Capa Fsica

Capa FsicaCapa fsicaTemas Principales

Medios de transmisinTelefona pblicaTelefona MvilCapa FsicaEncargada de la parte mecnica, elctrica y de la sincronizacin de las interfaces.Ahora veremos los limites naturales que tenemos para la transmisin de los datos sobre el canal.Cubriremos diferentes medios de transmisin cobre fibra inalmbrica.Capa FsicaTodo inicia con el anlisis de Fourier, el cual considera sumar senos y cosenos para conseguir una funcin razonablemente peridica.Seales limitadas por el ancho debandaAncho de banda es una propiedad fsica del medio de transmisin, construccin, grosor, distancia.Telefona reduce el ancho de banda para su recepcin comprensible. De 1Mhz a 3100Hz.Mientras mas frecuencia se podran perder armnicos.Nunca tendremos un canal infinito de transmisin siempre se agregara ruido.Medios de TransmisinEl propsito de la capa fsica es transportar un flujo de datos puro de una mquina a otra. Es posible utilizar varios medios fsicos para la transmisin real. Cada uno tiene su propio nicho en trminos de ancho de banda, retardo, costo y facilidad de instalacin y mantenimiento. Los medios se clasifican de manera general en medios guiados, como cable de cobre y fibra ptica, y medios no guiados, como radio y lser a travs del aire. Analizaremos estos temas en las siguientes secciones.Medios magnticosUna de las formas ms comunes para transportar datos de una computadora a otra es almacenarlos en cintas magnticas o medios extrables (por ejemplo, DVDs grabables), transportar fsicamente la cinta o los discos a la mquina de destino y leer dichos datos ah. Incluyen los pticos.Este mtodo es rentable, especialmente para para aplicaciones en las que un ancho de banda alto o el costo por bit transportado es un factor clave; es decir, son buen medio de transporte de datos en volumen.

Par trenzadoEl tiempo de transmisin se mide en minutos u horas, no en milisegundos. Para muchas aplicaciones se necesita una conexin en lnea. Uno de los medios de transmisin ms viejos, y todava el ms comn, es el cable de par trenzado. ste consiste en dos alambres de cobre aislados, por lo regular de 1 mm de grueso. Los alambres se trenzan en forma helicoidal, igual que una molcula de DNA. Esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes vueltas se cancelan, por lo que la radiacin del cable es menos efectiva.La aplicacin ms comn del cable de par trenzado es en el sistema telefnico. Casi todos los telfonos estn conectados a la compaa telefnica mediante un cable de par trenzado. La distancia que se puede recorrer con estos cables es de varios kilmetros sin necesidad de amplificar las seales, pero para distancias mayores se requieren repetidores.Los cables de par trenzado se pueden utilizar para transmisin tanto analgica como digital.El ancho de banda depende del grosor del cable y de la distancia que recorre; en muchos casos pueden obtenerse transmisiones de varios megabits/seg, en distancias de pocos kilmetros. Debido a su comportamiento adecuado y bajo costo, los cables de par trenzado se utilizan ampliamente y es probable que permanezcan por muchos aos.Tipos de cableado de par trenzado De los cuales son importantes para las redes de computadoras:Los cables de par trenzado categora 3 consisten en 2 alambres aislados que se trenzan de manera delicada. Cuatro de estos pares se agrupan por lo regular en una envoltura de plstico para su proteccin. Antes de 1988, la mayora de los edificios de oficinas tena un cable de categora 3 que iba desde un gabinete de cableado central en cada piso hasta cada oficina. Este esquema permiti que hasta cuatro telfonos comunes o dos telfonos de mltiples lneas en cada oficina se conectaran con el equipo de la compaa telefnica en el gabinete de cableado.A comienzos de 1988 se introdujeron los cables de par trenzado categora 5 ms avanzados. Son similares a los de la categora 3, pero con ms vueltas por centmetro, lo que produce una menor diafona y una seal de mejor calidad a distancias ms largas. Esto los hace ms adecuados para una comunicacin ms rpida entre computadoras. En la figura se muestra un cableado de par trenzado.

