenemos S(t)

A

S(f)

S(f)

19

(III)

Suma de un infinitas frecuencias, pero porqueestn infinitamente juntas, es decir infinitasfrecuencias desde f1 a f2.

(IV)

Infinitas frecuencias que se extienden alinfinito. Prcticamente a cualquier frecuencia tienenun componente.

La suma de todas las componentes tiene que ser finita. Aunque hayainfinitas componentes su amplitud ir disminuyendo de manera que la suma seafinita.

En un espectro podemos siempre localizar la frecuencia mas baja y la masalta (a veces infinito). A la distancia entre estas dos frecuencias se le llamaANCHO DE BANDA (BW - Band Width) de la seal

Tipos (I), (III) BW es finito.Tipos (II), (IV) BW es infinito.

Aunque hasta el infinito puede llegar, va disminuyendo, as que se llamaANCHO DE BANDA EFECTIVO hasta lo que encierra el 80% de la seal.

El sentido del ancho de banda efectivo es el siguiente:Si tenemos dos espectros

Al ser el BW la resta de frecuencias se mide tambin en Hz. Podemosencontrar dos tipos de valores del espectro para frecuencia cero. El valor de laseal para S(0) se llama componente continua.

S(f)

S(f)

S(f)

f1 f2BW

80%

BW efectivo

Las transformadasinversas de lascomponentes son tanparecidas que en muchoscasos se puedenconsiderar idnticas

S(f)=0

S(f)

f f

S(f)

S(0)

S(f)0

20

El significado es: El significado es:

El valor medio de la seal es 0 El valor medio de la seal es S(0)

El comportamiento de los medios de transmisin es distinto segn lafrecuencia, por eso es importante el estudio del espectro de la seal.Imaginemos un medio de transmisin por el que mandamos dos seales con la mismaamplitud y distintas frecuencias.

Ocurren dos cosas;La atenuacin (las seales van perdiendo potencia al viajar por el medio,

va disminuyendo su amplitud), es distinta segn la frecuencia de la seal.Llegarn:

La velocidad de propagacin de seales en el medio tambin cambia con lafrecuencia.

Si yo transmito la suma de las dos seales, obtengo a la salida la suma dela seal, pero sern muy diferentes, para esto sirve el anlisis de fourier.

La variacin de la velocidad es menos importante, as que vamos adedicarnos a las variaciones en la atenuacin.

Se define la RESPUESTA EN FRECUENCIA (o comportamiento en frecuencia) paraun medio de transmisin como la atenuacin que va a introducir en las distintascomponentes en frecuencia.

t

S(t)

t

S(t)

S(0)

f1 f2AA

S2(t)S1(t)

AA

S2(t)

S1(t)

V1

V2

S1(t)

S2(t)

f3 f1 f2 f4

1

0.5

0.2Amplitudnormalizada(f1 mayor)

Lo que dice es si f1 y f2tienen la misma amplitudde entrada y normalizamospor la frecuencia deamplitud 1 (la mxima) elresto de frecuenciastienen una amplitud x * laamplitud de f1

21

Puedo meter a la entrada una seal de la amplitud que quiera, que mientrassea de frecuencia f4 no va a llegar (o lo que es lo mismo, su amplitud ser 0).

El ANCHO DE BANDA del medio de transmisin es la diferencia entre lafrecuencia ms alta y ms baja que pueden pasar por ese medio de transmisin.

Todos los medios de transmisin tienen un ancho de banda finito.

Un medio de transmisin ideal tendra una respuesta en frecu encia.

La respuesta de un medio de transmisin real es mas:

Si por un medio de transmisin con una respuesta

Transmitimos una seal con un espectro como

La salida va a tener el espectro

Bastante distinto a la entrada.

NOTA: formas de la respuesta en frecuencia:

Si tenemos un medio de transmisin ideal, slo podemos transmitir seales

que tengan que tengan su espectro entre f1 y f2 o al menos el ancho de bandaequivalente se encuentre entre f1 y f2.

f1 Af2 Af3 A

f1 Bf2 0.5 Bf3 0.2 B

f1 f2

ancho de banda

Respuesta en frecuencia

f1 f2f

1

f1 f2f

1

f1 f2f

1

f1 f2f

1

f3

f3 f4

f1 f2

1

f3 f4

medios atmosfricos medios metlicos

22

En un medio de transmisin real se considera que para transmitir una sealcon ancho de banda W, el ancho de banda del medio debe ser > 2W.

El ancho de banda de una seal digital (de datos) depende de la tcnica decodificacin de una seal y de la velocidad de transmisin.

Velocidad de transmisin: bits por segundo que transmitimos.

Velocidad de transmisin velocidad de propagacin

Velocidad a la que yo Velocidad a la que viajan losmeto los bits por bits por el medio.un extremo No podemos influir en ella es una

constante de la naturaleza.

La velocidad de transmisin va a depender del ancho de banda del medio detransmisin

BWmedio velocidad BWseal depende de depende de

TRANSMISIN DE DATOS ANALGICOS Y DIGITALESLos trminos analgicos y digitales los podemos referir a tres cosas:

- datos.- seal.- transmisin.

DATOS: la informacin puede ser analgica o digital. Los datos analgicosson aquellos que pueden tomar cualquier valor en un intervalo concreto.Ej: voz, imgenes.

Los datos digitales toman solo ciertos valores discretos.Ej: texto ascii, nmeros naturales.

SEAL: una seal es analgica cuando es continua, cuando su amplitud variade forma continua. Es digital cuando es discreta.

transformacinvoz ->(telfono)-> Datos analgicos seal analgica Ej. telfonovideo-> (CODEC)-> 01011 Dato analgico seal digital Ej. muestreo de

voz, digitalizacincodificador-decodificador de vdeo

1110 ->(MODEM) -> Dato digital seal analgica Ej. modem01110 ->(TR-DG) -> Dato digital seal digital

transmisor digital

TRANSMISIN: La transmisin es analgica cuando la seal se propaga desde elorigen al destino a base de amplificadores. Se dice que es digital cuando sepropaga a base de repetidores.

El inconveniente de los amplificadores es que no distingue lasperturbaciones o el ruido y amplifica tanto la seal como el ruido.

El repetidor slo retransmite valores digitales. El r epetidor decide loque le est llegando y regenera la seal, con la misma amplitud que la original.

REPETIDOR

f1 f2

2W

23

El inconveniente es que es ms complejo y ms caro (aunque ahora ya no).La ventaja es que podemos meter tantos repetidores como queramos. La tendenciahoy en da es utilizar transmisin digital. En el 2009 van a terminar lastransmisiones de TV analgica. Adems las seales digitales ocupan menos anchode banda.

La ATENUACIN es la perdida de energa que sufre la seal a medida queviaja por el medio. En los medios metlicos como los cables:

Son dos los motivos que producen la atenuacin en los cables metlicos:a)Efecto calor: choque de electrones, se traduce en un calentamiento del cable.b)Radiacin electromagntica: los cables son como antenas, parte de la seal seradia al exterior. Lo interesante es que no se radie al exterior o que se radielo menos posible, pero siempre se radia algo.