UTP categora 5Las siguientes son las categoras 6 y 7, que tienen capacidad para manejar seales con anchos de banda de 250 y 600 MHz, respectivamente (en comparacin con los 16 y 100 MHz de las categoras 3 y 5, respectivamente).Todos estos tipos de cableado comnmente se conocen como UTP (Par Trenzado sin Blindaje), en comparacin con los cables de par trenzado costosos, blindados y voluminosos que IBM introdujo a principios de la dcada de 1980, los cuales no ganaron popularidad fuera de las instalaciones de IBM. Cable coaxialOtro medio comn de transmisin es el cable coaxial (conocido frecuentemente tan slo como coax). Este cable tiene mejor blindaje que el de par trenzado, as que puede abarcar tramos ms largos a velocidades mayores.Hay dos clases de cable coaxial que son las ms utilizadas.Una clase: el cable de 50 ohms, se usa por lo general para transmisin digital.La otra clase, el cable de 75 ohms, se utiliza comnmente para la transmisin analgica y la televisin por cable, pero se est haciendo cada vez ms importante con el advenimiento de Internet a travs de cable.Un cable coaxial consiste en un alambre de cobre rgido como ncleo, rodeado por un material aislante. El aislante est forrado con un conductor cilndrico, que con frecuencia es una malla de tejido fuertemente trenzado. El conductor externo se cubre con una envoltura protectora de plstico. En la figura se muestra una vista en corte por capas de un cable coaxial.

La construccin y el blindaje del cable coaxial le confieren una buena combinacin de ancho de banda alto y excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda posible depende de la calidad y longitud del cable, y de la relacin seal a ruido de la seal de datos. Los cables modernos tienen un ancho de banda de cerca de 1 GHz. Los cables coaxiales solan ser ampliamente usados en el sistema telefnico para las lneas de larga distancia, pero en la actualidad han sido reemplazados por la fibra ptica en rutas de distancias considerables.Sin embargo, el cable coaxial an se utiliza ampliamente en la televisin por cable y en las redes de rea metropolitana.Fibra pticaSi antes las maquinas corran a 4.77MHz veinte aos mas tarde a 2 GHz.En el mismo periodo la transmisin por red de 56Kbps a 1Gbps, con un error de transmisin de 105 por bit a casi cero.Actualmente tenemos una comunicacin por fibra que llega 50000 Gbps (50Tbps) se estn instalando interfaces que procesen 10 Gbps en laboratorios estn probando 100Gbps.Se tienen 3 componentes. La luz de origen. El medio de transmisin. El detector.Por convencin un haz de luz significa 1 y su ausencia 0.La propiedad de la luz es que esta puede rebotar segn el medio si se usa esto a nuestro favor tendremos una fibra multimodal.Podemos usar la fibra como gua de onda para un solo haz teniendo mas distancia y un solo modo.Al agregar una fuente de luz en un extremo de una fibra ptica y un detector en el otro, se tiene un sistema de transmisin de datos unidireccional que acepta una seal elctrica, la convierte y transmite mediante pulsos de luz y, luego, reconvierte la salida a una seal elctrica en el extremo receptor..Cables de fibraEstos son similares a los coaxiales, excepto por el trenzado. La figura muestra una fibra individual vista de lado. Al centro se encuentra el ncleo de vidrio, a travs del cual se propaga la luz. En las fibras multimodo el dimetro es de 50 micras, aproximadamente el grosor de un cabello humano. En las fibras monomodo el ncleo es de 8 a 10 micras.El ncleo est rodeado por un revestimiento de vidrio con un ndice de refraccin menor que el del ncleo, con el fin de mantener toda la luz en este ltimo. A continuacin est una cubierta plstica delgada para proteger al revestimiento. Las fibras por lo general se agrupan en haces, protegidas por una funda exterior.

Vista de lado de una fibra individualLas cubiertas de fibras terrestres por lo general se colocan en el suelo a un metro de la superficie, donde a veces pueden sufrir daos ocasionados por retroexcavadoras o tuzas. Cerca de la costa, las cubiertas de fibras transocenicas se entierran en zanjas mediante una especie de arado marino. En las aguas profundas, simplemente se colocan al fondo, donde los barcos de arrastre pueden tropezar con ellas o los calamares gigantes pueden atacarlas.Las fibras se pueden conectar de tres formas diferentes. Primera, pueden terminar en conectores e insertarse en enchufes de fibra. Los conectores pierden entre 10 y 20% de la luz, pero facilitan la reconfiguracin de los sistemas.

Vista de extremo de una funda con tres fibrasModos de conexin. Conectores de presin y socket de fibra. Empalmes mecnicos. Fusin.Tipos de luz Led (Light Emitting Diodes). laserComparacin de diodos semiconductores y LEDs como fuentes de luz