Sean Pi (Potencia de entrada) y P 0 (Potencia de salida), la atenuacin es(dB):

En un medio ideal: P0 = Pi lo que quiere decir que no se perdera nada deseal:

No hay atenuacin.

En el peor caso P0 = 0 es decir, no llega la seal:

La atenuacin es .

La atenuacin se mide en dB porque en los medios guiados (cables), laatenuacin en dB es directamente proporcional a la longitud del cable. (Enunidades logartmicas, no en unidades absolutas).

Se caen los mismos dB en A que en BA-> 10 log 10/100 = 10 log 10-1B-> 10 log 1/10 = 10 log 10-1La atenuacin depende de la frecuencia. No todas las frecuencias sufren la

misma atenuacin en el mismo medio.

Si(t)Pi(wattios)

S0(t)P0(wattios)

Calor

Radiacinelectromagntica

PPA i

0

log10=

01log10log10)(

0

0 ===

=PP

PPA

ii

===

= log10log10)0(

0

0P

PPA i

P0=100w P=1W

A10 log 10/100

BP=50,5W10 log 10/100

24

DISTORSIN DEL RETARDOLa velocidad de propagacin de las seales por un medio vara ligeramente

con la frecuencia. La distinta velocidad es mas apreciable en los mediosmetlicos. Est causada porque la velocidad de propagacin de las seales en unmedio vara con la frecuencia.

El RUIDO es cualquier emisin no deseada que se inserta entre el emisor yel receptor.

El ruido:- trmico- intermodulacin- diafona- impulsivoEl trmico o ruido blanco o gaussiano proviene de la agitacin de las molculasdel medio de transmisin debido a la temperatura. Si no hay seal de entrada, ala salida se observa el ruido trmico de una potencia N(W): N=k*T*BW,k=(constante de Boltzman = 1.3803*10-23 J/K) T=(temperatura en Kelvin) BW=(Anchode Banda en Hz).

La intermodulacin se debe a no linealidades intermedias o del medio detransmisin.

Si a la entrada del medio tengo f 1 a la salida tendr f1. Pero si a laentrada meto f1 y f2 a la salida tendr:

- f1- f2- f1+f2- f1-f2

sufren mayoratenuacin

sufren igualatenuacin

S(t)

EMISOR RECEPTOR (suma dela seal originalcon el ruido)

25

Y cada vez ms atenuada los mltiplos n*( f 1+ f2), n*( f1- f2) es a lo quese llama ruido de intermodulacin.

La diafona se debe al acoplamiento elctrico entre medios de transmisincercanos, de manera que parte de la seal que viaja por un medio pasa como ruidoal otro medio. En ingls: cross-talk.

Si estn cerca parte de S 1 pasa a S2 como ruido y viceversa. S 1(t) llegaatenuada al destino pero S 2 no y llega bien. Es lo que omos por ejemplo en lostelfonos.

Los tres tipos de ruido vistos (trmico, intermodulacin y diafona) sonruidos continuos.

El ruido impulsivo tiene carcter regular, consiste en un pulso (un pico)de corta duracin que se introduce en el medio de transmisin y que tiene unaamplitud relativamente grande.

Las causas de los ruidos pueden ser:- tormentas: medios de transmisin externos, produce un pico en el cable.- tubos fluorescentes: si hay cerca un cable se transmite el pico del tubo

al cable.- chispazo: un chispazo de un cable se traduce tambin en un pico.

De todas las perturbaciones, todas excepto la ltima son dainas para latransmisin analgica porque todas ellos se traducen en que entra seal con unaforma y se convierte en otra seal en la que no podemos decir que parte es sealy cual ruido.

Para la transmisin digital no son tan problemticas porque sitransmitimos seal discreta aunque se nos degrade se distingue la seal delruido.

La seal del ruido no afecta porque la amplitud es relativamente pequea.En la transmisin digital es al revs el peor ruido que se presenta es el

impulsivo porque tiene una amplitud mayor y duracin corta (no distinguimos 0 de1). Seal analgica si se produce pico no pasa nada, como por ejemplo eltelfono.

La tendencia es ir a por transmisin digital y el impulsivo lo vamos atratar con medios de deteccin y correccin de errores. El resto de los ruidoscasi no afectan.

S1(t)->

S2(t)->

f1 ->f2 ->

-> f1 f2 f1+f2 f1-f2 n(f1+f2) n(f1-f2)

Ruido

26

TV satlite

00

01

10

11 01 00 01 11 11 10 01

Capacidad de un canalLos medios de transmisin tendrn un ancho de banda en el que se van a

introducir perturbaciones. Lo que se determina es cul es el rgimen binariomximo (bits/segundo) que podemos transmitir por ese medio.

El ancho de banda puede estar limitado por varias causas:Fsicas: el rgimen binario es lo se que permite meter por es ancho de

banda.El ancho de banda del vaco es el espectro

radioelctrico, es grandsimo de kHz a THz.

No se puede transmitir libremente por todo elancho de banda, slo en lo que se llaman canales.

Ej: canal para radio, canal para TV.As se divide el BW entre diversas aplicaciones.

La limitacin se debe a causas econmicas, no fsicas. La misma restriccin se

da tambin en los cables.Tanto si el medio de transmisin es nuestro como si tenemos un canal,

vamos a disponer de un ancho de banda limitado para nuestra aplicacin.La cuestin ser cuantos bits/segundo se pueden transmitir. Va a haber

cuatro factores relacionados con esto:- Capacidad: bits/s que se pueden transmitir, es decir, ancho de banda del

canal de transmisin BW [Hz].- Ruido: potencia de ruido N [w].- Tasa de errores (Pe) o probabilidad de error que vamos a tolerar: n bits

que estamos dispuestos a recibir mal.

Fijados tres de ellos el cuarto viene impuesto.La rama de telecomunicaciones que estudia la relacin de estos cuatro

elementos se llama Teora de la Informacin (mitad siglo, aos 40, 50).Suponemos un canal sin ruido.Ancho de banda BW[Hz]Sin ruidoSe realiza una codificacin a 2 niveles:- transmitir 0: un nivel de voltaje- transmitir 1: otro nivel

En un sistema as NYAVIST demostr que la capacidad mxima (bits/s) es2BW: C=2*BW

100 kHz -> transmito 2Kbits/sSe puede transmitir mas con una codificacin multinivel:ej M=4

radio mviles

THzKHz

slo 2 niveles

27

3 bits M=84 bits M=16 M- niveles de tensin de la seal.Utilizando multinivel, la capacidad C=2*BW*log2M.Aunque BW sea limitado podemos transmitir tantos bits/s como queramos

aumentando el nmero de niveles (M).Esto no es tan sencillo, nos encontramos un problema.Si necesitamos 1.000.000 de niveles necesitamos 1.000.000 niveles de

tensin. Por cable no es posible, no puede ser ms de 10 niveles de tensin.Tenemos que tener un voltaje razonable para que funcione (10v), por lo que

la distancia entre niveles se reduce para que haya una cantidad de nivelesgrande. Idealmente funciona, pero cuando aparecen los ruidos se pueden llegar aconfundir niveles.