WIRELESSEn estos das los usuarios son mas mviles, notebook, palms, etc no es grato estar conectado un cable si tienes capacidad de movimiento.Espectro electro magntico. Cuando los electrones se mueven se crea un campo electromagntico, que corre en el espacio. Cuando una antena es conectada a un circuito elctrico puede enviar esta onda a una distancia y ser recibida por otra similar. Todas las comunicaciones inalmbricas estn basadas en este principio.WIRELESSTransmisiones de radio. Son fciles de generar. Viajan grandes distancias. Son omnidireccionales.Las ondas omni pueden ser utilices en algunos casos, ejemplo general motores y sus frenos.Pueden ser absorbidos por agua, hierro, motores elctricos.WIRELESSLas seales AM y FM son muy buenas para distancia pero malas por su ancho de banda.MICROONDAS.Viajan en lnea recta cercana.Tv, satlites, usados por AT&T comunicando Antenas cada 10 KM. Usualmente el lmite es de 15 20 km.No atraviesan edificios.Se usaron frecuencias de 10GHZ y 4GHz pero el principal problema es su absorcin por humedad.WIRELESSPolticas del espectro electromagnticoComo todo se converta en caos los gobiernos acordaron usar ciertas bandas para radio am, fm, tv, gobierno industria, juguetes, y un rango dado por la ISM como banda libre que es la que usan nuestras comunicaciones WIFI.Infrarojos, cortas distanciasBluetooth.Seales de onda de luz no guiada.SATELITESSe convirtieron como una gran repetidora de microondas abarcando grandes cantidades del espacio terrestre.Considerar el periodo de orbita, nmero de satlites para cubrir el planeta., altitud 25800KM.Tipo de satlites GEO. Estacionarios MEO satlites de orbita medianamente cercanas LEO satlites de orbita muy cercanasSatlites de comunicaciones y algunas de sus propiedades, entre ellas: altitud sobre la Tierra, tiempo de duracin de un viaje de ida y vuelta y la cantidad de satlites necesarios para abarcar toda la Tierra.

Principales bandas de satlite

Un avance reciente en el mundo de los satlites de comunicaciones es el desarrollo de microestaciones de bajo costo, llamadas VSATs (Terminales de Apertura Muy Pequea)1 metro de dimetro.Trabajan a 1 watt de poder.Subida de 19kbps bajada de 512kbps.Usado en zonas rurales.Proyecto IRIDIUM, de Motorola, para lanzar 77 satlites de rbita baja para el proyecto, pero el plan fue modificado ms tarde para utilizar slo 66 satlites, por lo que el proyecto debi haberse renombrado como Dysprosiumpero , fue un fiasco y todos los satlites vendidos como basura extraterrestre, retomado en 2001 con 5 billones de dlares.GlobalStar 48 satlites LEO, teledesic 288 satlites LEO.Redes de Telefona PblicaCuando se comunican dos equipos cercanos en el campus se puede hacer por LAN.Si queremos tender nuestra propias lneas es ilegal.Recurrimos a las lneas publicas de comunicacin.Diferencias de velocidad 109 mbps en LAN o ms y 56kbps en lneas de telfono.Estructura del sistema telefnicoAlexander Graham Bell 1876 crea la comunicacin telefnica y el invento fue rpidamente comercializado, venda los equipos en parejas.Los cable unan las casas del pueblo atravesando techos arboles, etc.El problema fue solucionado usando un switch con operador manual 1878, compaa de Bell.Otro problema eran las llamadas a larga distancia.1984 AT&T revoluciona cableando el pas entero con dos hilos de cobre para garantizar la redundancia.

Ruta tpica de un circuito para una llamada de media distanciaEstructura del sistema telefnicoBsicamente esta formado por: Redundancia local, cobre que sale de la casa al negocio seal anloga. Troncales, de fibra ptica digital que conecta a las oficinas de intercambio. Oficina de intercambio, donde las llamadas son pasadas de un tronco a otro.Polticas de telefonaBell tenia el monopolio de la comunicacin y por medio de una orden de la corte se dividi.EEUU fue dividido en 164 LATAS Local Access and Transport Area.Estas latas administradas por grandes compaas AT&T, WorldCom, Sprint.Pero todas ellas eran manejadas por un monopolio ICX que interconecta las latas.Con el tiempo aparecieron otros servicios como cable tv, comunicacin mvil, entonces EEUU 1995 decide que cada una se convierta en compaas independientes (caso telefnica).1996 la ley dice que un usuario puede cambiar de compaa con su mismo numero, esto fue adoptado por muchos pases.Bucles localesSera anloga por muchos aos mas, por motivos de costo de implementacin.Cuando una computadora quiere enviar sus datos digitales estos sern convertidos a anlogos por un dispositivo llamado modem para luego en las oficinas terminales nuevamente ser convertidos a digital.Las lneas de trasmisin sufren de algunos problema haciendo que los datos lleguen con errores. (atenuacin, distorsin, ruido).MODEMModulador y demodulador, es un dispositivo que acepta un flujo de bits en serie como entrada y que produce una portadora modulada mediante uno (o ms) de estos mtodos (o viceversa). El mdem se conecta entre la computadora (digital) y el sistema telefnico (analgico).Usan diferentes tipo de modulacin Amplitud frecuencia fase. Todos los mdems avanzados utilizan una combinacin de tcnicas de modulacin con el propsito de transmitir muchos bits por audio. Con frecuencia se combinan mltiples amplitudes y mltiples desplazamientos de fase para transmitir muchos bits por smbolo.(a) Seal binaria: una de las amplitudes es distinta de cero y la otra es cero.(b) Modulacin de amplitud: se utilizan dos frecuencias(c) Modulacin de frecuencia: est presente o ausente un desplazamiento de fase en cada lmite de bit. (d)Modulacin de fase.