Relacin Seal/RuidoA la salida de un canal, nos dice cuanto es el cociente entre la potencia

de la seal y el ruido. Se mide en watios.

Para un sistema as en 1948 Shannon demostr que:C[bits/s]=BW*log2(1+S/N)->se conoce como lmite de Shannon

Indica la capacidad mxima para que la transmisin se produzca sinerrores.

Ej. lnea telefnica BW=3100Hz(S/N)dB=30dB=10log(S/N) => log(S/N)=3 => 10 log 1000, quiere decir que la

seal es 1000 veces superior al ruido.C=3100log2(1+1000)=30984 bits/sEl lmite de Shannon slo dice el mximo que podemos transmitir sin error,

pero no indica como llegar a ese mximo.Qu se puede hacer para aumentar el rgimen binario?

- Aumentar: BW, S- Disminuir: N

Pero esto no es tan sencillo:- el ruido depende de causas externas.- al aumentar BW se produce un efecto lateral N=K*BW*T, es decir al

aumentar BW aumentamos N.- si se aumenta S entran factores no lineales que hace que aumente el

ruido de intermodulacin.

[][]wNwS atenuacin ( ) NSNS dB log10=

28

Medios de transmisin

PAR TRENZADO

Es el medio mas barato y mas usado:Dos hilos de cobre envueltos

cada uno por un aislante. Es unhilo slido, no son pelillos,envuelto por un aislante que puede

ser polietileno. Van trenzados oenrollados uno a otro,empaquetando conjuntamente varios

de estos cables y envolviendolos en otro aislante. Generalmente son 4 pares:Par trenzado sin apantallar (UTP).

La funcin del par trenzado es que se radiemenos energa al exterior y que se capte menosenerga del exterior. Cuanto mas trenzado mejor esel cable.- menos atenuacin- menos ruido

El objetivo del enrollamiento es reducir la radiacin electromegntica ypor tanto la atenuacin y el ruido.

Otro tipo de par trenzado es el par trenzado apantallado (STP).Cada para va envuelto por una malla petlica. El

conjunto va envuelto por una malla metlica y encima unaislante.

Las mallas metlicas se conectan a 0 voltios (masa, tierra) con lo queconseguimos un efecto de Jaula de Faraday (los campos electromagnticos noatraviesan una superfice a potencial constante),

Reduce mucho ms el paso de radiaciones electromagnticas. Si no seconectan las mallas a masa no hacemos nada. Es un cable ms caro y ms difcilde manejar, pero tiene mejores caractersticas en cuanto a atenuacin, ruido yBW.

El conector que se utiliza es RJ-45 -> tiene 8 pines.El del telfono es RJ-11.

El conector para el STP es RJ45 tambin, pero con un recubrimientometlico, para que se pueda conectar este recubrimiento a cero voltios, para quefuncione la jaula de Faraday.

No todos los cables UTP y STP van a ser de igual calidad (atenuacin,ruido, distorsin de retardo) va a depender del trenzado, cuanto ms trenzadoest mejor es el cable.

Es difcil hacer un trenzado en el que se consuma igual longitud de unhilo que del otro.

La EIA (Electronic Industries Association) ha definido categoras de cablede par trenzado.

GuiadosPar trenzadoCoaxialFibra ptica

No GuiadosMicroondasRadioInfrarrojo

Medios de transmisin

Aislante

Cobre

aislante

aislante

29

En 1991 elabor una norma; EIA/TIA-568 que define como tienen que ser loscables de un edificio de oficinas. Tambin se conoce como la norma de Sistema deCableado Estructurado.

(1) Debe haber una sala principal de equiponormalmente en la planta baja. Aqu llegarn todas las lneasprocedentes del exterior.(2) En cada planta debe haber repartidores de planta(uno varios) dependiendo de lo grande que sea. Tiene quehaber los suficientes como para que desde cualquier punto dela planta haya al menos uno a menos de 100 m. Normalmente losarquitectos los ponen al lado de las escaleras.(3) En cada puesto de cada usuario deber haber unaroseta, que consiste en al menos dos tomas de red (uno paravoz, uno para datos).

Los cables deben estar tendidos:1) Desde la sala principal de equipos a cada repetidor (o armarios de

planta). A esto se le llama cableado troncal o vertical. Para este cable serecomienda utilizar fibra ptica de hasta 2Km de longitud.

2) De cada repartidor de cable saldr un par de cable a cada roseta. Aeste cableado se le llama cableado horizontal. Debe medir como mximo 100m. Serecomienda para este cableado para trenzado sin apantallar (UTP).

Categoras de cableUTP Categora 3 -> BW = 16 MHZ 10 Mbits/sUTP Categora 5 -> BW = 100 MHZ 100-155 Mbits/s

Hubo categora 1, categora 2 y categora 4 (20 MHz de BW). Actualmente ladiferencia de precio es tan pequea que se pone categora 5.

STP tipo 1 -> BW = 300 MHz

(Z) Impedancia caracterstica de un cable-resistencia que tiene un cable delongitud a frecuencia infinita.

Para corriente continua si aumentamos la longitud del cable, laresistencia que representa ese cable aumenta, pero si vamos aumentando lafrecuencia esta R no aumenta a sino hasta un valor.

Se puede demostrar que si un cable tiene una Impedancia caracterstica de100 W y transmito una seal S i(t) por dicho cable y en el otro extremo pongo unaresistencia de 100 W la seal que llega es mxima.

Los cables que se utilizan en redes suelen ser 100 W, en STP 50 W. Lastarjetas de red deben tener una impedencia caracterstica equivalente a la delcable.

Aplicaciones del par trenzado:- bucle telefnico (al menos desde la central a nuestro punto de

conexin).

1

2

2

2 2

2

2

2 2

UTP-316

UTP-5100

STP-1300

f(MHz)

Si(t)

S0(t)

100 W

30

- RDSI (ISDN).- LAN (a 100m de distancia se consiguen aprox. entre 10 y 155 Mbtis).- Bucles de abonados digitales (xDSL) hasta 2 Km con velocidades de hasta

4 Mbit.

COAXIAL

Consiste en un conductos cilndrico envuelto por un aislante macizo, a suvez envuelto por otro conductor y al final otra capa de aislante.

Ventajas: buenas caractersticas (atenuacin, BW).Inconveniente: es bastante rgido.

Es mejor cuanto ms dimetro tiene, pero tambin ser ms rgido.Se utiliza mucho para distribucin de TV (cable de antenas de TV).Para el de las antenas se utiliza CATV-75 W.Tambin en LAN:- RG-11 1cm Z=50W.- RG-58 0,5cm Z=50W.

Debido a la diferente Z no se puede utilizar el de TV para LAN niviceversa.

El conector que se utiliza es BNC.El BW est por encima de 400MHz.

FIBRA OPTICAEsta hecho de cristal (silicio). Consiste en un cilindro de silice en el

que se pueden distinguir tres zonas:

Transmite luz, esta luz viaja slo por la zona central.- envoltura: sirve para protegerlo de la humedad, flexiones extremas,

etc.- la cubierta y el ncleo estn hechos de slice pero ligeramente

modificado, de manera que el ndice de refraccin va a ser diferente.

En el aire el ndice de refraccin es aprox. uno en el agua es mayor queuno. Por esto cuando se mira la superficie del agua muy cerca lo que se ve escomo un espejo.

En la fibra el ndice de refraccin es mayor en el ncleo que en lacubierta, de manera que el rayo dentro del ncleo viaja rebotando continuamenteen la cubierta.

Diamtros del ncleo son 2,10 m y 62,5 m

Aislante (polietileno)

Conductores (cobre)

S(t)

nuevamente laJaula de Faraday

Coaxial dos conductores conel mismo eje

125 mzona externa: envoltura

zona intermedia: cubierta

zona central: ncleo

31

TIPOS DE FIBRAPeor Salto ndice

Indice gradualMejor Monomodo

La respuesta en frecuencia de la fibra est:

Aplicaciones:Telefona: 50.000 canales telefnicos a distancia de miles de km, repetidorescada 20-40 Km.1 fibra ptica submarina del mundo: Telefnica de Espaa desde la pennsula aCanarias con un solo repetidor en el camino, aunque por cuestiones de demasiadoconsumo se sustituy por varios.

- redes locales de alta velocidad: varios Gbits/s.- redes de datos.

- led- lser para llegar ms lejos

ST ->Conectores

SC ->

La fibra ptica es cara no slo por la dificultad de construir el cablesino por el conector, que tiene que estar alineado perfectamente con la fibra.

Medios de transmisin no guiados

Inhalmbrica (no guiada). Se hace a travs de antenas a travs del vaco oatmsfera.

omnidireccionalSe puede hacer de dos tipos

direccional

- Omnidireccional: se propaga en todas las direcciones, el inconvenientees que las seal se atena mas rpidamente.

- Direccional: cuando se concentra la energa de transmisin en unadeterminada direccin por lo que la antena emisora y receptora debenestar alineadas para que se produzca la comunicacin.

En general es preferible la direccional, en telefona no (una estacin detelefona mvil ser omnidireccional), la direccional solo es posible a altasfrecuencias, para direccional bien hace falta tener una antena de la longitud deonda (a frecuencia alta la longitud de onda es mas pequea). A baja frecuenciautilizaremos ominidireccional.

Los rangos de frecuencias mas frecuentes para transmisin inalmbrica:- microondas: (2GHz-40GHz) para hacerla direccionales (I) mONDAS.- ondas de radio (30MHz-1GHz) son omnidireccionales (II).- infrarrojo (3*1011 Hz- 2*1014Hz) son direccionales(III).

1014 1015Hz

3*1011 2*10141GHz40GHz2GHz 30MHz

32

(I) Se utilizan en enlaces terrestres y satlites, en terrestre tienen queestar perfectamente ajustadas las antenas origen y destino la antena esparablica, es como las satlite o cilndrica.

La distancia est limitada. Y depende de laaltura.

h= altura cuanto ms alta mas distancia.Se puede tener entre 12 Mbit/seg y 200 Mbit/seg.

4-6 GHz-> larga distancia.20 GHz -> corta distancia.12 Ghz -> TV

Las conexiones a satlite son mONDAS slo que apuntamos al satlite,son del mismo tamao (1.5 m de dimetro). El satlite apunta a una zonageogrfica de la Tierra.Antiguamente el enlace de subida estaba en 4GHz (ahora 12 GHz) y el debajada a 6GHz (ahora 14GHz), hace falta licencia.

(II) Red aloha, es omnidireccional.(III) Infrarrojo. Mandos a distancia, direccional a diferencia de mONDAS no

atraviesan paredes. Se utilizan en redes locales, no hace falta pedirlicencia.

)(*34*14.7)( mhKmd =

33

Codificacin de datos

DATOS DIGITALES -> SEAL DIGITALConsiste en pasar de una secuencia de 0s y 1s a una seal discreta.

01011100

datos digitales seal discreta

La forma ms sencilla que ya conocemos es pasar de 0 a +5v y 1 a 5v.Vamos a usar otros algoritmos de codificacin un poco ms complejos con el

objetivo de:- disminuir el BW que utilizamos.- facilitar la sincronizacin. Si mantenemos mucho tiempo el mismo nivel de

tensin tenemos que estar muy seguros de la fiabilidad de los extremos parasincronizarse y no contar algn valor ms de la cuenta:

En vez de 14 se pueden leer 13 o 15.

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

- mayor inmunidad frente al ruido- coste/complejidad del algoritmo

(1) NRZ (NRZ-L) NON-RETURN TO ZERO LEVELAsigna al cero un nivel de tensin y al uno otro nivel de tensin. Se

puede asignar al cero el nivel alto y al uno el nivel bajo o viceversa. Vamos aelegir el convenio:

0 Nivel alto1 Nivel bajo

Ventajas: es lo ms sencillo que hay.Inconvenientes: tiene problemas de sincronizacin (sincronismo), puesto

que si tenemos una secuencia larga de 0s o 1s se dificulta al receptor sabercuntos bits tiene la cadena.

DatosAnalgicos

DigitalesSeales Transmisin

Analgicos

Digitales

Analgicos

Digitales

+5

-5

0 1001 01 0 0 1 1

1

2

3

4

5

6

34

Si no tenemos el mismo nmero de ceros que unos, la seal tiene componentecontinua, es decir, la media es distinta de cero. Esto da problemas con muchosmedios de transmisin que normalmente atenan mucho ms la seal continua. Seutiliza muchsimo por su sencillez.

(2) NRZ-I NRZ-INVERT ON ONES.No se asigna un valor fijo al cero y otro al uno, lo que se hace es que

cuando hay:0 No se invierte o se cambia la tensin1 Invierte la tensin

Hay que definir el valor de partida. Por ejemplo tomamos nivel bajo departida. Caractersticas similares al NRZ.

Con secuencias de unos largas tiene las ventaja de que no pierde elsincronismo, aunque sigue teniendo el problema para secuencias largas de 0s.

(3) MANCHESTERAsignaciones:0

1

Lo que se pretende es mejorar el sincronismo.(4) MANCHETER DIFERENCIAL

Siempre hay transicin en el centro del intervalo y cuando tenemos uncero, adems hay transicin al principio del intervalo. Similar por tanto alManchester. Es al Manchester lo que el NRZ-I al NRZ.

No tiene ninguna ventaja especial sobre el Manchester,Ventajas sobre el NRZ del Manchester y Manchester Diferencial: facilita el

sincronismo, siempre hay al menos una transicin en el centro de cada bit.Siempre tiene nivel medio cero, no va a tener ninguna componente continua.