DSL (Lnea Digital de Suscriptor)Teniendo velocidad des 56kbps en telefona mas de 10megas en cable tv y lneas de internet que necesitaban mayor ancho de banda, los servicios fueron llamados broadband.Se trabajaron sobre los xDSL.El mas conocido ADSL(DSL Asimtrica). An est en desarrollo y no todos los estndares estn totalmente establecidosDiferencia de velocidad en filtros de frecuencia, artificial y fsicas.DSL (Lnea Digital de Suscriptor)Trabajan en tres canales para sus diferentes oficinas.Para los usuarios el uso del canal esta en un 80% o 90% de uso para subida y bajada.Tpicamente provee 512kbps de bajada y 64kbps de subida.Bucles locales inalmbricosEl uso de fibra es caro en comparacin de un truco que aprendieron las empresas de telefona en larga distancia.Se usa una modulacin diferente dentro de la comunicacin inalmbrica que corre a mas distancia 50 km y es resistente a la lluvia su implementacin es mas barata, y con la modulacin puede enviar sin problemas la conversacin.Ms de 31 canales de 2.5GhzLas antenas operan en el rango de 2 5 kmSe necesitan muchas torres para cubrir una ciudad.SwitchCircuit switching. Se establece una llamada y un camino al receptor.Packet switching. Los paquetes buscan su propio camino no existe un camino al destino permanente. Se usa tcnicas como: strore and forward.Sistemas de telefona mvilSistemas tradicionales aun no satisfacen a los usuarios que quieren llamar mientras corren, juegan, en playas o piscinas, aun con su tecnologa de fibra.La tecnologa inalmbrica de telefona es una posibilidad con dos variantes Sin cables. Estacin bases, solo en casa. Mviles. Usados para voz y comunicacin de datosLos telfonos mviles han pasado por tres generaciones distintas, con tecnologas diferentes:1. Voz analgica.2. Voz digital.3. Voz y datos digitales (Internet, correo electrnico, etctera).Los sistemas anlogos tuvieron xito solo en Estados Unidos que tena un solo sistema (analgico), un telfono celular comprado en California tambin funcionaba en Nueva York., en Europa fue un fracaso ya que cada pas tuvo su propio sistema.Cuando llego la tecnologa digital Europa aprendi se su error y todos los pases europeos coincidieron n usar la banda medica GSM, as todos los telfono trabajan en todos los pases.EEUU, dejo la eleccin al mercado y como resultado tiene actualmente la incompatibilidad mas grande en tecnologa digital.EEUU tenia un mix en nmeros y no se poda diferenciar de que tipo de telfono se llamaban entonces se decide por el que recibe paga, mientras que en Europa se tenia cdigo de identificacin nicos y se integro el que llama paga.Otro uso de los telfonos en Europa es el uso de los prepago, muchos usuario adolescente y nios para uso de control.Primera generacin. Uso de radio en instalaciones militares, policas y taxis, usan un nico canal y se tiene que presionar un botn para hablar.AMP (Advanced Movil Phone) frecuencias de radio ms pequeas, cubre pocos km, 10 a 15 llamadas por frecuencia, usa un mximo de 3watt permitido por la FCC.CANALES. 832 canales de full duplex (recepcin y envo) Son absorbidos por arboles y humedad.ADMINISTRACION DE LLAMADAS Nro de 32 bits, nro de 10 dgitos (3 rea 10 del subcriber). Busca en su lista la seal mas fuerte y establece comunicacin. El telfono es registrado durante 15 minutos. Cuando se hace la llamada se enva su id y el nro de destino (estacin base canal libre) Recibir el movil escucha msg para si, cuando alguien llama de hacen llamadas broadcast preguntando si esta, le entrega el canal.Segunda generacin Usan bandas de 1900GHz, al igual que la primera no se estandarizo y se tienen DAMPS, GSM, CDMA, PDC (Japn).DAMPS. Creada para coexistir con la primera generacin, comprime y digitaliza la voz.GSM (Global system for Movile Comunication). Similar al anterior, usan frecuencias mas altas.CDMA Code Division Multiple Access. Creado como la idea de colon, divide la frecuencia en miles de canales, analoga aeropuerto.Tercera generacin. IMT2000 International movile comunication Alta calidad de voz Mensajes Multimedia Internet 3G 4G