Inconveniente:Va a consumir ms ancho de banda, se ve porque cambia mucho -> tiene mas

frecuencia -> ocupa mas ancho de banda.Tambin se ve si lo comparamos con NRZ:mandar un 0 con Manchester es como mandar 01 con NRZ.mandar un 1 con Manchester es como mandar 10 con NRZ.Transmitir un bit con Manchester es como transmitir dos con NRZ. Por eso

se dice que la codificacin Manchester es 1B2B ( de un bit a 2 bits), es decir,codifica un bit con dos bits, sin utilizar las dos combinaciones donde se repiteel mismo bit (00 y 11).

Generalizando hay codificaciones xByB que ayudan a evitar los problemas desincronismo:

4B5B FDDI -> transforma 4 bits en 5 bits.5B6B Fast Ethernet -> transforma 5 bits en 6 bits.Y el resultado lo transmiten con NRZ.Ejemplo 4B5B

0000 001000001 00110

24 ->.... ..... +0Nivel bajo -> -

35

(5) PSEUDOTERNARIOCodificacin1 -> 0v0 -> alterna + y

(6) AMI ALTERNATE MARK INVERTION0 -> 0v1 -> alterna + y Ventajas

- vara suavemente, as que consume menos ancho de banda que el Manchester.- va tener valor medio cero, porque va alternando.

Inconvenientes- si tenemos un cadena larga de ceros (AMI) o unos ( PSEUDOTERNARIO), va a

mantener mucho tiempo un cero y va a tener problemas de sincronismo. Pararesolver estos problemas hay un par de variantes una europea y otraamericana.

La codificacin AMI ha sido muy utilizada en algunas redes pblicas comopor ejemplo RDSI. Variantes para solucionarlo:

B8ZS -> USAHDB3 -> EUROPA, JAPON

N impar de unos(o desde el principio)

B8ZS: BIPOLAR WITH 8-ZEROS SUBSTITUTIONsi el anterior es + => 000+-0-+

Cuando tenemos ocho cerossi el anterior es - => 000-+0+-

El receptor sabe cuando es una sustitucin y cuando es uno porque los unosse alternan y tocara lo contrario de lo que se encuentra. Esto se denominaviolacin de cdigo: tiene que venir un nivel 0 un 0 y viene un +, o tiene quevenir un + o un 0 y viene un -.

HDB3 (HIGH-DENSITY BIPOLAR 3 ZEROS)En cuanto se encuentran cuatro ceros se van a susti tuir:

si el n de unos desde la ltima sustitucin IMPAR => 000- anterior fue -

si el n de unos desde la ltima sustitucin PAR => +00+Si hay cuatro ceros

si el n de unos desde la ltima sustitucin IMPAR => 000+ anterior fue +

si el n de unos desde la ltima sustitucin PAR => -00-

Consideramos 0 un nmero par.Las sustituciones se reconocen tambin por las violaciones de cdigo.

HDB3 -> se utiliza en redes de litu

1 0001

AMI

B8ZS

HDB3

0 1 1 0 0 0 0 0 1 00000

36

DENSIDAD ESPECTRAL POTENCIA

Formas de onda de las codificaciones anteriores o DENSIDAD ESPECTRAL DEPOTENCIA.

NRZ y NRZ-1 tienen valor en 0 porque tienen componente continuaMANCHESTER necesita mas ancho de banda porque cuando enva un 0 enva 01.AMI es mas sensible al ruido. Al tener mas niveles estn mas juntos luego es masfcil que se confundan.

Si quiero transmitir un Mbit/s:- NRZ, NRZ-I -> 1 MHz- AMI, PSEUDOT... -> 1 MHz- MANCHESTER -> 2 MHZ

DATOS DIGITALES -> SEAL ANALGICAEjemplo: uso de modems.101100111... MODEMDIGITAL ANALOGICA

Hay tres tipos de codificacin.

- Desplazamiento de amplitud (ASK: Amplitude shift Keyne)

1 A*sen(2*p*f*t)S(t)

0 0

- Desplazamiento de frecuencia (FSK: Frecuency shift Keyne)1 A*sen(2*p*f1*t)

S(t)0 A*sen(2*p*f0*t)

0 1 0 1A

-A

0 1 0 1A

-A

)()(

sbitsarioRgimenbinHzfrecuencia

Rfrecuencia =

forma del espectrode la seal

0.5 1 MHz 2

NRZ,NRZ-1

ANI, HDB3,PSEUDOTERNARIO,B8ZS

MANCHESTER,MANCHESTERDIFERENCIAL

Ancho de banda

37

- Desplazamiento de fase (PSK: Phase shift Keyne)1 A*sen(2*p*f*t)

S(t)0 A*sen(2*p*f*t+p)

Desplazada en el tiempo p radianesse transmite la misma con mismafrecuencia y amplitud, solo cambia la fase.

Se suele utilizar una combinacin de los 3 sistemas, las normas V.*,V.22 1200 bits/sv.22 bis 2400 bits/sv.32 9600 bits/sv.32 bis 14.400 bits/sv.34 28.800 bits/sv.90 56.600 bits/s

DATOS ANALGICOS -> SEAL DIGITALESLo primero que se hace con los datos analgicos es pasarlos a datos

digitales, y luego se transmiten como seal digital.Datos analgicos Datos digitales Seales digitalesEj: voz, audio, ..00111000...vdeo, imgenes

Este proceso se llama DIGITALIZACIN, pasar de datos anal gicos a datosdigitales. Hay muchos algoritmos de digitalizacin:

vdeo ...01110... MPEG

audio ...01110... MP3

El paso de voz a bits va a ser el nico que se va a comentar.Desde hace ya tiempo la voz se transmite digitalmente desde la central

nuestra a la central destino. El sistema que se usa en la RT para pasar de voz abit se denomina MODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOS ( MIC PCM : PULSE CODEMODULATION).

Consiste en transformar un canal telefnico (canal de voz) en unasecuencia de bits, mediante dos procesos:

- muestro- cuantificacin

Al hablar provocamos una onda de presin, que se transforma en una onda detensin mediante una membrana, proporcional a la onda que provocamos al hablar.

Se realiza un muestreo del valor de tensin n veces por segundo:

Se tienen M niveles de tensin, y lo que se hace es aproximar cada uno alvalor ms cercano, esto es lo que se llama cuantificar. Lo que se manda enrealidad es el nivel al que se ha aproximado la muestra, de manera que enrecepcin, tenemos muestras a partir de las cuales recomponemos las seal:

Lgicamente cuantas ms muestras se tomen y ms niveles se tengan ms separecer la seal a la seal original.

1 0 1 0A

-A

Salto, cambio de bit

1 seg

n

M

38

Para la voz es suficiente generalmente con 8.000 muestras por segundo.Para el nmero de niveles hay que tener en cuenta que:- Los niveles no son equidistantes ya que el oido humano percibe mucho mejor

las pequeas diferencias de amplitud a niveles bajos y para amplitudes muygrandes no se hace bien esa distincin. Entonces se usan niveles msseparados para amplitudes grandes y ms juntos para las pequeas.

- Cuantos y que valores. Cambia del sistema europeo al americano. En Europaesta la ley A que dice que hay 256 niveles -> 8 bits. En USA utilizan la leym que tiene 128 niveles -> 7 bits. Esto implica que en Europa la calidad esligeramente superior.En el sistema europeo un canal de voz ocupa digitalizado:8 bits/muestra * 8000 muestras/s =64 kbits/s.En el americano 7*8000=56 kbits/s.

En los CDs se muestrea 44.000 veces por seg, y se utilizan 256 bitsEn redes de datos nos encontramos estos valores:Ej. acceso bsico RDSI= 2 canales B (2 canales bsicos)= 2*64=128 bits/sEn la RT se empaquetan 32 canales, dando lugar a 2Mbits/s que son los

canales EI.

DATOS ANALGICOS -> SEAL ANALGICA amplitud

Puede ser modulacin de fase frecuencia

AM - La modulacin de amplitud consiste en: S(t)= A*X(t)*sen(2*p*f*t)

Onda media de la radio seal resultado seal original de datos

Modulacin de fase S(t)=sen (2*p*f*t+A*x(t))

FM Modulacin de frecuencia: S(t)=sen(2*p*f*t+A*f*x(t))

radio

39

Interfaces de capa fsica

TRANSMISIN ASNCRONA Y SNCRONACuando dos equipos se intercambian datos es fundamental que exista adems

una temporizacin entre emisor y receptor, esto es, que los dos estn de acuerdoen cuando empieza y termina cada bit, y cuanto dura cada uno.

Suponemos por ejemplo que estamos usando NRZ (0 nivel alto y 1 nivelbajo), que transmitimos 1 Mbps (1 bit cada mseg).

El receptor lee en el medio de cada in tervalo con un intervalo fijo de1ms. Lo ideal es leer la seal en el centro del bit.

Si hay un error del 1% entre el reloj del transmisor y el receptor, cada100mseg uno ha contado 100ms y el otro 99. A los 50 bit el muestro del receptorse har al final del intervalo, cuando esta transitando.

La solucin no es buscar un reloj de mayor precisin, sino usar la Txsincrona y la Tx asncrona.

Tx ASNCRONAEs la ms antigua. Si con tan solo 50 bits con un 1% vamos a perder la

sincronizacin, transmitiremos siempre grupos pequeos de bits. La Tx se hacecarcter a carcter donde un carcter es un grupo de bits (entre 5 y 8).

P. ej. ASCII 7 bit y EBCDIC 8 bit.Ese grupo de bit es lo suficientemente pequeo para que no se pierda la

comunicacin con una pequea de desincronizacin. Cuando no hay nada quetransmitir se transmite una Seal de Reposo que se corresponde con un 1 binario.

Cuando hay que transmitir algo se transmite lo primero bit de comienzo (un0), a continuacin el carcter codificado con NRZ, a continuacin un bit deparidad que es un 1 o un 0 dependiendo del n de 1s del carcter. Si la paridades par pondremos un n tal que haga par el n de 1s, y si la paridad es imparse pone un n para que el total de 1s sea impar. A continuacin est unelemento de parada, que se corresponde con el valor de un 1 pero su duracinpuede ser de 1 bit, 1,5 bits o 2 bits.

Si tenemos ms que transmitir, despus del elemento de parada volvemos aempezar por el bit de comienzo, el carcter ...

Ventajas de la tx asncrona:- es muy sencilla- es muy poco exigente en cuanto a la sincronizacin, se toleran diferencias de

reloj de hasta el 20 %

Inconveniente- es poco eficiente. Por cada 7 bits que queremos transmitir en total

transmitimos 11 (1 comienzo + 1 paridad + 2 parada + 7 carcter).

RED

1ms1 1 10 0 0 1 0 1 0 1 1

50bitTRANSMISOR

muestreo

CARACTER ASCII

REPOSO

BITPARIDAD

BITComien

zo

ELEMPARADA

BITComien

zo CARACTER ASCII

40

TRASNMISIN SNCRONASe dice que la Tx es sncrona cuando el receptor va a poder recuperar el

sincronismo del transmisor.En los cdigos ternarios como mucho se transmitan 3 bits sin transicin,

y esto haca posible transmitir cadenas muy largas.Ej. En NRZ, cuando no cambia de estado el receptor no puede saber cuando estatransmitiendo el emisor porque no hay transiciones. En Manchester, haytransiciones mas a menudo lo que permite que el receptor resincronice su relojpor lo que pueden transmitir cadenas de cualquier longitud incluso variable.DesventajaSaber cuando terminan unos datos y comienzan los siguientes, por lo que lainformacin se encapsula en tramas.

TRAMA

Comienzo de trama deteccin de errores indica cual es el origen y destino

Esto entra dentro del nivel de enlace.Ejemplos: HDLC, los campos nunca exceden los 100 bit, en HDLC son 48 mientrasque los datos pueden ser 1000s de bits.La eficiencia es mucho mayor que en asncrona.

INTERFACESLlamamos interfaz a la especificacin de las caractersticas mecnicas,

elctricas, funcionales y de procedimiento de la conexin.

- mecnicas: tamao del conector, dimensiones, nmero de pines, forma, dimetrode pines, distancia entre pines.

- elctricas: que codificacin se usa NRZ, Manchester, NRZ-I, que niveles detensin (ej, nivel alto +5 voltios,...), rgimen binario (bits/ seg),distancia mxima de conexin.

- funcionales: que seal llena cada pin del conector.- procedimiento: en que orden se intercambian las seales por ese interfaz.

Cuando el equipo no se conecta directamente a la red, sino que utilizaequipo intermedio entonces tendremos dos interfaces. La ventaja de utilizarequipo intermedio es que tenemos un puerto/interfaz que nos sirve paraconectarnos a cualquier red.

Segn que equipo intermedio utilizamos ( modem,ADLS,RDSI).Al equpo transmisor/receptor de datos se le llama DTE (Data Terminal

Equipment).Al interfaz al que se conecta el DTE se le llama DCE (modem,..).

A veces el DTE y DCE estn integrados.

Preambulo Control Datos Control Preambulo

DTE DCERED

DTEMECANICASELECTRICASFUNCIONALESDE PROCEDIMIENTO

RED

41

RS-232 (ahora se llama EIA-232-E) Asociacin de Industrias elctricasAmericanas.

Es el puerto serie, especifica caractersticas mecnicas, elctricas,funcionales y de procedimiento- mecnicas ISO-2110- elctricas ITU-T V.28- funcionales y procedimiento ITU-T V.24

Cada una de estas normas no es lo mismo que RS232, el conjunto si.Es un conector de 25 pines (13 arriba y 12 abajo), tambin los hay de 9,

se conecta a un cable de 25 hilos.Especificaciones elctricas: se utiliza NRZ (0 nivel alto, 1 nivel bajo;

0-> +3 v, 1 -> -3 v). Puede alcanzar 15 de distancia a 20 kbits/s.Especificaciones funcionales: Cada uno de esos pines se especifica que

seal va a llevar.4 pines -> seal de datos.

1 para transmitir.1 para recibir.2 secundarios.

3 pines -> informacin de sincronsmo.1 DTE manda reloj a DCE.1 DCE manda reloj a DTE.1 Secundario.

1 pin -> tierra17 pines -> Control.

(1) MODEM DE DISTANCIA LIMITADA Sirven para conectar dos ordenadores entre s a travs de un ca ble.

Estos modem solo usan 7 pines de los 25 posibles:- Seal de tiera (GND) PIN 7- Transmisin Datos (TxD) PIN 2 DTE -> DCE- Recepcin Datos (RxD) PIN 3 DTE DCE- Preparado para enviar (CTS) PIN 5 DTE

42

(2) MODEM TELEFNICO

Aqu de los 25 pines slo se usan 9, que son lo 7 de antes ms otros 2 que son:- DTE Preparado (DTR)- Indicacin de llamada (RI)

Cuando est listo para transmitir el ordenador se lo indica al modem con unaseal DTR, y el modem contesta con DSR. En el lado opuesto igual.

El ordenador manda al modem por la lnea TxD unos comandos. Esto no sereenva por la lnea telefnica sino que sirven para configurar el modem.

ATD xxxxxxxxxx Ej de un comando HAYES

El modem hace una llamada de telfono al n de telfono que le indicamos.El ordenador acepta esa llamada enviando un RTS, y empieza una fase de

negociacin, (negocian la velocidad). Cuando ya han negociado la velocidad, ponela seal CD y la seal CTS, para indicar que ya puede transmitir. El que empiezatransmitiendo es el ordenador remoto ponindolo en el pin TxD.

En el otro extremo aparece por el pin de RxD.Cuando ha terminado de transmitir y espera un respuesta, pone a OFF RTS, y

como respuesta tambin se quita la seal CD. Ahora que no hay recepcin de sealpuede el otro extremo transmitir.

DTE DCE DTEDCE

RTC

TP

DTE DCE DTEDCE

RTC

DTRDSR

TxD

LLAMADA

CD

RxD

CDOFF

DSRDTR

RIRTS

CTS

TxD

RTSOFFCDOFFCDONRxD

RTS

CTSTxD

RTSOFFCTSOFF

CD

RxD

CDOFFRTS

CTS

TxD

DTSOFFDSROFF

DTRDSR

Disponible para realizarotra conexin u otrallamada

43

(3) MODEM NULO

La tx la podemos realizar como si hubiese un modem intermedio, conectndolode la siguiente forma:

DTE

ORIGEN

DTE

DESTINO

TIERRA

TxD

RxD

RTS

CTS

CD

DSR

DTR

RI

TIERRA

TxD

RxD

RTS

CTS

CD

DSR

DTR

RI

44

3. NIVEL DE ENLACEControl de EnlaceFunciones del nivel de enlace

Hasta ahora hemos visto el nivel fsico. El servicio que da el nivelfsico es la transmisin no fiable de bits.

Lo que va a proporcionar el nivel de enlace es un servicio de transmisinde bloques de bits (TRAMAS) de forma segura, sin errores.

Las funciones que va a realizar este nivel de enlace son: FUNCIN DE ENTRAMADO o sincronizacin de tramas.

Consiste en detectar donde est en un flujo de bits el comienzo y fin decada trama.

CONTROL DE FLUJOA veces la estacin receptora no es capaz de procesar los datos que recibe

tan rpido como los emite la transmisora. Esto es as porque la receptora alrecibir una trama normalmente tiene que hacerle un procesamiento(normalmente pasarlo a un nivel Sw superior), si las capas superiores noprocesan los datos suficientemente rpido, las tramas se van acumulando enuna cola hasta que se desborda la cola. Para evitar esto el receptor puedefrenar la transmisin.

CONTROL DE ERRORESSe pueden producir errores debido a las perturbaciones. El nivel de enlace

va a tener que detectar si se ha producido un error y corregirlo. GESTIN DE ENLACE

Es una funcin que no siempre est presente. A veces el enlace no espermanente, cuando quiere transmitirse informacin debe establecerse elenlace y cuando se termina se libera el enlace. As se puede incluir elcontrol para el inicio, mantenimiento y cierre del enlace.

CONTROL DE ACCESO AL MEDIO COMPARTIDOTampoco est siempre presente, pero es necesario en redes de difusin o

multipunto. En estas redes hace falta regular el uso de este medio, hay queregular quien tiene el turno en cada momento para transmitir.

DIRECCIONAMIENTOTiene sentido mayormente en enlaces multipunto. Hay que averiguar de quien

viene la transmisin.

Las cuatro primeras funciones tienen sentido en todos los enlaces y dentrodel modelo de OSI se las engloba en lo que se llama control del enlace lgico:LLC (Logical Link Control).

Las dos ltimas funciones tienen sentido en redes de difusin ocompartidas y se las engloba en lo que se llama control de acceso al medio: MAC(Medium Access Control)

Hay un protocolo concreto llamado LLC, que se ver en este tema.

ENTRAMADOEsta funcin la realiza el adaptador (tarj eta) de red. Vamos a ver cuatro

mtodos de entramado que nos dan una idea de cmo lo hacen.1. Cuenta de caracteres

Consiste en que un campo de la trama no diga cuantos bits, bytes ocaracteres forman la trama.

LLC

MAC

Necesario en todos los enlaces

Slo es necesario en un medio compartidoNIVEL ENLACE

NIVEL FSICO

Este campo nos dice cuanto mide esta trama

45

DLE STX

DLE ETX

DLE DLE

DLE *

DLE

Cuestiones:En primer lugar tenemos que saber donde comienza la primera trama.

El mayor problema es que haya un error en un bit de campo de n debits, bytes o caracteres, que provocar una desincronizacin de trama.

Esto hace que este mtodo no se utilice por si solo.2. Protocolos orientados a carcter

Se considera la trama como compuesta por un conjunto de caracteresde un determinado juego de caracteres.

Estos protocolos se basan en transmisin asncrona. Algunos de estosprotocolos son

BSC (de IBM) utilizando codificacin EBCDIC.SLC ASCIISe utilizan ciertos caracteres de cdigo para indicar el comienzo y

el fin de la trama.Ej. ASCII:

7 bits 128 caractereshaba (caracteres imprimibles y caracteres de control (del 0

al 31 aprox).Dentro de los caracteres de control hay 3 caracteres:DLE Data Link EscapeSTX Start of TextETX End of TextPara marcar el inicio de una trama se enviaban 2 caracteres:

Para marcar el final de una trama se mandan

Puede ocurrir que lleguen los 2 caracteres anteriores en la trama,para eso se utiliza el Relleno de caracteres ( CHARACTER STUFFING).Esto consiste en que cada vez que recibamos DLE lo duplicamos.

En recepcin:

inicio trama

fin trama

ERROR!El inconveniente es que esta muy ligada al juego de caracteres que seutilice.

3. Protocolos orientados a bitEstn pensados para transmisin sncrona: no transmitimos orientados a

caracteres.Lo que hace es indicar en un flujo de bits donde comienza y donde

termina la trama con ayuda de un patrn.UN INDICADOR (MUY COMN) 01111110Donde encontremos este patrn significa que termina y comienza una

trama.Para evitar el problema de que aparezca ese patrn usamos Bit

Stuffing, cada vez que tenemos un cero seguido de 5 unos lo que hacemos esinsertar un cero.

En recepcin si recibimos un cero seguido de 5 unos y lo que viene esun cero se tira, si es un uno (uno + cero) es un indicador. Si recibo un11 es un error.

Protocolos que utilizan este tipo de mecanismo: HDLC, SDLC, LAPB, PPP.

4. Violacin de cdigoVamos a utilizar cdigos del nivel fsico no vlidos para marcar el

comienzo y final de la trama.

DLE STX

DLE ETX

DLE DLEDLE

46

Ej.Manchester 1B2B

transmitir 0 01transmitir 1 10

2 cdigos no vlidos de Manchester seran.00 J11 K

J y K se llaman violaciones de cdigo ya que son cdigos no vlidos enla codificacin Manchester.

Ej.4B5B (en el que a cada combinacin de 4 bits se le asigna una

combinacin de 5 bits).Tendremos 24 = 16 combinaciones de 4 bits y 2 5 = 32 de 5 bits.Las 16 combinaciones de 5 bits sin utilizar sern cdigos no vlidos,

se podrn utilizar para violaciones de cdigos.Ej. de redes donde se utiliza este mtodo: Token Ring, FDDI utiliza

4B5B.Ventaja:

No hay que hacer relleno porque utilizamos cdigos no vlidos.Muchas redes utilizan una combinacin de estos mtodos, como por ej. un

entramado orientado a carcter y adems llevan un byte en el que dicen eln de bytes. As tenemos redundancia:

Es frecuente utilizar cuenta de caracteres y adems otro mtodo deentramado.

CONTROL DE FLUJOConsiste en que el transmisor no enve tramas m s rpido de lo que el

receptor es capaz de procesar.

Cuando la trama ha sidoextrada se va almacenando en unbuffer. Cuando se tiene en elbuffer se lanza una interrupcinal procesador.

Una por cada trama. Estainterrupcin ser atendida poruna rutina de aceptacin de

interrupcin que copia la trama a memoria para procesarla y liberar el buffer.La memoria de la tarjeta es pequea (unos pocos Ks) y slo caben unas 10 o

20 tramas. Lo que interesa es que se procesen las tramas. Cuando el buffer estlleno tira las siguientes tramas.

El control de flujo tiene que tener algn mecanismo para frenar altransmisor. Lo que pretende es evitar que se llene el buffer de la tarjeta y quetenga que tirar las tramas.

Parada y esperaa) sin errores

EMISOR RECEPTOR

DLE STX ETX DLE

N

PHY

MAC LLC CPU

memoriaprcipal

Buffer

(1) Emisor enva

(2) Recibe (buffer)(3) Se libera el bufferEnva confirmacin ACK(4) Llega ACK

(5) Enviarsiguiente trama

ACK

47

b) Si hay problemas en la transmisin

Transcurrido T, si el emisor no recibe ACK, retransmite la trama T, tieneque ser suficientemente grande para dar tiempo a enviar el ACK.

c)Si hay problemas en la transmisin del asentimiento

La solucin es la misma, un temporizador.

d)el receptor est muy cargado y pasa un tiempo grande hasta que se puedeliberar el buffer y mandar el ACK, saltando el timeout en el emisor.

En los dos ltimos casos la trama llega duplicada. Para controlar quetrama est duplicada en la cabecera de la trama se incluye un BIT

E R

Ha llegado corrupta o no ha llegado No manda ACKT

E R

BUFFERT

12

3ACKNo llega

E R

BUFFERTtarda en liberarlo

ACK

48

ALTERNANTE que lo que hace es ir cambiando un bit de 0 a 1 en tramasconsecutivas, tambin ocurre as en los ACKs.

caso b) caso c)

caso d)

El principal inconveniente de parada y espera es que se pierde muchotiempo en esperar el ACK.

E R E R

TRAMA 1

TRAMA 0

TRAMA 0

TRAMA 0

TRAMA 1

ACK 1 ACK 0

ACK 0Otra vez 0?

DUPLICADO lo tiroT

TRAMA 0

ACK 0

T

E R

TRAMA 0

TRAMA 0

DUPLICADO lo tiro

T

ACK 0

ACK 0TRAMA 1

TRAMA 0

ACK 1

Ya he enviado la trama1, as que este es de

antes lo tiro

49

Con un anlisis de prestaciones vamos a ver que porcentaje de tiempose esta transmitiendo.

supongamos que tenemos

TTRAMA = TTX + TPROP + TPROCTRAMA + TACK + TPROP + TPROCACK

Salvo que se indique lo contrario supondremos los tiempos deprocesamiento despreciables frente a los dems tiempos, ya que es muchomenor. La trama de asentimiento es muy pequea y en principio tambin sedesprecia, salvo que se indique otra cosa. As obtendremos:

TTRAMA = TTX + 2TPROP

Vamos a definir el FACTOR a de un enlace como a = TPROP / TTX

TTRAMA = TTX + 2TPROPLa eficiencia va a venir dada por lo que se llama la utilizacin: U,

tiempo (en porcentaje) que realmente estamos transmitiendo:

La utilizacin ser mejor cuanto ms cerca de cero este a. CuandoU=1, tenemos una utilizacin del 100%.

dPara que sea lo mejor posible R

L

Se transmite unrgimen binario R(bits/s) setransmiten tramasde L bits

v = velocidad de propagacin(m/s) cercana a la v. de la luz

d = distancia (m)

TPROCTRAMATACK

TPROP

Lbits

TTX

TPROP

TTRAMA

TPROCACK

TTX = tiempo de transmisinTPROP = tiempo de propagacin

(igual en los dossentidos si todo essimtrico normalmente)

TPROCTRAMA = tiempo para generarel asentimiento (esto es lanzar INT + vaciarbuffer ...)

TACK = tiempo de transmisindel ACK

TPROCACK = tiempo en procesarla trama

TTRAMA = desde que comienzo atransmitir una tramahasta que se puedetransmitir la siguiente

Se transmite unrgimen binario R(bits/s) setransmiten tramasde L bits

v = velocidad de propagacin(m/s) cercana a la v. de la luz

d = distancia (m)

vLRd

RLvd

TT

aTX

PROP

**===

aT

TTTT

TT

U

TX

PROPPROPTX

TX

TRAMA

TX

211

21

12 +

=+

=+

==

Se utilizar en redespequeas con regmenesbinarios pequeos ytramas grandes

no podemos hacernada con v

50

TRAMAef T

bitLC )(=

Si esto no se cumple parada y espera va a ser ineficiente.Aunque el rgimen sea R (bits/s), debido a los tiempos de propagacin,

se tiene la sensacin de transmitir menos en realidad, eso es lo que sellama CAUDAL EFICAZ (Rgimen binario medio que consigue el usuario).

Se puede demostrar que Cef = R*U

Ventana deslizanteSi d*R es grande, pasa mucho tiempo entre que se transmite y se